Главная » 2014»Август»29 » Скачать Тепловой метод контроля и диагностика плоских тепловыделяющих элементов в условиях их эксплуатации с оценкой остаточного бесплатно
9:16 AM
Скачать Тепловой метод контроля и диагностика плоских тепловыделяющих элементов в условиях их эксплуатации с оценкой остаточного бесплатно
Тепловой метод контроля и диагностика плоских тепловыделяющих элементов в условиях их эксплуатации с оценкой остаточного ресурса
Диссертация
Автор: Баранов, Сергей Васильевич
Название: Тепловой метод контроля и диагностика плоских тепловыделяющих элементов в условиях их эксплуатации с оценкой остаточного ресурса
Справка: Баранов, Сергей Васильевич. Тепловой метод контроля и диагностика плоских тепловыделяющих элементов в условиях их эксплуатации с оценкой остаточного ресурса : диссертация кандидата технических наук : 05.11.13 / Баранов Сергей Васильевич; [Место защиты: Сев.-Зап. гос. заоч. техн. ун-т] Санкт-Петербург, 2008 162 c. : 61 08-5/1328
Объем: 162 стр.
Информация: Санкт-Петербург, 2008
Содержание:
Введение Анализ современного состояния методов и средств диагностики технического состояния тепловыделяющих объектов с оценкой их остаточного ресурса по анализу температурных полей
11 Современное состояние методов теплового неразрушающего контроля материалов ,изделийи конструкций
12 Анализ современного состояния методов обнаружения дефектов и определения их характеристик принеразрушающем контроле
121 Анализ методов обнаружения дефектов
122 Анализ современных методов определения характеристик дефектов при тепловом неразрушающем контроле
13 Анализ современного состояния математического моделирования процессов теплового неразрушающего контроля материалов, изделий и конструкций
14 Современное состояние методов оценки достоверности результатов контроля,втом числе в условиях отсутствия эталона, и определение погрешностиизмерений
15 Постановказадачи исследования
16
Выводы
Глава II Теоретическое моделирование процесса теплового неразрушающего контроля и диагностики технического состояния плоских тепловыделяющих элементов в условиях контроля иреальнойэксплуатации
21 Разработка физико-математической модели теплового состояния НЭСТ в условиях эксплуатациивзамкнутом объеме
22 Разработка физико-математической модели теплового состояния НЭСТ в процессе индивидуального функционирования
23 Разработка физико-математической модели определения поляэлектрических сопротивлений греющего слоя какфункциитемпературного поля НЭСТ Теоретические исследования процесса теплового неразрушающего контроляНЭСТ Исследованиевлияниядефектов ввиде воздушных расслоений между греющим слоем и электроизоляционнымислоями Исследование влияния дефектов в виде отклонения электрического сопротивления локального участка греющего слоя на температурное полеНЭСТ Исследование влияния аномальных участков НЭСТнарезультатыконтроля
Выводы
Глава Методические принципы разработки и внедрения методов и программно-аппаратных средств автоматизированной диагностики технического состояния плоских тепловыделяющих объектов в реальных условиях их эксплуатации Разработка требований к методике и программноаппаратным средствам теплового контроля и диагностики технического состояния плоских нагревательных элементов Разработка метода оценки остаточного ресурса НЭСТ Разработка метода выбора оптимальных параметров аппаратуры для бесконтактной регистрации пространственного распределения тепловых полей Исследование влияния величины шумов и помех нарезультатыконтроля Исследование погрешности результатов теплового контроля в зависимости от погрешностей исходных данных (теплофизических и геометрических характеристик, шумов аппаратуры итп) Разработкапрограммно-аппаратных средств
Выводы
Глава Экспериментальные исследования и внедрение метода теплового контроля и диагностики технического состояния плоских тепловыделяющих элементов в условиях производства и реальных условиях эксплуатации с оценкойостаточного ресурса Экспериментальные исследования и определение режимов теплового контроля, адекватных условиям функционирования НЭСТ в замкнутом объеме
411 Экспериментальные исследования теплового состояния НЭСТвзамкнутом объеме
412 Экспериментальные исследования температурного поля НЭСТ в условиях контроля контактными средствами измерений
413 Экспериментальные исследования теплового состояния НЭСТ в условиях контроля средствами тепловизионнойтехники
42 Экспериментальные исследования полей электрических сопротивлений греющего слоя НЭСТ
43 Экспериментальные исследования метода оценки остаточного ресурса
44 Проведение теплового контроля и диагностики технического состояния НЭСТ с оценкой их остаточного ресурса в соответствии с разработаннойметодикой
45
Выводы
Глава V Основныерезультатыработы Литература
Приложения
Введение:
