Лекции ОСД-2011-88-Л-печ. Конспект лекций по курсу введение в строительное дело
 Скачать 4.42 Mb.
|
|
2.4. СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА Под кондиционированием воздуха понимают автоматическое поддержа-ние параметров воздуха в помещениях. В системах кондиционирования эта задача решается по принципу обще-обменной вентиляции с регулированием количества и параметров приточного воздуха в соответствии с режимом его изменения в помещениях. Приготовление приточного воздуха в системах кондиционирования осуществляется в специальных устройствах — кондиционерах, включающих в себя комплекс технических средств по требуемой обработке воздуха. Кондиционирование воздуха относится к наиболее современным и технически совершенным способам создания и поддержания в помещениях условий комфорта для человека и оптимальных параметров воздушной среды для производственных процессов, обеспечения длительной сохранности ценностей культуры и искусства в общественных зданиях и т.п. Кондиционирование воздуха является большим достижением науки и техники в деле создания искусственного климата в закрытых помещениях. 103 Современная установка для кондиционирования воздуха представляет собой комплекс технических средств, служащих для приготовления, перемещения и распределения воздуха, автоматического регулирования его параметров, дистанционного контроля иуправления. Особенностью систем кондиционирования воздуха является наличие систем автоматики, обеспечивающих устойчивый искусственный микроклимат независимо от внешних условий и технологических процессов, протекающих в помещении. Системы кондиционирования воздуха разделяют на центральные и местные, круглогодичные и сезонные (для теплого или холодного периода года). центральных системах кондиционирования воздуха кондиционер, где происходят все процессы обработки воздуха, устанавливают вне обслуживаемых помещений, и его раздача ведется по сети воздуховодов. Такие системы обслуживают как отдельные большие помещения, так и группы помещений. общественных и промышленных зданиях с различными требованиями к воздушной среде по отдельным помещениям или с различным тепловлажностным режимом устраивают многозональные центральные системы кондиционирования воздуха. В этих случаях здание разделяют в отношении обслуживания на несколько зон, в каждую из которых воздух подается со своими параметрами. центральных системах кондиционирования воздуха кондиционеры выполняют с форсуночными и поверхностными воздухоохладителями. Конди- ционеры собирают из типовых секций, они имеют производительность по воздуху до 250 тыс. м3/ч. Комбинируя секции, можно составлять кондиционер с любой схемой обработки воздуха. Системы кондиционирования воздуха, предназначенные для круглогодичной круглосуточной работы, совмещенные с отоплением здания, должны быть оборудованы не менее чем двумя кондиционерами производительностью по 50% от общей производительности системы. местных системах кондиционирования воздуха кондиционер раз- мещают обычно в кондиционируемом помещении в виде подоконных, шкафных или подвесных агрегатов производительностью до 10 тыс. м3/ч. При проектировании любых установок кондиционирования воздуха необходимо составлять тепло-влажностные балансы помещений, в которых должны быть учтены все факторы, влияющие на изменение состояния воз- 104 душной среды в самом помещении, а при центральных системах, кроме того, ещё и факторы, влияющие на изменение состояния приточного воздуха при транспортировании его от кондиционера до помещения. 2.4.1. Сплит-системы Эти кондиционеры получили свое название от английского слова «split», что означает «раздельный». Сплит-системы состоят из двух блоков — внутреннего и наружного. Такое разбиение понадобилось сразу по нескольким причинам: –благодаря тому, что наиболее шумный узел любого кондиционера – компрес-сор - вынесен во внешний блок, на улицу, в помещении, оснащенном сплит-системой, достаточно тихо; –кондиционер не привязан к оконному проему; внешний блок размещен на улице, а внутренний — в любом удобном месте внутри помещения; при этом площадь окон не уменьшается и можно свободно пользоваться шторами и жалюзями. Внутренние блоки бывают настенные, потолочные, колонные, напольные, а также встраиваемые в подвесной потолок — канальные и кассетные. Если есть необходимость кондиционировать сразу несколько помещений, то разумно использовать мультисплит-системы. В этом случае один наружный блок работает сразу на несколько внутренних. Это позволяет не загромождать фасад внешними блоками и снижает общую стоимость работ. При подборе сплит-систем руководствуются тем, что на один квадратный метр комнаты, по санитарным нормам, должно приходиться не менее 0,1 кВт холода (при высоте потолка не более 3 метров). То есть для помещения площадью 63,81 м2 приходится не менее 6,4 кВт холода. Средний кондиционер удаляет из воздуха от 1 до 2 литров влаги в час. Для ее удаления необходимо вывести на улицу дренажный трубопровод В этом случае стоит побеспокоится о том, чтобы был выполнен подогрев дренажного трубопровода. Это позволит использовать кондиционер при минусовых температурах, не опасаясь замерзания отводимой влаги. 