Слайд 1 - Филиал УГНТУ в г. Салавате
advertisement
ВСЕРОССИЙСКИЙ КОНКУРС студенческих ИДЕЙ «ШАГ В БУДУЩЕЕ - 2014» Название номинации: ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 21 ВЕКА (в области электроники, электротехники, приборостроения, электроснабжении и энергосбережении) ПРЕЗЕНТАЦИЯ Название проекта: СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ Автор проекта: Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ "Уфимский государственный нефтяной технический университет", г. Салават Хуснутдинова Ильвина Гамировна АП-09-21 Руководитель: профессор Баширов Мусса Гумерович 2014 г. Шаг в будущее! Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салават 2 Цели и задачи проекта Предотвращение аварий Увеличение эффективности контроля металлических изделий Разработка новой конструкции и способа выделения диагностической информации Увеличение дохода электромагнитного акустического прибора Расширение сферы от межбанковской услуг комиссии Увеличение чистого процентного дохода Сокращение необходимых повторных операций по контролю и повышение достоверности контроля. Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салават Этапы реализации Стратегия • Выявление проблем • Оценка текущей эффективности Проектирование • Разработка модели • Параметры измерения • Схема выделения сигнала 3 Внедрение • Оценка экономической эффективности внедрения • Методика внедрения системы • Анализ рисков Развитие • Возможности развития Шаг в будущее! Стратегия Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салават 4 Описание проблемы Оценка потенциальной опасности ! В мире ежегодно на нефтеперерабатывающих предприятиях случается до 1500 аварий, 4 % которых уносят от 150 до 200 человеческих жизней. Обратите внимание Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салават 5 Распределение количества аварий по видам технологического оборудования в России, % Решение Причины аварий на технологических установках, % V Рассмотрение процесса приводящего к аварийности V Предложение способа предотвращения аварийности оборудования Источник: Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" Выпуск № 4 (50), 2013 г.(http://ipb.mos.ru/ttb/) Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салават Процесс приводящий к аварийности 6 Стадии Стадия Напряженно-деформированное состояние + Коррозионная среда = Концентратор напряжения (часто в виде питтинга) Т, К P, кПа pH и др. инкубационная рост пор по границам зерен слияние пор в микротрещины цепочки пор по границам зерен одиночные поры Образование зародышевых дефектов Стадия развитие микротрещин Аварийное состояние вакансии и их скопления субкритическая достижение размеров субкритических трещин критических размеров Источник: анализ интернет статей и модель сделанная в программе ANSYS стабильный рост зародышевых дефектов Конечный быстрый долом Решение проблемы сегодня Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салават Использование неразрушающего контроля (НК) Согласно ГОСТу 18353-79 применяются следующие методы НК: • магнитный; • вихретоковый; • радиоволновой; • оптический; • акустический (ультразвуковой); • радиационный; • тепловой; • электрический; • проникающими веществами. Распределение объемов неразрушающего контроля по основным методам ! Источник: анализ интернет статей Существующие методы и приборы направлены на выявление зародышевых дефектов. Когда как выполнение контроля необходимо выполнять на раннем этапе их развития – контроль напряженнодеформированного состояния с определением зон концентрации напряжений. 7 Шаг в будущее! Проектирование Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салават 8 Наше предложение Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салават 9 Определение напряженно-деформированного состояния (НДС) На рисунке представлен наглядный пример модели НДС конструкции созданная в программе ANSYS, которая дает возможность увидеть наиболее нагруженные участки требующие особого контроля. В этих участках изменяются электрофизические свойства материала Изменение магнитной проницаемости Изменение твердости Изменение эл. проводимости На сегодняшнем этапе развития неразрушающего контроля бурно обсуждаются и предлагаются методы, позволяющие по измененным электрофизическим параметрам оценить НДС металла. Наиболее перспективны три направления развития: 1. Метод магнитной памяти металла основан на использовании эффекта возникновения высокой намагниченности металла в зонах больших деформаций металла элементов конструкций, обусловленных действием рабочих нагрузок. Разработки Дубова А.