Оборудование неразрушающего контроля что это
Приборы неразрушающего контроля: виды и особенности применения
Любое здание жилого, общественного, складского или производственного назначения должно в обязательном порядке соответствовать нормам безопасности эксплуатации. Добиться желаемого результата можно при двух условиях:
1. Применяемые стройматериалы обладают высоким показателем качества и применены в соответствии с их предназначением.
2. Подрядчики выполнили работы с соблюдением предписанных норм и правил, позволяющих сохранить эксплуатационные характеристики материалов и обеспечить безопасность конструкции.
В тех ситуациях, когда объект уже готов к сдаче, проверить качество материалов и результата можно при помощи приборов неразрушающего контроля.Купить устройства для проведения неразрушающего контроля можно здесь.
Приборы неразрушающего контроля могут быть использованы на предприятиях строительной индустрии, а также сертификационными центрами, строительными лабораториями, службами обследования и эксплуатации сооружений и любыми другими организациями.
Существует множество методов, позволяющих провести эффективную диагностику. На их основе каждого из них были разработаны разные виды приборов:
Что именно можно проверить, используя оснащение?
Используя устройства неразрушающего контроля, можно проконтролировать следующие параметры:
Использование оборудования позволяет избежать многих опасных для жизни и здоровья ситуаций, а также заранее определить, сколько прослужит тот или иной материал или конструкция.
Наиболее выгодной стоимость оборудования будет в специализированном интернет-магазине.
Адрес: 413100, г. Энгельс, площадь Свободы 15б, офис 301
Приборы неразрушающего контроля
Вопрос обеспечения исправной работы техники и различного строительного оборудования, гарантии отличного качества производимой продукции и работ, запланированных к выполнению, улучшение показателей энергеэффективности, а также создание приемлемых условий для работы людей стоит довольно остро. Все вышеперечисленное невозможно воплотить без использования приборов неразрушающего контроля.
Основное преимущество данного оборудования – это то, что методы, которые используются для измерений, практически не влияют на контролируемый экземпляр, не приводят к изменению технических или физических свойств прибора и не затрагивают его эксплуатационные качества.
Неразрушающий контроль является прекрасным способом обнаружение мельчайших дефектов, которые невозможно обнаружить невооруженным глазом. Т.е. можно сделать вывод, что в диагностике приборы неразрушающего контроля являются одними из самых основных и необходимых. С их помощью проводят дефектоскопические исследования поверхностей, например, оболочек, сосудов, толщин материалов, проверяют качественные характеристики разнообразных строительных изделий и материалов.
Однако данный тип приборов применим не только в диагностических исследованиях. Их используют для контроля в промышленной сфере, учете в строительстве, сфере транспортных вопросов, жилищно-коммунальных хозяйств, в различных секторах энергетики.
Применение приборов неразрушающего контроля
Основном методом неразрушающего контроля является использование рентгеновских лучей. Именно обнаружение Вильгельмом Рентгеном в 1895 году данного типа излучения стало началом развития методики НК.
На данный момент известно девять способов методологии неразрушающего контроля, которые используются во всем без исключения промышленном спектре.
Строительная сфера является первооткрывателем по применению методологии НК, именно она одной из первых начала использовать неразрушающий контроль и затем взяла его на вооружение окончательно. С помощью неразрушающего контроля сейчас можно проверить не только объект, который пребывает в проекте строительства, но и те объекты, которые уже завершены и любое вмешательство могло бы нанести им урон.
Параметрами в строительстве, которые нуждаются в постоянном мониторинге и контроле, являются прочность объекта, качество покрытия, наносимого на оболочку, глубина заделки армирующих частей сетки в бетон, влажность деревянных элементов.
Данная методика проверки отлично зарекомендовала себя и в газовой промышленности. Например, с помощью методологии НК проверяются трубопроводы. Приборами определяются пустоты в цельных блоках и сканируются трещины внутренней части трубопровода.
Неразрушающий контроль отлично подходит для определения наименьших дефектов в сварных швах, на поверхности рельсов и оболочек труб. Данные приборы способны обнаружить сложно выявляемые изъяны, такие как коррозийное разъедание, растрескивание поверхности, покрытие ржавчиной и им подобные дефекты.
Отлично себя зарекомендовал метод неразрушающего контроля и в транспортной промышленности и сфере. Очень важно вовремя обнаружить и диагностировать микротрещину, например, на борту плавательного судна, выявить опасную зону скопления кинетических напряжений на поверхности и производить дальнейший контроль расползания этих полей внутренних напряжений.
При проверке на микродефекты, прибор засечет разницу в строении кристаллической решетки, определит различие между реальными и идеальными кристаллами, что даст возможность спрогнозировать их дальнейшие физико-химические и механические свойства.
Методология неразрушающего контроля не ограничивается рассмотренными выше примерами, она используется во множестве сфер. Такая популярность обусловлена тем, что НК соответствует всем требованиям, которые предъявляются к промышленности на данном этапе.