105 При выборе кондиционера следует обратить внимание на несколько показателей: –качественная техника всегда имеет малый уровень шума при большом количестве пропускаемого через внутренний блок воздуха. Последнее, позволяет добиваться более равномерного температурного фона внутри помещения; –второй показатель удачной конструкции — малые габариты кондиционера. Однако если это достигается за счет значительного увеличения количества отводимого конденсата, то такой кондиционер сильно пересушивает воздух; –стоит обратить внимание на соотношение мощности охлаждения и потребляе- мой мощности. Чем больше это соотношение, тем совершеннее конструкция. Рассмотрим мультисплит-систему для кондиционирования воздуха -
включение/выключение, дистанционное управление. Эта система в зависимости от требуемых условий эксплуатации, может комплектоваться одним - тремя внутренними блоками. этом кондиционере применена система воздушных фильтров: –фильтр, удаляющий загрязненный воздух; –антибактериальный фильтр - очищает воздух от микробов, бактерий и плесени; –электростатический - удаляет частички пыли до 0,01 микрона; –дезодорирующий - эффективно удаляет неприятный запах. Имеется решетка, открывающаяся одним легким касанием. 106 2.4.1.1. Основные режимы работы кондиционера, используемые для кондиционирования и обогрева помещений Все бытовые сплит-системы имеют инфракрасный пульт ДУ с жидко-кристаллическим дисплеем и около десятка стандартных функций. Дадим краткую характеристику каждой из них. Вентиляция -режим работы,при котором работает только вентиляторвнутреннего блока, без включения компрессора. Используется для равномер-ного распределения воздуха по помещению и может использоваться, например, зимой, когда теплый воздух от обогревателей и батарей центрального отопле-ния скапливается под потолком, а пол остается холодным. Автоматический режим. В этом режиме кондиционер сам выбираетрежим работы (охлаждение, обогрев или вентиляция) для поддержания комфорт-ной температуры. Осушение. В режиме осушения кондиционер уменьшает влажность воздуха.Осушение воздуха всегда сопутствует его охлаждению. Теплый воздух со-прикасается с холодным теплообменником (радиатором) внутреннего блока. В результате на теплообменнике конденсируется влага, которая отводится через дренажный шланг. Поэтому в режиме осушения кондиционер работает так же, как в режиме охлаждения, только температура воздуха в помещении понижается не более, чем на 1 ° С. В тоже время увлажнять воздух не умеет ни один бытовой кондиционер, поскольку для этого в него пришлось бы встраивать дополнительное оборудование, а это привело бы к увеличению себестоимости. Очистка воздуха. Для очистки воздуха перед теплообменником внутреннегоблока устанавливают один или несколько фильтров. Основной фильтр кондиционе-ра предназначен для очистки воздуха от крупной пыли (так называемый, фильтр грубой очистки). Этот фильтр представляет собой обычную мелкую сетку и защищает не столько обитателей кондиционируемого помещения, сколько внутренности кондиционера. Для очистки этого фильтра достаточно промыть его в холодной воде. Дополнительные фильтры (так называемые, фильтры тонкой очистки) предназначены для очистки воздуха от мелких пылевых частиц, дыма, пыльцы растений. Сплит-системы могут комплектоваться разными фильтрами тонкой очистки: угольными (устраняет неприятные запахи), электростатическими (задерживает 107 мелкие частицы) и другими. Срок службы большинства таких фильтров — от 6 месяцев до 2 лет, после чего нужно покупать новые. Установка температуры. Для режимов«Охлаждение»и«Обогрев»можнозадать желаемую температуру с точностью до 1° С в диапазоне от 16 — 18 до 30° С. Обычно датчик температуры устанавливается во внутреннем блоке кондиционера, но некоторые модели имеют дополнительный датчик, встроенный в пульт ДУ. В этом случае пользователь сам выбирает, в какой точке будет производиться измерение температуры. Скорость вентилятора. Вентилятор внутреннего блока может вращаться сразной скоростью, соответственно изменяя скорость и количество проходящего через внутренний блок воздуха (этот параметр называется производительность по воздуху и измеряется в куб.м./час). Обычно вентилятор имеет от 3 до 5 фиксированных скоростей плюс автоматический режим. В автоматическом режиме скорость вентилятора выбирается исходя из текущей и заданной температуры. Чем больше текущая температура отличается от заданной, тем выше скорость вращения вентилятора. Направление воздушного потока. Направление воздушного потока,создаваемого внутренним блоком, может регулироваться по вертикали с помощью горизонтальных пластин (жалюзи), имеющих 5 —7 фиксированных положений. режиме охлаждения поток обычно направляют горизонтально вдоль потолка, чтобы холодный воздух не попадал на людей. В режиме обогрева поток воздуха направляют вниз, поскольку горячий воздух легче холодного и поднимается вверх. Кроме этого, жалюзи могут автоматически качаться вверх — вниз, равномерно распределяя поток воздуха по помещению. В некоторых моделях кондиционеров мощностью свыше 5 кВт, дополнительно есть автоматические вертикальные жалюзи, регулирующие поток воздуха в горизонтальном направлении. Таймер на включение и выключение. С помощью24-часового таймераможно установить время автоматического включения и выключения кондиционера, например, можно включать кондиционер за 1час до возвращения с работы. Ночной режим. После включения этого режима кондиционерустанавливает минимальную скорость вентилятора (для уменьшения шума) и плавно повышает (в режиме охлаждения) или понижает (в режиме обогрева) температуру на 2 — 3 градуса в течение нескольких часов. 