Автоматизированная установка профилометрии и вихретоковой дефектоскопии для радиационно-защитной камеры материаловедческого комплекса АО «ГНЦ НИИАР»

В 2014-2015 гг. успешно выполнен комплекс работ по созданию прецизионной установки, предназначенной для выполнения профилометрии и вихретоковой дефектоскопии облученных стержневых изделий в радиационно-защитной камере К-4 здания 117 АО «ГНЦ НИИАР». В объём выполненных работ входили: разработка технического задания, разработка технического проекта и рабочей конструкторской документации, разработка программного обеспечения, сборка и наладка установки, испытания и поставка установки в АО «ГНЦ НИИАР», обучение персонала, эксплуатирующего установку.

Установка предназначена для исследований цилиндрических объектов наружным диаметром от 4 до 20 мм и длиной до 1,5 м. Определение поперечных размеров объектов исследования (ОИ) осуществляется контактным способом при помощи двух датчиков линейных перемещений с T-образными наконечниками. Для профилометрии объектов со сложным профилем в конструкции установки предусмотрена возможность замены наконечников на сферические и юстировка положения наконечника относительно оси объекта. Вихретоковая дефектоскопия выполняется при помощи сменных вихретоковых преобразователей дифференциального и абсолютного типа. Установка построена по модульному принципу, что обеспечивает возможность изменения ее конфигурации для решения различных исследовательских задач.

Базовым несущим элементом установки является плита основания, на которой установлены приемно-поворотный колодец, транспортно-операционный модуль и стол. На столе размещаются модуль профилометрии и вихретоковый преобразователь. Для регулировки соосности ОИ с модулем профилометрии и вихретоковым преобразователем предусмотрены регулировка положения транспортно-операционного модуля в горизонтальной плоскости. Жесткость конструкции обеспечивается тягами крепления установки к стенам защитной камеры.

 

Автоматизированная установка профилометрии и вихретоковой дефектоскопии для радиационно-защитной камеры материаловедческого комплекса АО «ГНЦ НИИАР»

 

Объект исследования после размещения в приёмно-поворотном колодце поднимают и закрепляют в трехпальцевом пневматическом захвате, установленном в каретке. При подъёме ОИ обеспечивается контроль веса груза, установленного на подвижное дно, и блокировка движения в случае превышения заданного усилия. Управление положением подвижного дна выполняется с помощью шагового двигателя вертикального перемещения. Крайние положения подвижного дна контролируются концевыми выключателями.

Каретка размещена на подвижной адаптерной плите транспортно-операционного модуля, выполненного на основе шарико-винтовой пары и шагового электродвигателя. Конструкция кулачка пневматического захвата позволяет, при необходимости, снять фиксацию и освободить ОИ с помощью манипулятора защитной камеры. Захват оснащен приводом вращения на базе шагового двигателя, обеспечивающего поворот ОИ относительно датчиков линейных перемещений для выполнения профилометрии в нескольких ориентациях с минимальным шагом 0,9 градусов.

Контроль вертикальной координаты каретки выполняется при помощи преобразователя «магнитная линейка», установленного на транспортно-операционном модуле. Погрешность определения вертикальной координаты каретки не превышает ±100 мкм для вероятности 95%. Крайние положения каретки контролируются концевыми выключателями.

При отказе внешнего электропитания или отказе шаговых электродвигателей все узлы установки остаются неподвижными. Для обеспечения возможности выгрузки ОИ из установки при отключении внешнего электропитания предусмотрены ручные приводы вертикального перемещения каретки и дна приёмно-поворотного колодца. Ручные приводы рассчитаны на использование с применением штатных манипуляторов защитной камеры.

Автоматизированная установка профилометрии и вихретоковой дефектоскопии для радиационно-защитной камеры материаловедческого комплекса АО «ГНЦ НИИАР»

Модуль профилометрии выполнен на базе двух датчиков линейных перемещений и двух пневматических цилиндров, обеспечивающих отвод наконечников датчиков от ОИ при выполнении транспортных операций. В случае прекращения подачи сжатого воздуха наконечники датчиков отводятся от ОИ. Погрешность определения поперечного размера ОИ не превышает ±10 мкм для вероятности 95%.

Вихретоковая дефектоскопия реализована на базе импульсного метода неразрушающего контроля с применением дифференциального проходного, дифференциального накладного или абсолютного проходного вихретокового преобразователя с возможностью намагничивания материала ОИ постоянным магнитным полем с регулируемым значением напряженности.