Дефектоскопия обязана давать возможности проводить контроль и мониторинг на всех отрезках жизнедеятельности продукции по большому списку параметров – от самого старта и до первого износа – ремонта. Результаты данного мониторинга должны быть доступны в кратчайший срок и быть точными. Само собой, что приборы, при помощи которых производятся замеры, должны быть точными, надежными, доступными, мобильными и быстродействующими.
Методики проверки не должны быть сложными, важно, чтобы они были по максимуму упрощены, а приборы, при помощи которых производятся снятия показаний – готовы к долговременному пользованию и ремонту.
Приборы неразрушающего контроля
Существует два основных вида деления данных приборов:
К приборам по типу относятся следующие виды оборудования: адгезиметры, дефектоскопы, эндоскопы, толщиномеры, течеискатели, твердомеры, виброметры, динамометры, анемометры, прогибомеры и др.
Адгезиметры
Данный тип приборов используется для выявления качества силы сцепления между покрытием и основанием в строительной промышленности, например, в деревообрабатывающем, мебельном, лакокрасочном производствах. Адгезиметры также хорошо себя зарекомендовали при обследовании зданий на разрушения и трещины, при осмотрах перед ремонтами работами, анализе износившихся сооружений.
Такой тип приборов широко используют при измерении прочности соединений штукатурки, керамической плитки, фактурных, защитных, лакокрасочных и облицовочных покрытий.
Дефектоскопы
Суть применения дефектоскопов – это поиск дефектов в изделиях различного типа и структуры, как металлических, так и неметаллических с помощью методологии неразрушающего контроля. С помощью дефектоскопии проводятся анализы на предмет нарушения однородности или сплошности структуры, поражения зон металла вследствие коррозии, отклонение от заданных параметров химического состава, уменьшение толщин оболочки и размеров сосудов.
Эндоскопы
Это оптические приборы, которые относятся к группе визуально-измерительного анализа и контроля, применяемые при осмотре полостей оборудования, доступ к которым затруднён или недоступен, например, в различных заводских конструкциях или машинах. Жесткие и гибкие эндоскопы небольших размеров зачастую высоко востребованы при оценке состояния трубопроводов и лопаток турбин, также они очень популярны в быту, например, с их помощью производят оценку цилиндров двигателей внутреннего сгорания.
Плюс эндоскопов – это выявление дефектов, ранее недоступных для исследования и контроля. Благодаря эндоскопам удается избежать разборки конструкции и замены узлов и деталей и выявить участки с наибольшими проблемами, что позволяет вовремя принять соответствующие меры. Эндоскопы помогает значительно сэкономить средства и рабочее время.
Категория эндоскопов малого размера и гибкого строения позволяет исследовать малые, глубокие и узкие отверстия различного диаметра, помогая тем самым провести осмотр большей зоны, даже той, которая находится за пределами видимости. Яркий луч прибора отлично освещает диагностируемую поверхность, давая широкие возможности диагносту для фиксирования разрушений. Современные эндоскопы позволяют фиксировать результаты анализа в виде фотографий или изображений, что дает возможность создавать архив выявленных дефектов и в последствие позволяет наблюдать за динамикой развития этих дефектов во времени.
Толщиномеры
Данные приборы дают возможность измерять с высокой точностью толщину объекта, материала или толщину оболочки покрытия металла (например, лаком, краской, грунтом, шпатлевкой, ржавчиной и других составов, с помощью которых можно покрыть металл). Толщиномеры последнего поколения позволяют проводить измерения толщины покрытия, не нарушая целостность исследуемого объекта.
Сфера применения толщиномеров – судостроительная и автомобильная промышленности. Измерения проводятся как перед сдачей оборудования в эксплуатацию, например, на предмет качества лакокрасочного покрытия, так и в момент ремонтных работ или для создания заключений, пригоден ли объект для ремонта либо он уже не пригоден для дальнейшего использования.
Течеискатели
Приборы данного типа применяются для обнаружения, устранения и количественной оценки размера течи. Принцип работы течеискателей может опираться на многочисленные физические данные, которые в свою очередь, ориентируются как на прямые, так и на косвенные дополнительные данные измерения требуемых величин.
Метод поиска течей зависит от вида оборудования. Наиболее популярными методами поиска на сегодняшний день являются: визуальный осмотр, обмыливание, использование приборов, реагирующих на рабочую жидкость исследуемого оборудования и приборов, которые реагируют на введение тестового вещества.
Твердомеры
Эти приборы также известны как дюрометры. Суть их применения – это контроль твердости исследуемого объекта без разрушения его структуры. Контроль твердости является важным фактором на любом производстве, особенно в машиностроительном.
В зависимости от габаритов и конструкции исследуемой заготовки и свойств и структуры объекта применяются стационарные либо портативные дюрометры различного типа действия. При проведении анализа твердость определяется с помощью различных шкал, но самыми используемыми являются шкалы Бринелля, Роквелла, Шора и Виккерса.
