Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка научных принципов и интеллектуальных иерархических систем прогноза техногенных катастроф потенциально опасного промышленного оборудования

Номер контракта: 14.577.21.0145

Руководитель: Виноградов Алексей Юрьевич

Должность руководителя: профессор

Докладчик: Мерсон Дмитрий Львович, Директор

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
мониторинг, диагностика, неразрушающий контроль, диагностическая система, прогноз техногенных аварий и катастроф, оценка рисков, искусственный интеллект, безопасность опасных объектов

Цель проекта:
1. Задача на решение которой направлен проект является снижение риска техногенных катастроф на промышленном оборудовании в которых производятся, хранятся или перерабатываются взрыво/пожароопасные и токсичные вещества, опасные для экологии и жизни людей, за счет раннего обнаружения дефектов критических для технического состояния оборудования. 2. Целью проекта является разработка инновационных методов обнаружения ранних предвестников опасного состояния материалов и конструкций и построение на их основе универсальной многоуровневой информационной системы непрерывного акустико-эмиссионного мониторинга технического состояния опасных производственных объектов.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Алгоритмы детектирования сигналов на фоне технологических шумов при беспороговой непрерывной регистрации акустической эмиссии.
2. Критерии и методика многоуровневой оценки перехода материала в предельное состояние по акустико-эмиссионным данным.
3. Экспериментальный образец преобразователя акустической эмиссии повышенной надежности.
4. Экспериментальный образец акустического волновода.
5. Универсальный учебно-исследовательского стенд изучения генерации и распространения акустических волн в элементах промышленных объектов от имитаторов реальных источников акустической эмиссии.
6. База данных акустико-эмиссионных образов сигналов сопровождающих различные процессы разрушения и технологических шумов.
7. Экспериментальный образец интеллектуальной иерархической системы прогноза катастроф, содержащий необходимые средства регистрации, передачи, обработки в реальном времени и пост-экспериментальной обработки диагностической информации.
8. Модульная архитектура аппаратно-программных блоков интеллектуальной иерархической системы прогноза катастроф позволяющая адаптацию к специфике производственных задач и особенностям технологического процесса. Адаптация должна проводиться за счет оптимизации сенсорной системы и модификации программных средств, путем написания соответствующих сценариев взаимодействия модулей под конкретного заказчика.
9. На базе ТГУ будет создан единый консалтинговый центр, аккумулирующий в единой обучаемой базе данных всю поступающую входную диагностическую информацию с отдельных измерительных модулей, которые могут быть расположены в любых точках мира. Центр будет осуществлять поддержку, удаленный контроль диагностическими и мониторинговыми комплексами, оказывает консалтинговые услуги по подготовке и проведению мониторинга и принятию ответственных решений.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Конечным продуктом является экспериментальный образец интеллектуальной иерархической системы прогноза техногенных катастроф опасного промышленного оборудования по данным акустической эмиссии. Данная система на основании реализованных критериальных оценок повреждений накапливаемых материалом при эксплуатации объекта контроля, что позволит различать исправное, работоспособное, частично работоспособное и предельное техническое состояние опасного оборудования, тем самым достичь поставленную цель в проекте.
2. Оригинальными решениями, разработанными при выполнении проекта и обладающие новизной, являются: алгоритмы детектирования сигналов при беспороговом способе регистрации акустической эмиссии; критерии и методика многоуровневой оценки перехода материала в предельное состояние по акустико-эмиссионным данным; преобразователь акустической эмиссии повышенной надежности; акустический волноводов; испытательный стен исследования акустических характеристик акустических волноводов; универсальный учебно-исследовательский стенд.
3. Мировые аналоги реализованы на аппаратуре с пороговым способом детектирования сигналов, что не позволяет обнаруживать сигналы амплитудой ниже порога (на уровне шума), т.е. раннее обнаружение дефектов. Поэтому разрабатываемая система мониторинга использующая беспороговый способ детектирования сигналов акустической эмиссии на уровне шума и многоуровневый анализ диагностических данных в настоящий момент не имеет аналогов.
4. Наиболее полное достижение заявленных результатов возможно только во время реального опыта применения системы мониторинга в промышленных условиях на нескольких объектах контроля, что требует большего времени чем отведенного в рамках проекта. Поэтому апробация системы в рамках проекта ограничена лабораторными тестами. Беспороговая аппаратура требует использования высокоскоростных аппаратных модулей обработки и объемных модулей хранения информации, которые в настоящее время изготавливаются только за рубежом. Поэтому возникают риски внедрения результатов проекта из-за падения их ценовой привлекательности при растущем курсе валют.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Область науки и техники результатов проекта: материаловедение / неразрушающий контроль состояния материалов / акустические пассивные методы контроля. Основная область применения результатов проекта: контроль технического состояния материалов оборудования химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств и оборудования энергетики. Планируемая инновационная продукция: беспороговые акустико-эмиссионные системы контроля и мониторинга.
2. Перспективы использования планируемых результатов проекта: многоканальные системы диагностики и мониторинга промышленных объектов любой формы и размеров; системы лабораторной диагностики в академических институтах, ВУЗах и производственных исследовательских центрах; портативные системы диагностики локальных объектов; специализированные приборы для контроля заданных процессов и объектов под заказчика; бортовые системы мониторинга и принятия решения о функциональном и аварийном состоянии объекта контроля; обучающие и аттестационные стенды по применению метода акустической эмиссии, при контроле опасного промышленных объектов.
3. Внедрение планируемых результатов может повлиять на переход данного уровня техники на беспороговый режим детектирования сигналов акустической эмиссии на уровне шума, что в свою очередь позволит получить больше информации о процессах разрушения и потребовать пересмотр критериев надежности конструкций разработанных на основании данных пороговых систем. Тем самым способствует новому витку развития теории и техники в развиваемом направлении.
4. Планируемые результаты в исследовательских целях представляют интерес с позиции теории информации и обработки сигналов, экспериментального моделирования процессов разрушения, а также демонстрации и популяризации наук о твердом теле и акустики через экспериментальное представление работы системы мониторинга на стенде имитирующим реальный объект с дефектом.

Текущие результаты проекта:
1. Исследована акустическая эмиссия сопровождающая процесс разрушения сварных соединений стали 09Г2С и Ст3 (основных конструкционных материалов промышленного оборудования) в условиях статического (ГОСТ 1497-84) и циклического (ASTM Е647) нагружения при комнатной (+25 0С) и при отрицательной (- 40 0С) температурах.
2. Разработаны и программно реализованы оригинальные алгоритмы детектирования сигналов на фоне технологических шумов при беспороговой непрерывной регистрации акустической эмиссии.
3. Разработаны и программно реализованы критерии и методика многоуровневой оценки перехода материала в предельное состояние по акустико-эмиссионным данным.
4. Разработан и изготовлена опытная партия преобразователей акустической эмиссии повышенной надежности.
5. Разработан и изготовлена опытная партия универсальных акустических волноводов прижимного типа.
6. Разработан и собран испытательный стенд исследования теплорассеивающих характеристик акустических волноводов.
7. Разработан и собран испытательный стенд исследования акустических характеристик преобразователей акустической эмиссии и акустических волноводов.
8. Разработан и изготовлен универсальный учебно-исследовательский стенд изучения генерации и распространения акустических волн в элементах промышленных объектов от имитаторов реальных источников акустической эмиссии.