Регистрация / Вход
Прислать материал

Прикладные научные исследования по созданию нового бесконтактного магнитного метода неразрушающего контроля трубопроводов с переменным намагничиванием металла и экспериментальная разработка на базе данного метода опытного образца контрольно-измерительного внутритрубного робототехнического комплекса, обеспечивающего решение проблемы своевременной диагностики коррозионных повреждений подземных трубопроводов тепловых сетей малых диаметров (Ду200 Ду400) без их вскрытия в сфере энергетики и ЖКХ.

Докладчик: Колесников Юрий Леонидович

Должность: провессор, доктор физико-математических наук

Цель проекта:
Получение значимых результатов по созданию нового бесконтактного магнитного метода неразрушающего контроля трубопроводов с переменным намагничиванием металла и экспериментальная разработка на базе данного метода опытного образца контрольно-измерительного внутритрубного робототехнического комплекса, обеспечивающего решение проблемы своевременной диагностики коррозионных повреждений подземных трубопроводов тепловых сетей малых диаметров (Ду200÷Ду400) без их вскрытия в сфере энергетики и ЖКХ, послужат основой для последующего создания индустриальным партнером ЗАО «Диаконт» во взаимодействии с Университетом ИТМО новых видов продукции и технологий: 1. малогабаритный, контрольно-измерительный. дистанционно-управляемый робототехнический комплекс для трубопроводов диаметром Ду200÷Ду400 мм. 2. магнитный модуль переменного намагничивания 3. технология контроля металла трубопровода теплосетей методом переменного намагничивания. Цели ПНИЭР соответствуют прикладным научным исследованиям технологической платформы «Технологии мехатроники, встраиваемых систем управления, радиочастотной идентификации и роботостроение» в части встраиваемых систем управления и технического контроля для промышленности, энергетики, ЖКХ, транспорта, медицины, авиации, космоса, специального применения. В подтверждении - письмо от организации- координатора Технологической платформы - Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский физико-технический институт (государственного университета)» (МФТИ) (Исх. №23-05/2188 от 21.07.2014г.) и соответствует целям Федерального закона № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» по направлению «Развитие инжиниринговой деятельности и промышленного дизайна».