108 Считается, что такие температурные условия оптимальны для сна. Через 7 часов после включения этого режима кондиционер выключается. 2.4.1.2. Конструкция кондиционера Конструкцию кондиционера рассмотрим на примере сплит-системы настенного типа. Сплит-системы с другими типами внутренних блоков состоят из тех же узлов, и отличаются только внешним видом. На рис.2.44 показан наружный блок кондиционера. На рис.2.45 показан внутренний блок кондиционера.  Рис.2.44 - Наружный блок кондиционера 1 - вентилятор создает поток воздуха для обдува конденсатора; 2 -конденсатор - это радиатор, в котором происходит охлаждение и конденсация фреона (воздух, проходящий мимо конденсатора, нагревается и уходит в окружающую среду); 3 - компрессор осуществляет сжатие хладагента и поддерживает его движения по холодильному контуру; - плата управления устанавливается, как правило, в инверторных кондиционерах, в других моделях всю электронику стараются размещать во внутреннем блоке; 5 - четырехходовой клапан устанавливается в моделях с функцией подогрева, а в режиме обогрева этот клапан изменяет направление движения фреона, при этом внутренний и наружный блоки как бы меняются местами (внутренний блок работает на обогрев, а наружный на охлаждение); 6 - штуцерные соединения (на рисунке не видны) для подключения медных труб, соединяющих наружный и внутренний блоки; 7 - фильтр фреоновой системы устанавливается перед входом компрессора и защищает его от частиц грязи; 8 - защитная быстросъемная крышка, которая закрывает штуцерные соединения и электрические разъемы 109  . Рис.2.45 - Внутренний блок кондиционера 1 - передняя панель - пластиковая решетка, через которую внутрь блока поступает воздух. панель легко снимается для обслуживания кондиционера (чистки фильтров и т.п.); 2 - фильтр грубой очистки, представляющий пластиковую сетку (он предназначен для задержки крупной пыли, шерсти животных, тополиного пуха и т.п.) (для нормальной работы кондиционера фильтр необходимо чистить не реже двух раз в месяц); 3 - система фильтров состоит из различных фильтров тонкой очистки среди которых обычно бывают: угольный (удаляет неприятные запахи), электростатический (задерживает мелкую пыль), антибактериальные и т.п.; 4 - вентилятор, пред- назначенный для циркуляции очищенного и охлажденного или подогретого воздуха в помещении; 5 - испаритель - это радиатор (теплообменник), в котором происходит нагрев холодного хладагента и его испарение и продуваемый через радиатор воздух, соответственно, охлаждается; 6 – горизонтальные жалюзи, предназначены для регулировки направление воздушного потока по вертикали. эти жалюзи имеют электропривод и их положение может регулироваться с пульта дистанционного управления. кроме этого, жалюзи могут автоматически совершать колебательные движения для равномерного распределения воздушного потока по помещению; 7 – индикаторная панель состоит из индикаторов (светодиодов), показывающих, в каком режиме работы кондицио- нера и сигнализирующие о возможных неисправностях; 8 - вертикальные жалюзи, которые регу- лируют направление воздушного потока по горизонтали; 9 - плата управления (на рисунке не показана), на которой размещен блок электроники с центральным микропроцессором; 10 – шту- церные соединения (на рисунке не показаны), расположены в нижней задней части внутреннего блока. к ним подключаются медные трубы, соединяющие наружный и внутренний блоки 2.4.1.3. Принцип работы кондиционера основе работы любого кондиционера лежит свойство жидкостей поглощать тепло при испарении и выделять — при конденсации. Чтобы понять, каким образом происходит этот процесс, рассмотрим схему работы кондиционера на примере сплит-системы (рис. 2.46). Компрессор, конденсатор, ТРВ (терморегулирующий вентиль) и испаритель соединены медными трубами и образуют холодильный контур, внутри которого циркулирует смесь фреона и небольшого количества компрессорного масла. 110 процессе работы кондиционера происходит следующее: - на вход компрессора из испарителя поступает газообразный фреон под низким давлением в 3 - 5 атм. и температурой 10 - 20° С. Компрессор сжимает фреон до давления 15-25 атм., в результате чего фреон нагревается до 70 - 90° С, после чего поступает в конденсатор.  