Виброметры
Приборы данного типа используются для определения и контроля виброскорости и виброускорения, фиксирования амплитуд и частот колебаний согласно синусоидальным характеристикам всевозможных объектов.
В строительстве виброметры задействованы в момент измерения вибрационных данных виброустановок, которые используются при уплотнении смесей из бетона в создании изделий из железобетона.
Динамометры
Анемометры
С их помощью проводят замеры средней скорости температуры окружающей среди и скорости ветра. Они применяются в вентиляционных системах гражданских и промышленных конструкций для измерения температуры и скорости газовых и воздушных потоков на этих объектах.
Прогибомеры
Прогибомеры предназначены для определения линейных перемещений определенных узлов конструкции при статической нагрузке, вследствие которой возникает прогиб элементов.
Приборы неразрушающего контроля. Для чего нужны и где могут понадобиться
Содержание
Содержание
Приборы неразрушающего контроля — это обширная категория измерительных устройств. С их помощью можно выполнить диагностику, проверить качество, техническое состояние и характеристики различных объектов без их повреждения и снятия с эксплуатации. Они особенно полезны при проверке состояний различных узлов, а для получения оценки механизм не всегда нужно разбирать, снимать или даже останавливать.
Согласно ГОСТ 18353-78, существуют 9 основных видов неразрушающего контроля (NonDestructive Testing), основанные на различных явлениях. Всех их объединяет то, что они практически не влияют на изучаемый объект или материал, не приводят к изменению технических, физических или эксплуатационных свойств образца.
На основе принципов неразрушающего контроля созданы сотни приборов, но большинство из них используются в промышленности, строительстве, энергетике, транспортной сфере и жилищно-коммунальных хозяйствах и многих других секторах. Промышленные модели — это узкопрофильное оборудование внушительных габаритов.
В быту, в основном, используются портативные приборы:
С их помощью можно определить дефекты, которые незаметны глазу, выявить отклонения и аномалии. Такие устройства пригодятся для изучения неисправностей различного вида в труднодоступных местах. Например, можно найти место течи, определить перегрев агрегатов, а неравномерный слой краски может сказать о том, что автомобиль побывал в ДТП.
Пирометры и тепловизоры
Пирометр и тепловизор имеют схожее назначение и функцию. Их используют для энергоаудита. Они помогают измерить скрытое, найти потаенное. В обоих случаях оборудование предназначено для исследования температуры различных объектов. Это может быть стена, панель, различные виды бытовой техники и электроники, линии электропередач и многое другое. Можно измерить температуру людей и животных.
Температурные измерения осуществляются в невидимом для человеческого глаза спектре. Приборы помогают обнаружить температурные аномалии. При этом, пирометр и тепловизор делают это на расстоянии. Таким образом не нужно подходить вплотную к горячим или холодным объектам и касаться их. Достаточно нажать кнопку на устройстве, и тут же получить результат.
Пирометр или тепловизор станут отличными помощниками во время ремонтно-строительных работ, при диагностике неисправностей автомобилей и оборудования, проверке функциональности системы вентиляции или кондиционеров. Они помогут найти холодные и горячие точки, места тепловых утечек. В пожарных системах приборы помогают обнаружить точки возгорания и потенциально опасные зоны.
Что такое пирометр
Пирометр — это прибор для энергоаудита, который отображает среднюю температуру выбранного участка. Фактически, это бесконтактный ИК-термометр для снятия мгновенных показаний. На дисплее отображается только средняя температура на измеряемом участке. С увеличением расстояния до объекта возрастает и площадь пятна измерения. Такое оборудование подходит для измерения температуры поверхности без учета колебаний.
Пирометр подходит для измерения температуры:
С его помощью можно проверить качество теплоизоляции, выявить разницу температур на прилегающих поверхностях. В ремонтно-строительных работах для соблюдения технологии укладки различных материалов нужно убедиться в соответствии температуры. В противном случае, например, скрепляющий раствор или клей могут просто «не взяться».
Чтобы исследовать температуру поверхности в разных точках придется приблизить прибор к поверхности и снять показания несколько раз. Полезной функцией в этом случае станет сохранение результатов, чтобы не записывать их и не хранить в голове.
Подробнее о том, как измерить промерзание стен пирометром и о некоторых особенностях прибора рассказано в этой статье, а для тех, кто хочет купить этот прибор, будет полезна Инфографика по выбору бесконтактного термометра.
Что такое тепловизор
Это более функциональный инструмент энергоаудита, который демонстрирует удобную и информативную цветную карту-схему (термограмму). Иными словами, тепловизор дает более четкую тепловую картинку, а не усредненное значение. Вывод изображения осуществляется на встроенный или внешний дисплей (включая экран смартфона). С его помощью будет проще найти щели, тепловые утечки или наоборот — точки перегрева.