Для поддержания оптимального температурного режима функционирования электронного оборудования и комфортных условий для человека широко применяются плоские тепловыделяющие элементы, в том числе нагревательные элементы стеклопластиковые тонкослойные (НЭСТ). К числу наиболее важных объектов, где используются НЭСТ, относятся объекты космической техники и наземные устройства стратегических ядерных сил. (Рис.1) Рис. 1. Пусковая установка ракетного комплекса «Старт». Смонтированные нагревательные в бункерах служат пусковых для установок (ПУ) элементы поддержания заданных температурных режимов. (Рис.2) Рис.2. БункерПУ без аппаратуры (задний люк и передняя крышка открыты).Стеклопластиковый тонкослойный электронагреватель (рис.3) представляет собой получаемый прессованием трехслойный «сэндвич», внешними слоями которого являются электроизоляционные слои, а внутренним электропроводящийслой. Напряжение питания U [В] Токопроводящиешины Нагревательный слой Изолирующий (стеклопластиковый) Напряжение питания U [В] Рис.3.Схема нагревательного элемента стеклопластикового тонкослойного. Электропроводящий слой представляет собой полимерную композицию, состоящую из стеклоткани, пропитанной связующим с электропроводящими добавками, например, мелкодисперсной угольной сажей. Подвод питания к греющему слою осуществляется специальными медными токоведущими шинами. Концентрация графита, плотность, температура пропитки и т.п. определяются требованием получения необходимого электрического сопротивления R для выделения соответствующего количества энергии. Основной характеристикой, определяющей параметры температурного поля, является «плотность» и распределение по площади электрического сопротивления греющего слоя. Таким образом, можно определить дефект греющего слоя как участок с координатами контура S(x,y), имеющий электрическое сопротивление Rd, отличное от номинального Rnom. На надежность НЭСТ наиболее сильно влияют дефектные участки с пониженным сопротивлением Rj /?иоот, так как на них происходит наиболее сильное выделение энергии, AS->0 ДдЭ, ДА, где ASt элементарная площадка электропроводящего слоя,ARt— электрическое сопротивление элементарной площадки,AUt —падение напряжение на границах элементарной площадки. Это ведетк прогару стеклопластикового слоя,выходу НЭСТиз строя и, если не принятьсоответствующих мер, к возгоранию НЭСТ(рис.4). Рис. 4.Фотография дефектного НЭСТ. По отношению к другим устройствам аналогичного назначения они обладают рядом преимуществ: малый объем при большой теплоотдаче, относительно низкая температура поверхности, невысокие питающие напряжения как постоянного, так и переменного тока, сравнительная простота технологии изготовления при относительно низких ценах, что и определило их широкое применение. Кризисные явления в экономике, имевшие место в 90-е годы прошлого столетия, привели к изношенности станочного оборудования, падению качества сырья и материалов, снижению уровня квалификации производственного персонала.Поэтому, несмотря на достаточно высокую эксплуатационную надежность, впоследние годы неоднократноимелиместо случаи выходаиз строя (вряде случаев с возгоранием) плоских нагревательных элементов в процессеэксплуатации вразличных ответственных объектах. Это в ряде случаев создавало реальную угрозу безопасности, как для обслуживающего персонала, так и для весьма сложного и дорогостоящего оборудования. В настоящее время наметилась тенденция к улучшению ситуации, однако процессы обновления основных фондов предприятий, повышения качества материалов, обучения персонала требуют значительных финансовыхзатрат иявляются достаточно продолжительными повремени. В условиях резко возросших требований к качеству выпускаемой продукции на одноиз первых мест выходяттребования пообеспечению ее достоверной и высокопроизводительной диагностики, а также опережающего развитияметодов неразрушающего контроля. В данной ситуации важнейшее значение приобретают методы и средства неразрушающего получить контроля и технической диагностики, достоверную, научно-обоснованную их надежность и и позволяющие реальных объективную оценку состояния НЭСТ как на стадии производства, так и в условиях эксплуатации, оценить спрогнозировать остаточный ресурс. Таким образом, создание достоверного метода контроля НЭСТ с определением реального технического состояния и оценкой остаточного ресурса является важной иактуальной задачей. Анализ поступающих из эксплуатирующих организаций дефектных НЭСТ показывает, что в подавляющем большинстве случаев причиной выходаих изстрояявляется превышениетемпературы отдельных участков поверхности НЭСТ допустимой. Поскольку температура является следствием повышенных тепловыделений, то причину ее повышения следует искать в отклонении локального электрического сопротивления участка от заданного значения сопротивления электропроводящего слоя НЭСТ. Поэтому контроль качества и технического состояния НЭСТ, основанный на анализе температурных полей их поверхности, представляется вданномслучаекак наиболее предпочтительный. Традиционнымспособом определения температурного поляявлялось измерение температуры оператором по узловым точкам координатной сетки, на которую с шагом 40-50 мм размечалась поверхности НЭСТ, посредством контактных датчиков. Недостаткитакого способа очевидны: достаточно большая вероятность пропуска дефектного участка, связаннаясбольшим шагом проведенияизмерений:размер шагаизмерения превышаетдиаметр контактнойплощадки датчика; низкая производительность контроля: проведение измерений-несколькосотеннаодинНЭСТ); изменение температуры НЭСТ: его температура при окончании контроля выше, чем в начале (вследствие прогрева подложки, на которой размещалсяНЭСТвпроцессе контроля); субъективность данного метода контроля (зависимость от квалификацииоператора, его физическогосостоянияит.п.). Попытки применениятеплового (тепловизионного) метода контроля позволяли качественно определять текущее состояние теплового поля поверхности, но не решали главных задач определения реального технического идентификацию состояния дефектов, НЭСТ: учет условий эксплуатации, изменения вызывающих локальные одного измерениясоставляет до 10-15 сек. (что существенно приколичестве точек температурного поляповерхности, оценкиостаточного ресурса времени функционированияНЭСТдо выходаего изстроя.