А. Недостаток: исключен любой источник намагничивания в зоне действия контроля 2. Электромагнитно-инденторный метод Патент РФ № 76459, 2008 г. Ишмухаметов В.С., Кузеев И.Р., Баширов М.Г., Баширова Э.М. Недостаток: контакт с металлом 3. Электромагнитно-акустический метод Сегодня уже имеется 1)Предлагаются разные виды преобразовател ей и дефектоскопов, выявляющие дефекты; 2) Изучаются и разрабатываютс я алгоритмы выделения информации диагностики Источник: анализ интернет статей , 3D модель сделанная в программе ANSYS, экспериментальные исследования на кафедре Наше предложение 1) Применить ЭМА метод для количественной оценки напряженнодеформированного состояния; 2) В качестве параметра диагностической информации предложить использовать параметры передаточной функции. Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салават Наше предложение 9 Идея ЭМА метода для оценки НДС Силовые линии магнитного поля Генераторная катушка Перемещение частиц металла в магнитном поле под действием ультразвуковой волны Измерительная катушка Схема экспериментальной установки Образец контроля Результаты 3D моделирования Входное воздействие Программноаппаратный комплекс Выходной сигнал Растяжение на испытательной машине УММ-5 1. В результате взаимодействия наведенных вихревых токов с постоянным магнитным полем в объекте возникает ультразвуковая волна. 2. На поверхности объекта под действием ультразвуковой волны происходит перемещение частиц металла в магнитном поле, возникают электрические токи, которые воспринимаются приемной катушкой. ЭМА преобразователь Источник: анализ интернет статей и 3D модели сделанные в программе COMSOL MULTIPHYSICS Наше предложение Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салават 9 Алгоритм количественной оценки о напряженно-деформированном состоянии Проведение дальнейших исследований направлены на оценку предельного состояния материала по предложенной Башировой Э.М. методике оценки, но применительно к электромагнитно-акустическому методу контроля. Изменение сигнала в приемной катушке при различных растягивающих усилиях (образцы из стали Ст3)* По анализу сигнала от приемной катушки определяются параметры передаточной функции и корни характеристического уравнения с помощью программ TAУ, разработанных на кафедре «Автоматизация химикотехнологических процессов» УГНТУ. Вывод: можно выделить области комплексных корней, полученные для уровня накопленных повреждений: Область упругих деформация; Область площадки текучести; Область упрочнения; Область временного сопротивления. Данный факт был принят за критерий количественной оценки предельного состояния оборудования! Источник: *результаты экспериментов на кафедре Расположение корней характеристического уравнения образцов стали марки СтЗсп в сопоставлении с диаграммой нагружения * Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салават Аналоги и их возможности Название прибора Сканер механических напряжений STRESSVISION® 10 Измеритель Концентрации Напряжений ИКН-7М-16 Измеритель Концентрации Напряжений ИКН-8М-4 ООО «Энергодиагностика» г. Москва ООО «Энергодиагностика» г. Москва ООО «Фирма РКК» г. Москва 320 000 руб. 170 000 руб. Нет данных ИНТРОСКАН анализатор напряжений и структуры металлов Внешний вид прибора КомпанияООО«Феррологика» производитель г. Санкт-Петербург Цена Недостатки 1 209 600 руб. высокая цена Источник: анализ интернет статей применение не полностью изученного метода магнитной памяти металла использование магнитошумового эффекта Шаг в будущее! Внедрение Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салават 11 Оценка рынка и конкурентов Рынок