Вместо десятка замеров пирометров, после которых еще остается много нераскрытых вопросов, можно получить более четкую оценку одним замером. При помощи тепловизора можно быстрее найти щель в стене или раме. При этом прибор может выдавать видео на скорости несколько кадров в секунду, что помогает отслеживать изменения в режиме реального времени. Разумеется, это отражается на цене — тепловизоры дороже пирометров в несколько раз. Подробнее о визуализации температурной картины в тепловизоре можно прочитать в этой статье.
Тепловизоры нашли свое применение и в других сферах. С их помощью можно отслеживать людей, транспорт и животных в поле зрения прибора. Прибор зарекомендовал себя в профессиональных системах видеонаблюдения, пожарных службах и других сферах. И конечно же с его помощью можно легко найти черного кота ночью в темной комнате. Существуют тепловизоры для охоты, которые помогут увидеть то, что скрылось даже от зорких глаз бывалого охотника.
Толщиномеры
Измерительный прибор подходит для оценки толщины магнитных и немагнитных материалов, отдельного слоя из немагнитного материала. Существует несколько разновидностей толщиномеров, которые зависят от назначения и сферы применения. Самый распространенный вариант — так называемый краскомер, который активно используется в быту, но только этим функциональность гаджета не ограничивается.
В зависимости от назначения прибора, он может пригодиться для определения толщины:
Толщиномер для измерения лакокрасочного покрытия — один из полезных гаджетов для автолюбителей, особенно при покупке и продаже транспортных средств. С его помощью, например, можно измерить толщину лакокрасочного покрытия, а большой перепад может свидетельствовать об ударе и последующей рихтовке. Для этого необходим непосредственный контакт датчика с исследуемой поверхностью.
Измерители влажности
Влагомер — измерительный прибор для определения влажности материала. Устройство без преувеличения можно назвать незаменимым и необходимым в пищевой, химической, строительной и деревообрабатывающей промышленности. Измерение влажности предмета или материала важно в ремонтно-строительных работах, сельском хозяйстве и других сферах.
Избыток (или недостаток) влаги говорит о несоблюдении условий хранения из-за чего ухудшаются эксплуатационные свойства. Избыточная влажность, например, может сделать древесину или другие строительные материалы непригодными для работы. Влагомер является одним из средств контроля производственных процессов. Точность результата обеспечивает плотное соприкасание датчика и исследуемого материала.
Бытовой влагомер пригодится домашнему мастеру. В сельском хозяйстве часто используют влагомеры для измерения влажности почвы.
Существуют специализированные устройства для измерения влажности зерен, бетона и других материалов, которые могут иметь форму колбы, куда нужно засыпать материал для измерений.
Гигрометр
Это разновидность влагомера, предназначенная для определения влажности воздуха. Параметр важен для поддержания микроклимата. Гигрометры используют в домах, квартирах, погребах и чердаках, на складах и предприятиях различной направленности. С его помощью можно определить отклонения от оптимальных условий, и скорректировать показатель до нужных значений.
Избыточная влажность воздуха может стать причиной развития плесени и вредоносных микроорганизмов. Продукты питания в таких условиях быстрее загниют и испортятся, не говоря уже о материалах. Фрукты и овощи при пересушенном воздухе быстро сохнут и вянут, что отражается на внешнем виде и вкусовых свойствах.
Влажность воздуха в помещении — важная характеристика для здоровья человека. Особенно, когда в помещении находятся люди с ослабленным иммунитетом или дети. Повышенное значение способствует развития вредоносных микроорганизмов, не говоря уже о появлении плесени и грибка на поверхностях, повреждению отделочных материалов, самих стен, потолка и полов. Кроме того, избыток влаги ослабляет иммунитет и повышает вероятность простудных заболеваний.
Низкая влажность воздуха пересушивает слизистую оболочку, лишая ее естественной защиты. Это приводит к развитию заболеваний дыхательных путей и способствует осложнениям.
Видеоскопы
Видеоскоп, он же эндоскоп и видеоэндоскоп, используется для осмотра труднодоступных мест. Прибор состоит из зонда на проводе и наблюдательного блока. Зонд оснащен видеокамерой, а обеспечить видимость при нехватке освещения поможет встроенный источник света — светодиод. Управляющая панель оснащена экраном, где можно изучить полученные данные.
Некоторые видеоскопы могут не иметь собственного экрана, а для просмотра в таких случаях может использоваться ПК или смартфон.
Для чего нужен видеоскоп.
Видеоскопы — это возможность сэкономить время и силы при проведении ремонтных работ, за что он пользуется популярностью у автомобилистов и домашних мастеров. Эндоскопы активно применяют сантехники, электрики, мастера по ремонту автомобилей, оборудования и различной электроники. Например, благодаря этому устройству можно избежать демонтажа мебели и панелей на кухне или в санузле при поиске утечек воды, а автомобилисты могут отследить место утечки масла или проверить состояние соединений.
Немаловажным фактором при использовании прибора является безопасность пользователя, ведь для поиска неисправностей не придется искать дефекты на ощупь. Профессиональные модели более функциональны и могут дать развернутую оценку исследуемого участка.