Основные планируемые результаты проекта:
Актуальная проблема для любого населенного пункта - обеспечение своевременной диагностики коррозионных повреждений подземных трубопроводов тепловых сетей малых диаметров (Ду200÷Ду400) без их вскрытия и зачистки поверхности трубы в сфере энергетики и ЖКХ.
Для предотвращения аварий трубопровода в рамках ПНИЭЭР рассматривается несколько путей развития:
1) Разработка нового бесконтактного метода, не требующего проведения зачистки внутренней поверхности объекта контроля.
2) Создание макета малогабаритного, контрольно-измерительного, дистанционно-управляемого комплекса, для диагностики труб малым диаметром (Ду200÷Ду400), включающий 2 робота (для диагностики труб диаметром от 200 до 300 мм и от 301 мм до 400мм) для доставки модулей, использующие метод, с прохождением сложной конфигурации (вертикальные и горизонтальные отводы, тройники, компенсаторы).
Предлагаемый новый бесконтактный магнитный метод неразрушающего контроля трубопроводов с переменным намагничиванием металла позволяет выявлять площадные утончения, свищи и язвенную коррозию с рабочим зазором до 20мм. Эти свойства делают метод незаменимым на тех объектах контроля, где присутствует сильная коррозия и большие шламовые отложения, исключающие непосредственный контакт измерительного датчика и поверхности объекта контроля. Такими объектами контроля являются трубопроводы водоснабжения горячей и холодной воды, а также трубопроводы тепловых сетей в сферах энергетики и ЖКХ.
Экономическая эффективность проекта
Обеспечение эксплуатации трубопроводов осуществляется путем проведения текущих и капитальных ремонтов. При этом выбор участков трубопроводов для ремонта базируется на косвенных параметрах, таких как, проектный срок службы, статистика повреждаемости при эксплуатации и гидравлических испытаниях.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Необходимость проведения ПНИЭР вызвана отсутствием существующих решений для контроля металла подземных сетей трубопроводов малого диаметра (Ду200÷Ду400) и неэффективностью применяемых методов и технологий диагностики трубопроводов теплосетей, имеющих низкую производительность, что подтверждается письмом Правительства Санкт-Петербурга ГУП «Топливно-энергетический комплекс Санкт-Петербурга» в адрес Комитета энергетике и инженерному обеспечению о заинтересованности ГУП «ТЭК СПб» в создании унифицированного комплекса, для контроля трубопроводов малых диаметров (Ду200÷Ду400) исх. №01-17/2013 от 14.07.2014г. Разработанный в ходе работы макет малогабаритного, контрольно-измерительного, внутритрубного робототехнического комплекса сможет производить диагностику труб малых диаметров.
К разработке комплекса предлагается высокоэффективный метод для контроля трубопроводов тепловых сетей малых диаметров, который обеспечит достоверную оценку остаточного ресурса на всей протяженности обследуемого участка без подготовки поверхности через слой коррозионных и шламовых отложений. Метод позволяет выявлять различные коррозионные дефекты, в т.ч. сквозные.
В ходе ПНИЭР планируется создать макеты малогабаритных роботов с функционированием в условиях повышенной температуры и наличия остаточного теплоносителя, с возможностью прохождения трубопроводов сложной конфигурации (отводы, наклонные и вертикальные участки). Такие макеты роботов будут являться отечественным унифицированным средством доставки измерительных модулей и в дальнейшем станет основой для развития направления внутритрубной диагностики малых диаметров на основе бесконтактного магнитного метода неразрушающего контроля трубопроводов с переменным намагничиванием металла.
Конкурентные преимущества
Создаваемый в рамках ПНИЭР метод контроля металла труб переменным намагничиванием не имеет аналогов в мире, опережение в разработке нового метода и технологии контроля металла трубы методом переменного намагничивания позволит сформировать и занять в Мире новую нишу в области высокоскоростного неразрушающего контроля трубопроводов теплосетей. Основное преимущество данного метода контроля металла труб, это отсутствие необходимости в предварительной подготовке поверхности, тогда как существующие методы внутритрубного диагностирования (визуальный, ультразвуковой) в условиях отложений становятся неэффективными и требуют значительных затрат по удалению отложений.
Метод контроля металла труб переменным намагничиванием является высокопроизводительным и обеспечит получение информации по всей площади трубопровода, имея высокую чувствительность к локальным утончениям.
Данный метод обеспечит получение информации достаточной для выполнения расчетов прочности с целью продления работоспособности трубопроводов.
Создание отечественного унифицированного контрольно- измерительного, дистанционно- управляемого, малогабаритного робототехнического комплекса для труб малого диаметра, способного доставлять диагностическое оборудование в трубах малого диаметра, снимает необходимость в закупке импортных диагностических систем и исключает зависимость в высокотехнологичной поддержке и обслуживании зарубежными компаниями.
ПНИЭР, направленный на создание макета малогабаритного контрольно-измерительного внутритрубного робототехнического комплекса, обладает потенциалом мультипликативного технологического влияния на развитие технологий по массовому ремонту изношенных трубопроводов теплосетей малого диаметра, с которым столкнется наше общество в ближайшие 7 -10 лет. Поможет предотвратить доставляемое неудобства гражданам, в связи с неоднократным отключением теплоснабжения и водоснабжения, происходящим во время ремонта.

Текущие результаты проекта:
В настоящее время по проекту достигнуты следующие результаты:
1. Проведенные исследования обосновали применение в качестве бесконтактного неразрушающего контроля трубопровода именно метод с переменным намагничиванием металла.
2. При поиске конструктивных решений механических узлов робота для доставки измерительного модуля в трубопроводах диаметрами от 200мм до 300мм и от 301мм до 400мм, были рассмотрены последние решения организаций решающих или решавших схожие задачи, проанализированы недостатки и достоинства этих решений, рассмотрены через "призму" особенностей условий эксплуатации и разработаны новые конструктивные решения, с учетом имеющегося как позитивного, так и негативного опыта конструирования.
3. Определен объем и разработана комплектность технического документации необходимой для реализации проекта в целом и для последующего внедрения и коммерциализации результатов Индустриальным партнером.
4. Разработана эскизная конструкторская документация в соответствии с планом графиком по исполнению обязательств и комплектностью технической документации.
5. Проведено компьютерное моделирование метода контроля с переменным намагничиванием, и определены зависимости характеристик (дефектов труб, материала трубных сталей, частот токов и т.д.) влияющие на распределение магнитного поля внутри трубы .
6. Создано программное обеспечение цифровой обработки сигналов для апробирования метода контроля в программной среде MatLab.
7. Создано метрологически значимое программное обеспечение измерительного канала комплекса.
Текущие результаты проекта подтверждают правильность выбранного направления прикладного научного исследования нового бесконтактного магнитного метода неразрушающего контроля трубопроводов с переменным намагничиванием металла для обеспечения решения проблем своевременной диагностики коррозионных повреждений трубопроводов и показывают целесообразность дальнейшего развития ПНИЭР в целом.