Рис.2.46 - Принцип работы кондиционера Благодаря интенсивному обдуву конденсатора, фреон остывает и переходит из газообразной фазы в жидкую с выделением дополнительного тепла. Соответственно, воздух, проходящий через конденсатор, нагревается. На выходе конденсатора фреон находится в жидком состоянии, под высоким давлением и с температурой на 10 - 20° С выше температуры атмосферного воздуха. Из конденсатора теплый фреон поступает в терморегулирующий вентиль (ТРВ), который в простейшем случае представляет собой капилляр (длинную тонкую медную трубку, свитую в спираль). На выходе из ТРВ давление и температура фреона существенно понижаются, часть фреона при этом может испариться. После ТРВ смесь жидкого и газообразного фреона с низким давлением поступает в испаритель. В испарителе жидкий фреон переходит в газообразную фазу с поглощением тепла, соответственно, воздух, проходящий через испаритель, остывает. Далее газообразный фреон с низким давлением поступает на вход компрессора и весь цикл повторяется. 111 Этот процесс лежит в основе работы любого кондиционера и не зависит от его типа, модели или производителя. Одна из наиболее серьезных проблем в работе кондиционера возникает в том случае, если в испарителе фреон не успевает полностью перейти в газообразное состояние. В этом случае на вход компрессора попадает жидкость, которая, в отличие от газа, несжимаема. В результате компрессор просто выходит из строя. Причин, по которым фреон не успевает испариться может быть несколько. Самые распространенные — это загрязненные фильтры (при этом ухудшается обдув испарителя и теплообмен) и включение кондиционера при отрицательных температурах наружного воздуха (в этом случае в испаритель поступает слишком холодный фреон). Фреон — это хладагент, то есть вещество, которое переносит тепло из внутреннего блока сплит-системы в наружный. Фреоны (хлорфторуглероды) представляют собой смесь метана и этана, в которых атомы водорода замещаются атомами фтора и хлора. Все хладагенты, используемые в бытовых приборах, являются негорючими и безвредными для людей веществами. Существует несколько типов фреона, отличающиеся химическими формулами и физическими свойствами. В кондиционерах чаще всего используются фреоны R-12, R-22, R-134a, R-407C, R-41OA и некоторые другие. Многие фреоны, в том числе и R-22 разрушают озоновый слой. Для измере-ния «вредности» фреонов был введен озонобезопасный фреон R-407C и R-410A. Новые озонобезопасные фреоны имеют более высокое давление конденсации — до 26 атмосфер против 16 атм., которые у фреона R-22; то есть все элементы холодильного контура кондиционера должны быть более прочными, а значит и более дорогими. Озонобезопасные фреоны являются неоднородными, то есть они состоят из смеси нескольких простых фреонов. Это приводит к тому, что даже при незна-чительной утечке из фреона сначала испаряются более легкие компоненты, изменяя его состав и физические свойства. После этого приходится сливать весь ставший некондиционным фреон и заново заправлять кондиционер. В этом отношении фреон R-41OA является более предпочтительным, поскольку он является условно изотропным, то есть все его компоненты испаряются примерно с одинаковой скоростью и при незначительной утечке кондиционер можно просто дозаправить. 112 2.4.1.4. Системы защиты кондиционера Если потребительские функции у всех кондиционеров одинаковы, то функции защиты от неправильной эксплуатации или неблагоприятных внешних условий, напротив, существенно отличаются. Полноценная система контроля за состоянием кондиционера увеличивает его стоимость. Даже в первой группе многие кондиционеры имеют лишь частичную защиту от неправильной эксплуатации. Рестарт. Эта функция позволяет кондиционеру включаться после перебоев сэлектропитанием. Причем кондиционер включится в тот же режим, в котором работал перед сбоем. Эта простейшая функция реализуется на микро-программном уровне и поэтому присутствует почти во всех кондиционерах. Контроль за фильтрами.Если фильтры внутреннего блока кондиционера нечистить, то за несколько месяцев на них нарастет такой слой пыли, что производительность кондиционера уменьшится в несколько раз. В результате нарушится нормальная работа холодильной системы и на вход компрессора вместо газообразного будет поступать жидкий фреон, что с большой вероят-ностью приведет к заклиниванию компрессора. Но даже если компрессор и не выйдет из строя, то со временем пыль налипнет на пластинах радиатора внутреннего блока, попадет в дренажную систему и внутренний блок. Последствия эксплуатации кондиционера с грязными фильтрами могут быть самыми серьезными. Для защиты в кондиционер встраивают систему контроля за чистотой фильтров — если фильтры загрязнились, то загорается соответствующий индикатор. Контроль утечки фреона.В любой сплит-системе количество фреона современем уменьшается из-за нормируемой утечки. Для человека это не опасно, поскольку фреон — инертный газ, но кондиционер без дозаправки может «прожить» только 2 — 3 года. Дело в том, что компрессор кондиционера охлаждается фреоном и при его недостатке может перегреться и выйти из строя. Сейчас большинство производителей переходит на электронные системы контроля, которые измеряют температуру в ключевых точках системы и/или ток компрессора. На основании этих данных вычисляются все рабочие параметры холодильной системы, в том числе и давление фреона. 