Можно констатировать факт, что приборы неразрушающего контроля расширяют возможности владельца и обеспечивают высокую точность измерения, которая намного выше, чем оценка состояния на глаз или на ощупь. Такие устройства экономят время, повышают качество и безопасность работ, а в некоторых случаях они просто незаменимы.
Системы неразрушающего контроля: как они помогают выпускать продукцию в условиях непрерывной работы агрегатов
Хабр, привет. Я, Роман Юшков, работаю руководителем направления систем неразрушающего контроля в «Северстали». Я расскажу, как на металлургическом производстве осуществляется контроль качества и как в условиях непрерывной работы агрегатов удается добиться единообразия характеристик выпускаемой продукции.
В статье мы будем говорить о специализированных измерительных комплексах — системах неразрушающего контроля (СНК), которые автоматизируют многие этапы проверок. На территории череповецкой промплощадки ПАО «Северсталь» на всех этапах изготовления продукции функционирует порядка 240 измерительных комплексов, а наша служба обеспечивает внедрение технологий СНК на производстве, техническое обслуживание систем и экспертную поддержку.
Несколько слов о неразрушающем контроле
Неразрушающий контроль (НК) — это проверка качества изделия без его разбора, демонтажа или разрушения. Для этого используются методы, которые проверяют основные характеристики изделия без вмешательства в его целостность. В противопоставление, существует разрушающий контроль, который обычно используется для определения пределов прочности и надежности. Изделие гнут, ломают или полностью разрушают.
Методы неразрушающего контроля могут использоваться для проверки большого количества характеристик изделий: толщина и ширина материала, выпуклость и серповидность, неплоскостность, овальность и диаметр, химический состав, поверхностные и внутренние дефекты. Это лишь малая часть того, что можно проверить.
Невозможно проверить все эти характеристики одним способом, поэтому для неразрушающего контроля используются разные физические процессы. Например, мы используем шесть основных методов измерения:
На основе радиоизотопных приборов (РИП), закрытых радионуклидных источников (ЗРИ);
На основе рентгеновского излучения (РУ — рентгеновские установки);
На основе машинного зрения;
На основе лазерного излучения (различные спектры);
На основе ультразвука (УЗК);
На основе радиоволн.
Каждый из представленных методов НК имеет свои достоинства и недостатки и используется для выполнения определенного типа измерений. Универсального метода, увы, нет: физика процессов разная, условия технической реализации проектов различаются. Поэтому каждый из этих методов используется там, где его эффективность будет максимальной при минимальных затратах.
Для наглядности приведу несколько примеров:
Машинное зрение используется для распознавания дефектов поверхности проката.
Рентген используется для измерения физических величин (толщина, ширина, неплоскостность и т.п.) с высокой точностью (до 0,1% от номинала) и частотой.
Радиоизотопы обеспечивают стабильные измерения в условиях неблагоприятной внешней среды (пар, вода, грязь, температура, вибрация и т.п.), а также имеют простую конструкцию и низкую стоимость.
Ультразвук традиционно применяется для определения внутренних дефектов изделий.
Автоматизированные системы неразрушающего контроля
Качество можно контролировать и вручную. Но в условиях непрерывного производства ручной контроль неэффективен. Он не позволяет использовать многие из указанных методов, а самое главное, вручную невозможно проверить всю продукцию, только выборочно. А современные измерительные комплексы позволяют контролировать качество с минимальным вмешательством человека в сам процесс измерения. Теперь специалисты выступают в роли администраторов или контролеров.
Измерительные комплексы, которые используются в современных АСНК, обычно стационарные и довольно дорогие. Зачастую это узкоспециализированные системы автоматического управления (САУ) по отдельному проекту, стоимость которых может достигать нескольких миллионов долларов или евро. Измерительный комплекс — это совокупность программно-аппаратных средств, выполняющих процесс измерения параметров изделий, а также периферийной инфраструктуры (металлоконструкции, пневматика, гидравлика, охлаждение, электрика и др.), которая обеспечивает надежную работу комплекса.
Что делают измерительные комплексы? Они измеряют физические характеристики объекта, а также обеспечивают представление результатов в требуемом формате, их обработку и хранение. Добавьте к этому интеграцию с системами управления технологическими процессами и общезаводскими системами статистики, аналитики, учета и контроля, и портрет автоматизированной системы неразрушающего контроля (АСНК) готов.
Один из примеров такой АСНК — система измерения (СИ) серповидности проката. Она смонтирована в линию стана 2000 на участке завершающей обработки горячекатаного листа — перед смоткой в рулоны:
Измерительный зонд (Г-образная конструкция) системы измерения серповидности проката стана 2000, листопрокатный цех ЛПЦ-2
Эта система представляет собой целую совокупность взаимосвязанных подсистем, каждая из которых выполняет определенную функцию.
Измерение серповидности металлического листа выполняется с помощью линейных лазеров и инфракрасных камер, настроенных под определенным углом. Система измерения откалибрована по эталонным образцам и имеет определенную метрологическую точность (не более +/- 1мм на 3 метра длины от номинального значения).