потребителей По грубым оценкам ежегодная потребность в настоящее время по России: - более 500 толщинометров; - более 1000 дефектоскопов. Основные покупатели: Металлургические заводы Автомобильные заводы Трубные заводы Проведение диагностики в нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях (ежегодные тендеры в размере 1020 млрд. руб.) Например: Тендер № 5419669 от 27.03.2014 Выполнение работ по проведению экспертизы промышленной безопасности и технического диагностирования технических устройств цеха завода 11 268 994 рублей. Тендер № 5483050 от 27.03.2014 Выполнение работ по проведению экспертизы безопасности и технического диагностирования на высоте, технического освидетельствования технических устройств цеха химического завода 16 241 200 рублей Заказчик: Открытое акционерное общество "Газпром нефтехим Салават" Источник: анализ интернет статей и официальных сайтов Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салават 12 Анализ конкурентов На российском рынке производителей средств НК представленные фирмы в своем развитии могут стать конкурентами «Южно-Уральский ОпытноМеханический Завод»(Челябинск) АЛТЕС (Москва) АЛТЕК (Санкт-Петербург) ВЗЛЕТ (Санкт-Петербург) ИНТЕРЮНИС (Москва) ИНТРОТЕСТ (Москва) КОНСТАНТА (Санкт-Петербург) ЛУЧ (Москва) Научно-практическая лаборатория НИИИН «СПЕКТР» (Санкт-Петербург) НОРДИНКРАФТ (Череповец) ПОЛИТЕСТ (Москва) ПРИБОР (Ногинск) РАДИОАВИОНИКА (Санкт-Петербург) ТВЕМА (Москва) ЦНИИТМАШ (Москва) ЭЛТЕСТ (Москва) ДИАСКАН (г. Кишинёв ) ВИГОР (г. Кишинёв) ИНТРОСКОП (г. Кишенёв) VOTUM (г. Кишинёв) Иностранные конкуренты не рассмотрены, так как отечественное производство не уступает и даже дешевле в 3-4раза. Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салават Оценка экономической эффективности 13 Финансовое положение вопроса Основные методы диагностики Финансовый ущерб от опасных событий на объектах в России, млн. руб. Технические показатели Экономические показатели ВТ Капитальные затраты 27170 руб. 1430 руб. Операционные затраты 23916,7 руб. 19713,7 руб. 23916,7 руб. 466 руб. 8273,7 руб. Скорость контроля, м/ч + Средний коэффициент перебраковки + Экономический эффект + Вихрето- Предлож енный ковый ЭМА + + + + + + + +++ Выводы и пояснения УЗ Ущерб от перебраковки Ульт разв уков ой ЭМА 27170 руб. 1969,9 руб. Годовая экономия затрат на контроль труб ВТ методом с сравнением с УЗ методом составила 21313 руб. Годовая экономия затрат на контроль труб ЭМА методом с сравнением с УЗ методом составила 21362 руб. Как следует из расчетов, затраты на контроль ВТ прибором значительно меньше. Однако влияние перебраковки и большая цена труб привели к тому, что ЭМА прибор более экономичен. Исходных данных по влиянию недобраковки не имелось, поэтому этот фактор не учитывался. Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салават Реализация 14 Риски и возможные решения 4 1 2 3 Низкий Влияние Средний Высокий Риски связанные с разработкой и внедрением 5 1. Незаинтересованность в использовании 2. Угроза появления идентичного прибора у конкурентов 3. Угроза появления товаров – субститутов (заменителей) 4. Зависимость от потребителей 5. Отсутствие обученного кадра Возможные меры Низкий Вероятность Средний Высокий 1. Грамотная презентация проекта 2. Улучшение чувствительных характеристик 3. Развитие предложенного метода в разных направлениях 4. Сотрудничество с фирмами, развитый рынок потребителей 5. Обучение которые имеют уже Шаг в будущее! Развитие Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салават 15 Возможности развития Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салават 16 Прогнозирование и оценка остаточного ресурса на основе предложенного метода Возможность подачи заявки на получение патента Разработка прибора и проведение обучения (аналоги обучают по цене 9600 руб. с НДС за одного человека ) Приложение Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салават 18 Шаг в будущее! Спасибо Вам за внимание Контактная информация: Эл. почта: Ilvina011@mail.ru Телефон: 8917-040-75-23 Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салават 20