113 Защита по току.По току компрессора можно определить целый ряднеисправностей холодильной системы. Пониженный ток говорит о том, что компрессор работает без нагрузки, то есть вытек фреон. Повышенный ток сигнализирует о том, что на вход компрессора поступает не газообразный, а жидкий фреон, что может быть вызвано либо слишком низкой температурой наружного воздуха, либо грязными фильтрами внутреннего блока. Таким образом, датчик тока компрессора позволяет существенно повысить надежность кондиционера. Автоматическая разморозка.При температуре наружного воздуха ниже+5°Свнешний блок кондиционера может покрыться слоем инея или льда, что приведет к ухудшению теплообмена, а иногда к поломке вентилятора из-за удара лопастей об лед. Чтобы этого не происходило, система контроля следит за условиями работы кондиционера и, если возникает риск обледенения, периодически включает систему авторазморозки (кондиционер работает 5 — 10 минут в режиме охлаждения без включения вентилятора внутреннего блока, при этом теплообменник наружного блока нагревается и оттаивает). Защита от низких температур.Включать неадаптированный кондиционерпри отрицательных температурах наружного воздуха категорически не рекомендуется. Для предотвращения поломки, некоторые модели кондиционеров автоматически отключаются, если температура на улице опустилась ниже определенной отметки (обычно минус 5 — 10° С). 2.4.1.5. Уровень шума кондиционера Уровень шума измеряется в децибелах (дБ) - относительной единице, показывающей во сколько раз один звук громче другого. За 0 дБ принят порог слышимости (заметим, что звуки с уровнем менее 25 дБ фактически не слышны). Уровень шепота - 25 — 30 дБ, шум в офисном помещении, как и громкость обычного разговора, соответствует 35 — 45 дБ, а шум оживленной улицы или громкого разговора — 50 — 70 дБ. При закрытых окнах, а иначе эксплуатировать кондиционер не допускается, шум наружного блока практически не слышен. 114 Контрольные вопросы Что такое газообразное топливо. Какие горючие и негорючие газы вы знаете. Дайте характеристику природных и искусственных газов. Перечислите газопроводы, которые применяются в городских системах газоснабжения. Перечислить виды распределительных газопроводов. Сколько ступеней давления бывает в системах газоснабжения. Дайте характеристику многоступенчатой системы газоснабжения крупного города. Какие трубы применяются в системах газоснабжения. Дайте определение инженерных коммуникаций. Какие бывают способы прокладки инженерных коммуникаций. Перечислите методы защиты инженерных коммуникаций от коррозии. Роль компенсаторов в системах теплогазоснабжения. Какая строительная техника применяется при прокладке трубопроводов. Какие бывают системы вентиляции. Перечислить факторы вредности, устраняемые с помощью системы вентиляции. Какие бывают вентиляторы в системах механической вентиляции. Что такое кондиционирование. Как устроены сплит-системы. 115 ЛЕКЦИЯ 3. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА В СИСТЕМАХ ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ 3.1. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ В ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКЕ Техническая диагностика -область знаний,охватывающая теорию,методы и средства определения технического состояния объекта. Техническое состояние - состояние, которое характеризуется в определенный момент времени, при определенных условиях внешней среды, значениями параметров, установленных технической документацией на объект. Диагностирование -определение технического состояния объекта сопределенной (заданной) точностью. Средства диагностирования -аппаратура и программы с помощьюкоторых осуществляется диагностирование. Способ диагностирования -техническое диагностирование,основанноена определенных физических и расчетных принципах. Методика диагностирования -установленные технические правилапроведения технического диагностирования, основанные на определенном способе. Диагностика -греческое слово,означающее распознавание.Обеспечениебезопасности конструкции начинается задолго до пуска ее в эксплуатацию. Проводятся расчеты, испытания, проектно-конструкторские и др. работы, связанные с созданием конструкции. На второй стадии - стадии эксплуатации - начинают действовать мероприятия по контролю за ее состоянием, оценки ее ресурса и определения реального остаточного ресурса. Основной задачей технической диагностики является распознавание состояния технической системы в условиях ограниченной информации. 