Г-образная конструкция, на которой закреплено измерительное оборудование, снабжена поворотным механизмом. Поворотный механизм переводит измерительный зонд в одну из позиций: Измерение или Сервис.
Результаты измерения обрабатываются программно и хранятся на отдельном сервере.
Визуализация процесса измерения для персонала реализована отдельной машиной на посту управления.
Обмен данными реализован через внутреннюю (между устройствами СИ) и внешнюю (с АСУТП 1, 2 уровней) технологические сети.
Для очистки объективов камер и линз лазеров от пыли и грязи используется сжатый воздух, который предварительно сушится и очищается на мобильной станции воздухоподготовки.
Охлаждение измерительного оборудования выполняется с помощью жидкостной системы охлаждения — отдельно стоящего чиллера и системы теплоотвода.
Экран визуализации на посту оператора в режиме реального времени
Для лучшего понимания, в чем заключается суть работы СНК, какие могут быть дефекты и что они из себя представляют, приведу несколько примеров:
1. Серповидность листа — расчетный параметр, который показывает искривление участка полосы металла по дуге в плоскости проката. Задача системы — рассчитать этот параметр и предоставить информацию оператору, специалисту по качеству и АСУТП;
Пример определения серповидности листа
2. Клиновидность листа (поперечная разнотолщинность) — расчетный параметр, который показывает разницу в толщине листа в поперечном разрезе по всей его ширине.
3. Выпуклость листа — расчетный параметр, который показывает увеличение толщины проката от краев к центру или ширины от концов полосы к середине.
Расчет параметра разнотолщинности и выпуклости листа
4. Неплоскостность (планшетность) листа — расчетный параметр, который показывает однородность поверхности полосы металла на определенном участке (площади). Выражается в отсутствии коробоватости и/или волнистости, иначе говоря — идеально плоская поверхность на определенной площади;
5. Волнистость листа — расчетный параметр, который показывает отклонение от плоскостности. Визуально определяется в виде периодически чередующихся гребней и впадин на поверхности;
6. Коробоватость листа — расчетный параметр, который также показывает отклонение от плоскостности. Визуально определяется в виде имеющей одну вершину местной выпуклости или вогнутости одновременно в продольном и поперечном направлениях на поверхности;
Визуализация неплоскостности полосы металла
7. Температурный профиль листа — значение температуры прокатываемой заготовки в каждой точке по всей площади. Этот параметр критичен, так как влияет на образование различных дефектов прокатки.
Пример температурного профиля листа
8. Дефекты смотки рулонов — различные дефекты готовой продукции, возникающие из-за некорректных действий оператора или некорректной работы сматывающего устройства. Результат — прямые потери производства.
Дефект смотки рулона «Телескоп»
Это лишь часть дефектов или рассчитываемых параметров, которые отслеживаются системами контроля качества, операторами и специалистами по качеству. Более полная информация по различным дефектам есть в ГОСТах (например, ГОСТ 26877-2008).
Основная задача этих систем — вовремя обнаружить дефект или отклонение в номинальных значениях, определить их причину, скорректировать работу агрегата, устранить причину появления брака или отбраковать уже выпущенную продукцию.
Построение системы контроля на примере ЛПЦ-2
Качество продукции проверяется на всех этапах производства ЧерМК, при этом используются разные средства и методы контроля, а не только НК. Так как данный процесс многогранен и о нем можно рассказывать долго, я предлагаю рассмотреть один пример — производство плоского проката.
На этапе производства плоского проката готовые отлитые стальные заготовки используют для производства горячекатаного или холоднокатаного проката с широким спектром параметров толщины, ширины и других параметров. Также здесь выполняют травление и покрывают металл цинковым, алюминиевым или полимерным покрытием для придания изделию дополнительных свойств.
Остановимся на этапе производства горячекатаного листа в листопрокатном цехе ЛПЦ-2:
1. Отлитая в сталеплавильном производстве заготовка (сляб) поступает по конвейеру с промежуточного склада в газовые печи стана 2000 для разогрева. Без разогрева никак — сталь поддается обработке только в горячем состоянии.
Газовые печи листопрокатного цеха ЛПЦ-2
2. Очередность подачи заготовок определяется автоматической системой распознавания маркировки по заранее подготовленному графику прокатки.
Заготовка (сляб) на рольганге после нагрева в печах
3. Разогретый сляб выдается на линию прокатки для механической обработки на агрегате согласно требованиям заказчика. Обработка заготовки выполняется с помощью прокатных клетей, которые установлены в линии стана.
Прокатные клети черновой группы стана 2000
4. Параметры заготовки и горячекатаного листа контролируются на каждом этапе обработки:
Система измерения ширины за 1-й клетью черновой группы стана контролирует ширину заготовки до начала обработки;
Система измерения ширины за 4-й клетью черновой группы стана контролирует ширину заготовки для настройки чистовой группы клетей;
Система измерения толщины за 5-й клетью черновой группы стана контролирует толщину, а также рассчитывает выпуклость и клиновидность листа для настройки чистовой группы клетей;
Линейный сканирующий пирометр за 5-й клетью черновой группы контролирует температуру нагрева заготовки перед чистовой группой клетей. Заготовка должна быть равномерно прогрета в печах по всей ширине и длине. Равномерный нагрев обеспечивает одинаковую пластичность металла.