При сканировании ОИ вдоль оси с применением вихретокового преобразователя проходного типа формируется массив данных, в котором каждой продольной координате участка поверхности объекта исследования соответствует массив значений амплитуды напряжения на измерительной обмотке вихретокового преобразователя для различных интервалов стробирования. При сканировании ОИ вдоль оси и «по окружности» с применением вихретокового преобразователя накладного типа формируется массив данных, в котором каждой паре продольной и угловой координаты участка поверхности объекта соответствует массив значений амплитуды напряжения на измерительной обмотке вихретокового преобразователя для различных интервалов стробирования.

Автоматизированная установка профилометрии и вихретоковой дефектоскопии для радиационно-защитной камеры материаловедческого комплекса АО «ГНЦ НИИАР»

При контроле наличия несплошностей и неоднородностей в ОИ полученные результаты сравниваются с результатами сканирования стандартного образца дефектов, полученными в том же режиме.

Информационно-управляющая система предназначена для размещения в операторском помещении и выполнена в виде электротехнического шкафа, в котором установлены рабочая станция, два монитора, источник бесперебойного питания и другие блоки индикации и управления.

Для обработки первичной информации с датчиков в информационно-управляющей системе установлен блок вторичных преобразователей, в котором размещены вторичные устройства для датчиков линейных перемещений, датчика веса, преобразователя «магнитная линейка», а также блок питания намагничивающей катушки вихретокового преобразователя. Связь между этим блоком и рабочей станцией осуществляется по интерфейсу RS232.

Для обработки результатов вихретоковой дефектоскопии в рабочей станции установлены:

плата аналого-цифровых преобразователей, в составе которой предусмотрены два аналого-цифровых преобразователя и два цифро-аналоговых преобразователя с соответствующими буферами данных;
плата усилителей мощности вихретокового дефектоскопа и плата предварительных усилителей вихретокового дефектоскопа.
В буфер данных цифро-аналоговых преобразователей осуществляется загрузка массива данных, соответствующих требуемой форме сигнала обмотки возбуждения вихретокового преобразователя. Первый цифро-аналоговый преобразователь используется для формирования сигнала обмотки возбуждения вихретокового преобразователя дифференциального типа, а второй – абсолютного.

Выходной сигнал цифро-аналогового преобразователя усиливается платой усилителей мощности вихретокового дефектоскопа и поступает на обмотку возбуждения вихретокового преобразователя. Сигнал с измерительных обмоток вихретокового преобразователя усиливается платой предварительных усилителей вихретокового дефектоскопа, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя, оцифровывается через заданные интервалы времени и записывается в буфер данных аналого-цифрового преобразователя. Первый аналого-цифровой преобразователь используется для оцифровки сигнала измерительной обмотки вихретокового преобразователя дифференциального типа, а второй – абсолютного.

Рабочая станция обеспечивает работу установки в ручном и автоматическом режимах под управлением специального программного обеспечения, разработанного в ООО НПФ «Сосны».

Автоматизированная установка профилометрии и вихретоковой дефектоскопии для радиационно-защитной камеры материаловедческого комплекса АО «ГНЦ НИИАР»

В состав программного обеспечения рабочей станции входят следующие программы:

  • «Конфигуратор»;
  • «Мнемосхема»;
  • «Планировщик»;
  • «Выполнение алгоритмов»;
  • «Просмотр данных. Профилометрия»;
  • «Просмотр данных. Дефектоскопия. Проходной преобразователь»;
  • «Просмотр данных. Дефектоскопия. Накладной преобразователь».

В результате выполнения данной работы создано новое техническое средство, предназначенное для выполнения неразрушающих исследований состояния облученных цилиндрических изделий в условиях защитной камеры, соответствующее современному уровню развития техники и адаптируемое под различные исследовательские задачи. В конструкции установки использованы принципиальные технические решения, проверенные опытом эксплуатации подобных установок. Значительное внимание уделено надежности изделия и удобству его обслуживания и эксплуатации. Проведенные при участии представителей АО «ГНЦ НИИАР» испытания подтвердили эффективность принятых технических решений, работоспособность и высокое качество установки.

Количество просмотров: 407

Перезвоните мне
Спасибо! Ваша сообщение отправлено, в ближайшее время мы свяжемся с Вами!