116 3.2. НЕРАЗРУШАЮЩИЕ СПОСОБЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Сварные швы и соединения ответственных трубопроводов должны быть непроницаемыми для различных жидкостей и газов. Неплотности в швах снижают их прочность при вибрационных нагрузках, уменьшают коррозионную стойкость, вызывают утечку хранимых и транспортируемых продуктов и создают недопустимые условия эксплуатации сварных конструкций. Контроль непроницаемости сварных соединений в трубопроводах проводят в соответствии с ГОСТ, включая следующие виды испытания: керосином, обдувом, аммиаком, воздушным давлением, гидравлическим давлением, наливом и поливом. Кроме этого, непроницаемость сварных соединений определяют вакуумным методом и газоэлектрическими течеискателями. Перед проведением испытаний должны быть устранены все дефекты, выявленные внешним осмотром. Испытание керосином основано на способности многих жидкостей подни-маться по капиллярным трубкам, какими в сварных швах являются сквозные поры трещины. Керосин обладает высокой смачивающей способностью и сравнитель-но малой вязкостью, что обеспечивает большой эффект этого способа контроля. Испытание сварных соединений керосином проводят следующим образом. После внешнего осмотра простукивают молотком или подвергают вибрации основной металл на расстоянии 30-40 мм. От шва и тщательно очищают сварное соединение от шлака, ржавчины, масла и др. загрязнений. Затем с помощью пульверизатора сварные швы покрывают меловым раствором (350-450гр. молотого мела или каолина на 1 л воды) с той стороны, которая более доступна для осмотра. После высыхания мелового раствора другую сторону шва обильно смачивают керосином и выдерживают в течении определенного времени. наличии пор, свищей, сквозных трещин и непроваров свидетельствуют жирные желтые точки или полоски керосина на меловом слое, которые с течением времени расплываются в пятна. Поэтому необходимо тщательно следить за появле-нием первых точек или полосок и своевременно отмечать границы дефектных участков. При испытании обдувом одну сторону сварного шва промазывают мыльным раствором (вода 1л, мыло хозяйственное 100 г), а другую обдувают сжатым 117 воздухом, подаваемым по гибкому шлангу с наконечником под давлением 4кгс/см2. Расстояние между наконечником и швом должно быть не более 50мм. Сквозные дефекты обнаруживают по появлению пузырей на промазанной мыльным раствором стороне шва. основу испытания аммиаком положено свойство некоторых индикато-ров, например, спиртоводного раствора фенолфталеина или водного раствора азотнокислотной ртути, изменять окраску под воздействием щелочей, в данном случае сжиженного аммиака. Испытанию давлению газа подвергают емкости и трубопроводы работающие под давлением, с целью контроля общей непроницаемость сварной конструкции. После герметизации в них создают испытательное давление и промазываю сварные швы мыльным раствором (100 г мыла на 1л воды). Появление мыльных пузырей на промазанной поверхности свидетельствует о проницаемости шва. При испытании сжатыми газами следует тщательно соблюдать правила техники безопасности. Трубопроводы испытывают отдельными изолированны-ми участками с предупредительными знаками об опасности. Гидравлическим давлением проверяют прочность и плотность сварных со-единений различных емкостей, котлов паропроводов, водопроводов, газопроводов др. сварных конструкций, работающих под высоким давлением Перед испытанием сварное изделие герметизируют водонепроницаемым заглушками, обтирают или обдувают сжатым воздухом сварные швы до получения сухой поверхности. После полного заполнения изделия водой с помощью насоса или гидравлического пресса создают избыточно контрольное давление, величину которого принимают в соответствии со стандартными. В процессе испытания давление определяют по проверенным и о пломбированным манометрам Проницаемость сварных швов и места сварных дефектов устанавливают по снижению испытательного давления и появлению течи или просачиванию воды в виде капель, а также по запотеванию поверхности шва или в близи него Недостатками этого способа контроля являются необходимость в источниках водоснабжения и трудности, возникающие при испытании в зимнее время на открытом воздухе. Вертикальные резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов, газгольдеры и др. крупные емкости испытывают наливом воды. 118 3.3. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Ультразвуковой контроль -это вид неразрушающего контроля,основанный на регистрации параметров упругих волн, возбуждаемых и (или) возникающих в контролируемом объекте. Процессы механических колебаний и их распространение в твердых, жидких или газообразных веществах рассматриваются наукой о звуке - акустикой. Ультразвуком называют акустические колебания, частота которых лежит диапазоне от 20 кГц до 1000 МГц, т.е. выше диапазона частот, воспринимаем человеческим ухом. Для ультразвукового контроля промышленной продукции обычно применяются колебания в диапазоне частот от 0,8 МГц до 10 МГц. помощью ультразвукового неразрушающего контроля: –выявляют дефекты типа нарушения сплошности (раковины, поры, неметаллические включения, трещины различных видов, непровары, непропаи, дефекты многослойных конструкций и др.); –контролируют геометрические размеры изделий (толщины труб, прутков, листов и др., имеющих односторонний доступ); –определяют физико-механические свойства и структуру материала (механические свойства, модуль упругости, величину зерна отклонения от режимов термической и пластической обработки). В 1929 г. член. корр. АН СССР С.