Система центрирования полосы перед чистовой группой клетей контролирует положение заготовки перед подачей в летучие ножницы чистовой группы. Летучие ножницы отсекают «голову» и «хвост» заготовки перед обработкой в чистовой группе.
Система измерения профиля проката за 12-й клетью чистовой группы (дублирующая) выполняет аналогичные функции, что и предыдущая система. Работа в тандеме необходима для подтверждения результатов измерения и аттестации выпускаемой продукции.
Система распознавания поверхностных дефектов за 12-й клетью чистовой группы контролирует отсутствие дефектов поверхности горячекатаного листа с обеих сторон после обработки на линии стана. Используется для аттестации и отбраковки рулонов.
Система измерения серповидности проката за чистовой группой клетей контролирует серповидность полосы.
Система контроля качества смотки рулонов групп моталок №1 и №2 контролирует качество смотки рулонов. Качественная смотка нужна не только для эстетической привлекательности, но и для сохранения параметров геометрии проката и защиты от появления дефектов, вроде замятия кромок листа или сдавливания.
Система распознавания маркировки рулонов на промежуточном конвейере рулонов распознает маркировку готовых рулонов и передает информацию на склад. На складе определяется дальнейший путь для данного рулона, а также очередность дополнительной обработки (при необходимости).
Также, отдельно, на участке подготовки валков стана 2000 используется пассаметр собственной разработки. Пассаметр — измерительный прибор для расчета внешних диаметров деталей, в данном случае прокатных валков. Качество подготовки поверхности прокатных валков напрямую влияет на качество продукции, так как именно с помощью валков заготовке придают требуемые геометрические параметры.
Пассаметр на участке подготовки валков ЛПЦ-2
На всех этапах изготовления нужно контролировать геометрические параметры в реальном времени для оперативного принятия решений по регулировке параметров агрегата. Измеренные значения отображаются на экране визуализации у оператора, управляющего работой агрегата. Также они передаются в машину верхнего уровня для автоматической настройки техпроцесса и его анализа.
Ниже один из примеров визуализации. Сверху — текущее задание с определенными параметрами. Слева примеры параметров, которые необходимы оператору для принятия решения и контроля за состоянием. На этом скриншоте изображены толщина по нескольким точкам, параметр клина и разнотолщинности. Плюс тут же в графическом виде отображаются параметры толщины и ширины проката каждые 0,5 метра с привязкой к длине заготовки.
Визуализация процесса измерения толщины и ширины проката на посту оператора
Одновременно с измерением геометрических параметров выполняется контроль наличия дефектов поверхности: вмятины, царапины, выкрашивания и т.п. Вот несколько примеров дефектов, которые можно распознать при помощи автоматизированных систем:
Примеры дефектов поверхности металла, образующихся в процессе производства
Обнаружение дефектов поверхности металла реализовано на основе машинного зрения. Система фотографирует поверхность полос металла с помощью высокоскоростных камер. ПО распознает возможные дефекты поверхности и выделяет их на отдельных снимках. Выделенные дефекты привязываются к длине полосы, это позволяет специалисту ОТК просматривать весь перечень обнаруженных дефектов в каждом отдельном рулоне.
Визуализация процесса распознавания дефектов поверхности металла
На основании этих данных специалист ОТК принимает решение, что делать с листом дальше: отгрузить заказчику, списать в брак или отправить на переработку. Также этот лист можно отгрузить за меньшую стоимость другому заказчику, который менее требователен к качеству.
Новые типы дефектов, которые могут быть обнаружены в процессе производства продукции вносятся в специальный классификатор дефектов системы измерения и запоминаются.
Разработка собственных систем измерения
Как правило, крупные фирмы-производители измерительного оборудования заранее создают линейку типовых проектов своей продукции. Но им не всегда удается учесть требования заказчика, потому что требуется индивидуальный подход с учетом специфики производства. Поэтому мы либо самостоятельно дорабатываем поставляемое оборудование, либо реализуем собственные проекты. Например, мы сами разработали систему контроля качества смотки рулонов стана 2000, ЛПЦ-2.
Дефекты смотки рулонов достаточно распространены. Как правило, они возникают из-за некорректной настройки оборудования или ошибок персонала. Это приводит к существенным потерям, так как ни один заказчик не примет продукцию с таким дефектом.
Для контроля за выполнением смотки и оперативного устранения причин мы разработали систему контроля качества смотки рулонов:
определили необходимое расположение на агрегате;
выполнили пусконаладочные работы.
Непосредственную реализацию «в железе» выполняли подрядчики, они же ее установили и смонтировали.
