Автоматизированный приемочный УЗК бандажей на Нижнетагильском металлургическом комбинате

НК бандажей колес как одной из наиболее ответственных деталей тягового подвижного состава стоит в ряду важнейших задач обеспечения безопасности движения на ж.-д. транспорте. Приемочный НК бандажей, предотвращающий допуск в эксплуатацию колесных пар с дефектами металлургического происхождения, является первым условием безаварийной эксплуатации подвижного состава. Применение автоматизированных комплексов НК ответственных деталей позволяет качественно изменить производительность и в значительной мере снизить влияние «человеческого фактора» при проведении и оценке результатов контроля. В настоящее время на российских предприятиях-производителях цельнокатаных колес и бандажей и за рубежом эксплуатируются различные автоматизированные установки ультразвукового приемочного контроля.

В середине 2007 г. в колесо-бандажном цехе Нижнетагильского металлургического комбината (ОАО «НТМК») была пущена в промышленную эксплуатацию автоматизированная линия (рис. 1) приемочного контроля бандажей, выполняющая дефектоскопирование, измерение твердости и геометрических параметров. Интегрированная в линию установка УЗК бандажей УКБ-1Б явилась результатом совместной работы НПО «Интротест» (Екатеринбург), НИИ мостов (Санкт-Петербург), Петербургского университета путей сообщения и НПО «РДМ» (г. Кишинев, Молдова). Разработка выполнялась в тесном сотрудничестве со специалистами ОАО «НТМК».

В установке УКБ-1Д реализуется УЗК бандажей различных типоразмеров (диаметром от 856 до 1256 мм, массой от 256 до 445 кг) в соответствии с требованиями европейских и российских норм. С помощью четырнадцати локально-иммерсионных и двух щелевых пьезопреобразователей (ПЭП), расположенных в трех акустических блоках, обеспечивается прозвучивание бандажей с поверхности катания и с боковой поверхности. Предельная чувствительность контроля 7 мм2, мертвая зона не превышает 5 мм.

Аппаратно-программный комплекс установки УКБ-1Д реализован на основе структуры, показанной на рис. 3, и состоит из многоканального дефектоскопа УДС2-152 и автоматизированного рабочего места оператора (АРМ УЗК). В комплексе реализованы процедуры самодиагностики и мониторинга состояния питающего напряжения.

В штатном режиме проведения контроля установка работает в автоматическом режиме без участия оператора. Цикл контроля бандажа состоит из следующих этапов:

1. При поступлении нового бандажа на позицию контроля осуществляется прием из сервера АСУ линии информации о номере бандажа, его геометрических размерах и «программе контроля», которая содержит перечень значений параметров контроля для каждого канала дефектоскопа, критерии оценки качества и другие сведения, необходимые для проведения контроля.

2. После позиционирования акустических блоков на поверхностях сканирования и заполнения локальных иммерсионных ванн производится тестирование электронного блока дефектоскопа и проверка качества акустического контакта.

3. При положительных результатах самодиагностики запускается процедура контроля - инициируется процесс сбора (накопления) данных о сигналах контроля, которые в режиме реального времени отображаются на экране дефектоскопа. По информации датчика пути программа определяет текущее угловое положение ПЭП в акустических блоках в привязке к зоне клейм, нанесенных на боковую поверхность бандажа. (Положение клейм определяется с помощью специального датчика).

4. По окончании цикла контроля (два полных оборота бандажа) на АРМ УЗК передается протокол, в котором формируется предварительное решение о качестве проконтролированного бандажа. Одновременно прекращается подача воды, отводятся акустические блоки, а также производятся сушка и передача проконтролированного бандажа на следующую позицию линии контроля.

Помимо автоматического режима в установке УКБ-1Д предусмотрены также полуавтоматический и ручной режимы работы. В полуавтоматическом режиме задача принятия окончательного решения о годности бандажа на основании анализа протокола контроля возложена на оператора. Ручной режим предназначен для проведения диагностики и настройки установки в целом и отдельных ее частей, а также выбора оптимальных режимов контроля бандажей.

Критерием удовлетворительного состояния акустического контакта является достижение амплитудой граничного сигнала (эхо-сигнала от границы бандажа) заданного уровня и отсутствие пузырей в локальных иммерсионных ваннах, о которых судят по отсутствию эхо-сигналов во временном интервале между зондирующим и граничным сигналами. Для запуска процедуры контроля необходимо, чтобы перечисленные условия были выполнены для всех активных каналов в течение определенного промежутка времени.

