ІДЕНТИФІКАЦІЯ СТАНУ ЗАЛИШКОВОГО РЕСУРСУ, МЕХАНІЧНИХ ТА ТЕРМОДИНАМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ У ТУРБОНАГНІТАЧАХ З ВИКОРИСТАННЯМ МЕТОДУ АКУСТИЧНОЇ ЕМІСІЇ
10.33815/2313-4763.2021.2.25.059-073
Анотація
Представлено методологію та результати визначення залишкового ресурсу турбонагнітачів методами неруйнівних випробувань. На основі синтезу результатів взаємозв'язку акустичних та механічних властивостей матеріалів та узагальнення досвіду експлуатації турбонагнітачів розроблено систему діагностики технічного стану матеріалів турбонагнітачів. Отримано граничну криву області працездатності матеріалу конструкції турбонагнітача у координатах відносної деформації аж до руйнування. Виконавши вимірювання щільності сигналів акустичної емісії та користуючись граничними кривими можна визначити відповідні значення залишкового ресурсу. Умовою працездатності є невихід траєкторії навантаження за межі області визначення стану працездатності конструкції. Користуючись представленими залежностями можна визначити значення деформаційних характеристик матеріалу за даними АЕ вимірювань. Показано, що щільність акустико-емісійного сигналу при вимірюваннях залишкової деформації при розтягу та згині відрізняються на порядок. Це дає можливість за допомогою частотної фільтрації окремо виділити низько та високочастотні складові акустико-емісійного сигналу та визначити таким чином відносні деформації згину та розтягу на основі єдиного інформаційного сигналу. Запропоновано схему розміщення датчиків акустичної емісії при контролі залишкового ресурсу підшипників і валопроводів турбонагнітачів NR34/S 102 головного двигуна MAN B&W9L 32/40. Висока інформативність та точність визначення залишкового ресурсу матеріалів за результатами акустичних вимірювань дозволяє підвищити рівень ідентифікації стану матеріалів. Для збудження та прийому акустичних хвиль можуть бути використані безконтактні електромагнітно-акустичні перетворювачі або перетворювачі з сухим точковим контактом. Це дозволяє проводити аналіз та інтерпретацію даних або безпосередньо на судні, або шляхом передачі даних до центру віддаленої діагностики каналами радіозв'язку. Отримані результати можуть служити модельним представленням вивчення властивостей та прогнозування залишкового ресурсу конструкцій.
Посилання
2. Louda P., Sharko A., Stepanchikov D. (2021). An Acoustic Emission Method for Assessing the Degree of Degradation of Mechanical Properties and Residual Life of Metal Structures under Complex Dynamic Deformation Stresses. Materials, V. 14, N 9. 2090.
3. Lyasota I., Sarniak Ł., Kustra P. (2019). Acoustic emission analysis of the plastic deformation stages of degraded low-carbon steel after long-term operation in the oil refining and petrochemical processing. Archives of Metallurgy and Materials, V. 64, N 1. 143–151.
4. Nedoseka A. Ya., Nedoseka S. A., Ovsienko M. A., Yeremenko M. A., Gereb Ya., Kushnirenko S. A. (2016). Testing of pressure vessels by an international expert team. Tech. Diagn. Non Destr. Test., N 3. 3–10.
5. Porziani S., Augugliaro G., Brini F., Brutti C., Chiappa A., Groth C., Mennuti C., Quaresima P., Salvini P., Zanini A., Biancolini M. E. (2020). Structural integrity assessment of pressure equipment by Acoustic Emission and data fractal analysis. Procedia Structural Integrity, N 25. 246–253.
6. Chisari, C., Guarnaccia, C., Rizzano, G. (2020). Numerical simulation of acoustic emission activity in reinforced concrete structures by means of finite element modelling at the macroscale (2020) Structural Health Monitoring, V. 19, N 2. 537–551.
7. Nedoseka A., Nedoseka S., Markashova L., Kushnareva O. (2016). On identification of structural changes in materials at fracture by acoustic emission data. Tech. Diagn. Nondestr. Test., N 4. 9–13.
8. Thor M., Plasser H., Nagler M., Maier F., Hinterhölzl R. M., Sause M. G. R. (2019). Combining digital image correlation, passive thermography and acoustic emission to investigate damage initiation and propagation of out-of-plane fiber waviness International Conferences on Composite Materials.
9. Dai C., Cheng T., Zong L., Luo X. (2018). A study on spectrum characteristics of red sandstone acoustic emission signals based on improved EEMD. Journal of Vibration and Shock., V. 37, N 16. 118–123.
10. Sause M. G. R., Schmitt S., Kalafat S. (2018). Failure load prediction for fiber-reinforced composites based on acoustic emission. Composites Science and Technology, N. 164. 24–33.