Я. Соколов первым предложил для выявле- ния дефектов материала теневой акустический метод с непрерывным излучением. Эту дату можно назвать днем рождения ультразвуковой дефектоскопии. 1931 г. О. Мюльхойзер получил первый патент на прибор для ультразвукового контроля теневым методом. Серийные приборы для теневого метода контроля были созданы уже во второй половине 40-х гг. 1940 г. Ф. Файерстон первым предложил использовать эхоимпульсный метод для ультразвукового контроля материалов, имеющий более высокую чув-ствительность, чем теневой метод с непрерывным излучением. Для совершен-ствования последнего в 1941г. С. Я. Соколов предложил использовать частот-ную модуляцию, но вскоре этот метод был вытеснен эхоимпульсным и потерял свое значение. В настоящее время ультразвуковой эхоимпульсный метод применяется в следующих областях: 119 –на транспорте для контроля элементов корпусов транспортных средств колес, рельсов; –в металлургии - для контроля литых, кованных и катанных изделий –в судостроении, машиностроении и производстве стальных конструкций –для контроля заготовок и сварных соединений; –в химической промышленности и энергетике - для контроля сосудов и трубопроводов, работающих под давлением, и пр. Методы ультразвукового контроля: –теневой метод; –зеркально-теневой метод; –эхо-зеркальный метод; –дельта-метод. Теневой метод -признаком наличия дефекта является уменьшениеамплитуды, прошедшего сигнала. Зеркально-теневой метод -признаком дефекта является уменьшениеамплитуды прошедшего сигнала. При эхо-зеркальном методе щуп-излучатель посылает через сварной шов импульсы ультразвуковых волн, которые при встрече с дефектом отражают от него улавливаются щупом-приемником. Эти импульсы фиксируются на экране электроннолучевой трубки дефектоскопа в виде пиков, свидетельствующих о наличии дефекта. Измеряя время от момента посылки импульса до приема обратного сигнала, можно определить и глубину залeraния дефектов. Основное достоинство этого метода состоит в том, что контроль можно проводить при одностороннем доступе к сварному шву без снятия усиления или предварительной обработке шва. Этот метод получил наибольшее применение при ультразвуковой дефектоскопии сварных швов. Преимущества: хорошо выявляются дефекты с вертикальной ориентацией позволяет определить форму дефекта; односторонний доступ к изделию. Дельта метод -признаком наличия дефекта является появление сигналана дефектоскопе. Преимущества: хорошо выявляются дефекты с малым раскрытием (вертикальные трещины). 120 3.4. ЭХО-ИМПУЛЬСНЫЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ Принцип эхо-импульсного контроля основан на регистрации сигналов,отраженных от границы несплошности (дефекта), имеющийся в материале контролируемого изделия или от поверхности изделия. Эхо-метод еще называется методом отражения. Для реализации метода в контролируемые изделия с помощью источника звука (излучателя) излучается ультразвуковой импульс, который распро-страняется в материале изделия с постоянной скоростью (зондирующий импульс). При встрече зондирующего импульса с границей раздела между материалом и несплошностью (или поверхностью изделия) часть звуковой энергии отражается (эхо) и попадает на приемник звука. 3.4.1. Эхо-импульсный дефектоскоп Эхо-импульсный дефектоскоп предназначен для обнаружения дефектов типа нарушения и сплошности, оценки их размеров и определения глубины (координа-ты) их залегания. Основными параметрами сигнала, подлежащими оценке с помощью дефектоскопа, являются амплитуда эхо-сигнала и время пробега. 3.4.2. Эхо-импульсный толщиномер Ультразвуковой толщиномер предназначен для измерения толщины стенок деталей, доступных только с одной стороны. Для этого в толщиномере производится автоматическое измерение времени пробега между противополож-ными поверхностями стенки детали, которые прямо пропорционально толщине стенки и обратно пропорциональны скорости звука в материале контролируемого изделия. При этом предполагается, что материал является однородным и скорость звука в нем известна. Измеренное значение времени пробега умножается на половину скорости звука (т.к. волна проходит расстояние, равное двойной толщине) и индицируется. 3.5. РАДИАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ радиационным методам контроля относится контроль гамма и рентгеновскими лучами. Этот метод наиболее широко используется во всех 121 отраслях народного хозяйства. В общем объеме применяемых неразрушающих методов контроля он составляет около 80% . Рентгеновские и гамма-лучи - это коротковолновые электромагнитные колебания, аналогичные световым лучам, но с меньшей длинной волны. Гамма-излучения является продуктом распада ядра атома, а рентгенов-ские излучения имеют внеядерное происхождение. 