Запись информации, поступающей в процессе сканирования бандажа по 16-ти каналам, происходит одновременно с формированием электронного протокола контроля, который содержит следующие данные:

- дата и время контроля, номер плавки, номер бандажа, фамилия оператора;

- решение, принятое системой автоматически на основании полученных сигналов;

- решение, принятое оператором (если такое было);

- запись всех А-разверток, полученных во время контроля;

- запись сигналов с датчика клейма;

- полный перечень значений основных параметров контроля для каждого канала.

Одной из особенностей системы записи данных является использование как фиксированных по времени, так и «адаптивных» (эхо-стартовых) стробов, которые сдвигаются по временной шка-ле в некоторых пределах, оставаясь при этом в одном и том же положении относительно сигналов, к которым они «привязаны».

В качестве основной формы представления информации при анализе протоколов контроля на установке УКБ-1Д принята многопороговая В-развертка, которая формируется при проведении контроля (рис. 4.). Многоканальная В-развертка позволяет одновременно наблюдать на экране записи сигналов по всем каналам со сведением к единым координатам и с привязкой к положению клейма, а также обеспечивает возможность наблюдения записей нескольких оборотов, что облегчает идентификацию сигналов. Первоначально масштаб отображения В-развертки автоматически подбирается так, чтобы отобразить два полных оборота бандажа с указанием положения клейма. Такая форма вывода позволяет оператору быстро найти повторяющиеся в обоих оборотах индикации, и уже потом приступить к их детальному изучению.

Оператору предоставлены широкие возможности для анализа В-разверт-ки:

- изменение порога отображения с шагом 1 дБ;

 - использование цветовой градации, при которой цвет отображения индикации изменяется в зависимости от амплитуды сигнала;

- выбор масштаба просмотра индикаций для детального анализа подозрительных сигналов;

- возможность включения режима отображения индикаций в виде крупных точек для облегчения поиска полезных сигналов.

При анализе индикации для получения дополнительных данных можно вызвать А-развертку любого проконтролированного сечения бандажа. Для оценки амплитуды, формы сигнала при просмотре А-развертки доступны функции «заморозка» и «накопление», а также использование режима динамической огибающей, при котором отображаются только максимальные значения амплитуд сигналов в стробе.

Кроме того, при анализе сигналов оператору доступен режим поддержки принятия решения. В этом режиме последовательно предоставляются только те группы сигналов, которые по результатам машинной обработки были классифицированы как сигналы от дефектов (рис. 5). Помимо разверток типа А и В возможно отображение арегистрированных сигналов в плане или в произвольном сечении бандажа.

Одновременное применение таких форм отображения позволяет быстро определить как местоположение отражателя в сечении бандажа, так и координаты дефектных сечений относительно клейма. Для получения дополнительной информации одновременно выводится А-развертка по выбранному каналу контроля.

Так как установка функционирует в непосредственной близости от устройств, являющихся источниками электромагнитных помех, серьезное внимание уделено вопросам помехозащищенности. Помимо аппаратных средств программно реализован отключаемый режим пространственной фильтрации сигналов. На рис. 7 показаны данные с одного канала без применения фильтрации и после обработки фильтром.

Установка УКБ-1Д и стандартные образцы для проверки ее основных параметров прошли все этапы сертификационных и приемочных испытаний, предусмотренных для средств НК нормативными документами Ростехрегулирования и ОАО «РЖД».

На рис. 8 - 10 приведены примеры записи сигналов УЗК и результаты металлографического исследования дефектных сечений бандажей, выявленных установкой УКБ-1Д.

За время промышленной эксплуатации установкой УКБ-1Д, действующей в круглосуточном режиме, проверено более 100 тыс. бандажей. Многократно увеличилась производительность контроля по сравнению с ручным УЗК. Практически исключена возможность пропуска дефектов за счет влияния человеческого фактора (невнимательность, несоблюдение параметров контроля), обеспечено полное протоколирование и хранение информации о параметрах и сигналах УЗК в соответствии с требованиями действующих норм.



Просмотров: 1667

Дата: Среда, 12 Сентября 2012

Новости