Зона измерения качества смотки рулонов стана 2000
Система определяет три вида дефектов смотки: «Телескоп», «Распущенные витки» и «Неравномерная смотка».
Последствия нарушения технологии смотки рулонов
В основе процесса контроля и измерения лежит принцип лазерной триангуляции. Измерение выполняется с помощью лазерных 2D профилометров российского производства.
В результате реализации этого проекта удалось:
Автоматизировать процесс контроля качества смотки рулонов и снизить количество брака;
Автоматизировать процесс отбраковки/переназначение рулонов на последующих переделах, а также на складе готовой продукции;
Визуализировать процесс измерения на посту оператора.
Визуализация контроля качества смотки рулонов на экране оператора агрегата
Помимо систем на основе оптики, наши специалисты разрабатывают и внедряют на производстве холодного проката системы измерения на основе РИП. В качестве активного изотопа используется америций 241, либо цезий 137. Эти системы используются для измерения и контроля толщины металла или дополнительного покрытия.
В качестве дополнительных покрытий металлического листа могут выступать:
Блок-схема системы измерения толщины проката Fe60a
В основе работы таких систем измерения лежит принцип поглощения бета и гамма-излучения при его прохождении через измеряемый материал. Блок источника, в котором смонтирован изотоп, создает коллимированный пучок. С другой стороны, блок детектора, на базе ионизационной камеры и плат преобразования преобразует интенсивность излучения в сигнал, который передается на контроллер.
Визуализация измерения толщины проката на экране оператора агрегата
Наша служба занимается не только техническим обслуживанием и внедрением новых измерительных систем, но и метрологическим сопровождением оборудования. Значительная часть систем внесена в госреестр средств измерений РФ. Это значит, что не реже одного раза в год системы необходимо калибровать или поверять с помощью эталонных мер. Эти эталоны набираются из реально прокатываемых марок стали специалистами СНК совместно со службой по метрологии ПАО «Северсталь».
Пример эталонных мер толщин для новой системы измерения стана 1700 ЛПЦ-1
Также достаточно часто приходится дорабатывать уже поставленное оборудование на месте, адаптировать его к особенностям существующего агрегата и технологического процесса. Например, после поставки оборудования возникли сложности с его настройкой на агрегате, потому что проектное положение оборудования не соответствовало фактическому. Некорректная настройка приводила к увеличению погрешности измерений и, потенциально, к выпуску бракованной продукции.
Наши специалисты изготовили специальный настроечный стенд, который повторяет геометрические параметры рольганга и позволяет настроить измерительное оборудование под особенности существующего агрегата.
Дополнительные лазеры для корректной настройки индикаторов
Системы измерения часто разрабатываются по индивидуальным проектам и состоят из разнообразного оборудования, периферии и специального ПО. Техническое обслуживание таких систем нужно выполнять в комплексе. Поэтому к специалистам предъявляются разнообразные требования. Довольно трудно найти готового специалиста для выполнения хотя бы части требуемых работ.
Обычно новые специалисты СНК многое изучают уже на рабочем месте: производственные процессы, физику измерений, метрологическое обеспечение средств измерения СНК, особенности работы с рентгеном, РИП, лазерными устройствами и так далее. Специалист СНК должен понимать как особенности самого технологического процесса, так и особенности работы конкретного измерительного оборудования. Только в этом случае можно обеспечить непрерывную и точную работу СНК. Это довольно большой объем знаний, которые специалист получает на месте в течение 2-3 лет.
Переход к общекорпоративным АСУ
За последние пять лет темпы внедрения информационных технологий на всех уровнях производственных процессов сильно ускорились. Это приводит к объединению информационных потоков снизу вверх, намечается тенденция перехода от локальных АСУ к общекорпоративным, с обменом потоками данных в обе стороны.
Раньше системы контроля передавали результаты измерений в АСУТП агрегата или цеха. Эти данные использовали технологи и специалисты ОТК для контроля производства и расчетов отдельных параметров работы агрегата. Сегодня же эти данные передаются в общекорпоративное хранилище и используются в аналитических и статистических моделях, общекомбинатовских системах слежения за выпускаемой продукцией и претензионной работы с клиентами.
Это позволяет точнее определять причины проблем. Если клиент обнаружил дефект в изделии, мы можем проанализировать все этапы производства и понять, где была допущена ошибка: в процессе изготовления, упаковки или транспортировки.
Развитие автоматизации и информационных систем в целом не исключает человека из производственного процесса, но его роль меняется. Возрастают требования к специалисту: он должен уметь работать с большим объемом информации и принимать решения на основе этих данных, собственного опыта и поставленной задачи.
Так как данные теперь используются гораздо шире и на более высоком уровне, к процессу начинают активно подключаться разработчики, специалисты по БД, системные администраторы и специалисты АСУТП со знанием новейших технологий в области программируемых логических контроллеров и промышленных сетей.
Хабравчане, а каков ваш опыт работы с СНК или с автоматизацией контроля качества на производстве в целом? Также в комментариях задавайте вопросы, постараемся ответить.