11. Zou Z.-Y., Liu Z.-L., Han S.-T., Li Q., Zhao S.-Y., Guo B.-F. (2020). Safety margin analysis of elastoplastic strength for a press lower beam based on shakedown. Journal of Plasticity Engineering, V. 27, N 12. 198–202.
12. Bathurst R. J., Miyata Y., Allen T. M. (2020). Deterministic and probabilistic assessment of margins of safety for internal stability of as-built PET strap reinforced soil walls. Geotextiles and Geomembranes, V. 48, N 6. 780–792.
13. Liepa L., Blazevicius G., Merkeviciute D., Atkociunas J. (2016). Structural shakedown: a new methodology for estimating the residual displace-ments. Journal of Civil Engineering and Management, V. 22, N 8. 1055–1065.
14. Noguerol, T. M., Barousse, R., Amrhein, T. J., Royuela-Del-val, J., Montesinos, P., Luna, A. (2020). Optimizing diffusion-tensor imaging acquisition for spinal cord assessment. Physical basis and technical adjustments Radiographics. V. 40, N2. 403–427.
15. Khajehzadeh M., Boostanipour O., Reza Razfar M. (2020). Finite element simulation and experimental investigation of residual stresses in ultrasonic assisted turning. Ultrasonics. V. 108, art. no. 106208.
16. Shibkov A. A., Zolotov A. E., Zheltov M. A. (2010). Acoustic precursor of unstable plastic deformation in the aluminum-magnesium alloy AMg6. Physics of the Solid State. V. 52, N11. 2223–2231.
17. Polyakov V. V., Egorov A. V., Svistun I. N. (2001). Deformation-induced acoustic emission from porous iron. Technical Physics Letters V. 27, N11. 937–939.
18. Skalskii V. R., Stankevich O. M., Klim B. P., Pochapskii E. P. (2010). Features of software of acoustic-emission diagnostic means. Tech. Diagn. Non Destr. Test., N3. 5–13.
19. Moussa, G. S., Owais, M. (2020). Pre-trained deep learning for hot-mix asphalt dynamic modulus prediction with laboratory effort reduction. Construction and Building Materials. N 265, art. no. 120239.
20. Li, B., Guo, X., Fang, H., Ren, J., Yang, K., Wang, F., Tan, P. (2020). Prediction equation for maximum stress of concrete drainage pipelines subjected to various damages and complex service conditions. Construction and Building Materials. N 264, art. no. 120238.
21. Marani, A., Nehdi, M. L. (2020). Machine learning prediction of compressive strength for phase change materials integrated cementitious composites. Construction and Building Materials. N 265, art. no. 120286.
22. Nazari, S., Bahiraei, M., Moayedi, H., Safarzadeh, H. (2020). A proper model to predict energy efficiency, exergy efficiency, and water productivity of a solar still via optimized neural network. Journal of Cleaner Production. N 277, art. no. 123232.
23. Fan, Z., Diao, X., Hu, K., Zhang, Y., Huang, Z., Kang, Y., Yan, H. (2020). Structural health monitoring of metal-to-glass ceramics penetration during thermal cycling aging using femto-laser inscribed FBG sensors. Scientific Reports. V.10, N1, art. no. 12330.
24. He, Y., Li, M., Meng, Z., Chen, S., Huang, S., Hu, Y., Zou, X. (2021). An overview of acoustic emission inspection and monitoring technology in the key components of renewable energy systems. Mechanical Systems and Signal Processing. N148, art. no. 107146.
25. Ma, J., Zhang, H., Shi, Z., Chu, F., Gu, F., Ball, A.D. (2021). Modelling Acoustic Emissions induced by dynamic fluid-asperity shearing in hydrodynamic lubrication regime. Tribology International. N 153, art. no. 106590.
26. Mirgal, P., Pal, J., Banerjee, S. (2020). Online acoustic emission source localization in concrete structures using iterative and evolutionary algorithms. Ultrasonics. N 108, art. no. 106211.
27. Xu, G., Hou, D., Qi, H., Bo, L. (2021). High-speed train wheel set bearing fault diagnosis and prognostics: A new prognostic model based on extendable useful life. Mechanical Systems and Signal Processing. N 146, art. no. 107050.
28. Aleksenko V., Sharko A., Smetankin S., Stepanchikov D., Yurenin K. (2017). Detection of Acoustic-Emission Effects During Reloading of St3sp Steel Specimens. Tech. Diagn. Non Destr. Test., N4. 25–31.
29. Aleksenko V.; Sharko A.; Sharko A.; Stepanchikov D.; Yurenin K. (2019). Identification by Acoustic Emission Method of Structural Features of Deformation Mechanisms at Bending. Tech. Diagn. Non Destr. Test., N1. 32–39.