3.5.1. Рентгеновские излучения Это излучение, открытое в 1895г. физиком Рентгеном, возникает при бомбардировке вещества (анода) потоком электронов высокой энергии. По роду применения рентгеновские аппараты разделяют на стационарные переносные. Рентгеновские аппараты работают от электрической сети через трансформаторы с высоковольтной (анодной) и низковольтной (накальной) обмоткой. При контроле различных материалов, сварных соединений радиационными методами применяют три основных способа регистрации дефектов: –Радиографический с фиксацией дефектов на рентгеновской пленке. –Ксерорадиографический с фиксацией дефектов сначала на ксеропластике, затем на писчей бумаге. –Визуальный флюороскопический с обнаружением дефектов на экране электрооптического усилителя ЭОП. Эти способы позволяют выявить следующие дефекты в сварном шве: газовые включения; непровары; прожеги; разность в толщине стенок; смещение стыкуемых элементов; крупные трещины. 3.6. МАГНИТНЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ Магнитные методы контроля основаны на намагничивании контролируе-мого сварного соединения. При магнитном контроле необходимо, чтобы дефекты были расположены перпендикулярно или под небольшим углом к направлению магнитного потока При параллельном расположении дефекта рассеяния почти не возникает и дефект обнаружить невозможно. Среди магнитных методов контроля различают: метод магнитного порошка, магнитографической и электромагнитный 122 3.6.1. Метод магнитного порошка Магнитная порошковая дефектоскопия основана на способности ферромагнитных частиц, находящихся в магнитном поле, ориентироваться в направлении поля и скапливаться в местах наибольших дефектов. Где возник поток рассеяния, образуются хорошо видимые скопления частиц порошка, по которым судят о наличии дефектов в сварном соединении. Источниками тока для намагничивания служат сварочные трансформаторы, сварные генераторы, а также трансформаторы от контактных машин. В качестве магнитного порошка применяется чистая железная окалина, образующаяся при горячей калке и прокатке стали. 3.7. МАГНИТОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ Сущность магнитографического метода контроля заключается в фиксации на магнитную ленту полей рассеяния, возникающих над дефектными участками шва при его намагничивании, и последующим воспроизведении этих полей при помощи магнитографических дефектоскопов. Наиболее четко выявляются продольные трещины, непровары, цепочки и скопления шлаковых включений и газовых пор. 3.8. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ Контролируемые сварные швы намагничивают с помощью специальных устройств, которые делятся на две группы: подвижные магниты, перемещаемые по длине или периметру контролируемого стыка; неподвижно устанавливаемые устройства, охватывающие весь периметр (или большую его часть) намагничиваемого шва. 3.9. ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ И МЕТОД КРАСОК Эти методы контроля, называемые также капиллярной дефектоскопией, проводят с помощью проникающих жидкостей, которые наносятся на контро-лируемую поверхность. Скорость затекания жидкости в дефекты, а также время, необходимое для проникания жидкости в дефект. Простота методов, несложная аппаратура, высокая производительность, отсутствие надобности в электроэнергии позволяют широко применять их в заводских, полевых и монтажных условиях. 123 Люминесцентный метод основан на свойства некоторых веществ обладать свечением под действием ультрафиолетового излучения. Проникающая жидкость применяется следующего состава: 50% керосина; 25% бензина; 25% трансформаторного или вазелинового масла и 0,02-0,03% флуоресцирующего вещества, состоящего из концентрата углеродов с ярким желто-зеленым свечением в ультрафиолетовых лучах. Люминесцентный метод выявляет в сварных соединениях трещины шириной 0,01мм и глубиной от 0,003-0,004 мм. Высокая чувствительность метода позволяет применять его для немагнитных сталей, цветных металлов и сплавов. Методом красок или цветной дефектоскопией можно выявлять трещины с шириной раскрытия у выхода на поверхность от 0,001 мм в сварных соединениях трубопроводов и листовых конструкций из углеродистых и немагнитных сталей, цветных металлов, различных сплавов и пластмасс. Для выявления дефектов на предварительно очищенную и обезжиренную поверхность сварного соединения наносят окрашенную в ярко красный цвет анилиновым красителем смачивающую жидкость специального состава, которая под действием капиллярных сил проникает в полость имеющегося дефекта или в межзеренные пространства. После удаления красной краски на поверхность изделия наносится специальная белая краска, в состав которой входят вещества, адсорбирующие красную краску от дефектов. Образующийся при этом на фоне белой краски красный рисунок воспроизводит форму и характер дефектов, которые обнаруживаются невооруженным глазом или через лупу малого увеличения. Метод красок по разрешающей способность выше люминисцентного, но несколько ниже магнитного. Контрольные вопросы Назовите основные определения, которые применяются в технической диагностике. Перечислите неразрушающие способы контроля качества сварных соединений. Сущность ультразвукового метода контроля. Что такое ультразвук. Кауие бывают рентгеновские методы контроля. Магнитные методы контроля и область их применения. Сущность люминисцентного метода контроля и метода красок. 124 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||