Kontrolně inspekční činnost v údržbě

Transkript

1 Kontrolně inspekční činnost v údržbě objektivní a subjektivní metody nedestruktivní defektoskopie Cíle kontrolně inspekční činnosti zjištění technického stavu objektu (diagnóza) Dělení kontrolně inspekční činnosti Subjektivní prohlídky prohlídky (vizuální prohlídky) Směnové (zápisky uživatelů do knihy provozu stroje) Týdenní (provádí vrchní vedoucí objektu předání ústně mechanikovi stroje) Odborné prohlídky prováděné technikem v určeném časovém intervalu Objektivní metody prohlídky Využití metod technické diagnostiky Monitorování provozu strojů periodické, průběžné 1

2 Metody technické diagnostiky subjektivní a objektivní Objektivní diagnostické metody: Objektivní diagnostické metody využívají moderní měřící techniku a výsledkem je skutečná hodnota provozního parametru. (výkon 50 KW, 100 KW) objektivně konkrétní hodnota, subjektivně pocit rozdílu zrychlení Subjektivní diagnostické metody: zejména jednoduché metody spjaty s historií technické diagnostiky pozorování typických vnějších projevů strojů rozhoduje subjektivní vyhodnocení pracovníka potřeba kvalifikovaného a zkušeného pracovníka mnoho metod se uplatňuje i v současnosti a vhodně doplňuje moderní měřící metody v v některých případech v praxi zcela nenahraditelné Objektivní metoda Kontrola podvozku železničních vagónů Objektivní metoda analýza ultrazvukového a infračerveného spektra při průjezdu vlaku vhodně rozmístěnými senzory Subjektivní metoda Subjektivní metoda poklep kladívkem a hodnocení rezonance (uvolněné spojení, začínající únavový lom 2

3 Subjektivní diagnostické metody mohou sloužit jako diagnostické metody souhrnné, které dávají v případě potřeby impuls pro další důkladnou objektivní diagnostiku iku nelze tyto metody však přeceňovat, protože jsou značně závislé nan zkušeném a kvalifikovaném pracovníkovi,, který je realizuje Využití lidských smyslů: Zrak Sluch Čich Hmat Chuť Subjektivní posouzení technického stavu subjektivně jako řidič nebo spolujezdec horší stav vozovky (tlumiče, pérování, vůle ) přenos vibrací do volantu (v závislosti na rychlosti vozidla) nerovnoměrnost brzd, kopání brzd přímý směr jízdy (geometrie, pneumatiky ) rampa (manžety, brzdy, výfuk, podběhy, pneumatiky ) 3

4 Manžety a těsnění Karoserie 4

5 Motor Posouzení některých produktů stroje - exhalace Barva výfukových plynů traktorového nebo vozidlového vznětového motoru svědčí do určité míry o jeho technickém stavu. Černý kouř - je způsoben v naprosté většině případů nedostatkem vzduchu při hoření paliva (znečištění vzduchového filtru, zvýšení dodávky paliva vstřikovacím čerpadlem, špatný funkce vstřikovačů ) Světlý kouř vznětového motoru bývá způsoben nízkou teplotou motoru. Zůstane-li barva kouře stejná i po zahřátí motoru, je to zpravidla známkou vnikání chladicí kapaliny do spalovacího prostoru. Kouř modravého zabarvení Kouř modravého zabarvení u vznětového i zážehového motoru je vždy známkou zvýšeného spalování oleje, který vniká do spalovacího prostoru netěsnými pístními kroužky nebo vodítky ventilů. 5

6 Kontrola kouřivosti spalovacího motoru příklad vizuální kontroly kouřivosti spalovacího motoru ukazuje na další nedostatek, projevující se u některých subjektivních diagnostických metod vizuální kontrolou nelze v tomto případě klasifikovat příčinu a rozsah příslušné poruchy. Někdy však ani nelze, jako je tomu u černého kouře, kvalitativně určit, o jakou poruchu jde přesto však má vizuální kontrola kouřivosti oprávněné místo v systému diagnostiky spalovacího motoru jako jeden ze souhrnných diagnostických signálů, přinášejících informaci kontinuálně a bez jakýchkoliv nákladů Je-li této informace vhodně využito, může přinést pouze zisk v podobě včasného pokynu k detailní přesné diagnostické prověrce a tím i včasnému odstranění poruchy Předběžná vnější prohlídka diagnostikovaného stroje mnohdy odhalí poruchy, které by se jinak měřicími přístroji velmi obtížně zjišťovaly Únik oleje i v nepatrné míře vytváří spolu s usazeným prachem velmi dobře viditelnou stopu na povrchu příslušného strojního prvku (netěsnostmi ve skříních, mechanismech a spojovacích částech potrubí). Vizuální kontrola se dále soustřeďuje na prohlídku přístupných povrchů významných součástí s cílem nalézat případné trhliny, zjevné deformace, poškození povrchové úpravy a korozi. Trhliny na očištěném povrchu lze snáze zpozorovat pomocí lupy a při podezření lze použít tzv. kapilární zkoušku, založenou na principu kapilárního vzlínání kapalin s nízkým povrchovým napětím do jemných vlasových trhlinek a pórů. Při zpětném výstupu z trhlinek a pórů pak kapalina indikuje ve vhodném záchytném prostředí místo, velikost a rozsah poruchy. povrch již ve styku s olejem (očistit a nakřídovat) súdánská červeň v nízkovizkozním oleji nebo petroleji fluorescenční kapalina ultrafialové světlo vadná místa světélkují 6

7 Tlakové nádoby a tlumiče pérování Mezi vizuální způsoby kontroly patří rovněž prověrka těsnosti tlakových nádob,, zásobníků vzduchu, prvků soustavy vzduchových brzd, spojovacích potrubí, hadic apod. Únik vzduchu se zde indikuje pomocí vodního roztoku mýdla nebo saponátu, nejlépe ve spreji. Roztok se nanese na podezřelé místo, kde se při netěsnosti objeví bublinky. Kontrola mýdlovým roztokem je vhodná i v některých jiných případech zjišťování netěsností. Tímto způsobem lze velmi citlivě zjistit i malé začínající netěsnosti chladiče a celé chladicí soustavy spalovacího motoru.. Je ovšem třeba vypustit chladicí kapalinu a do vnitřních prostorů soustavy přivést tlakový vzduch. Vadná funkce tlumiče pérování motorového vozidla se výrazně projevuje nerovnoměrným opotřebením vzorku pneumatiky v podobě pravidelných vln na jejím obvodu. Tento vizuální projev signalizuje potřebu detailní diagnostické prověrky tlumičů. Obdobně lze snadno indikovat velkou nebo malou sbíhavost předních, případně zadních kol vozidla podle typického vzhledu opotřebení vzorků pneumatiky. Při nesprávně nastavené sbíhavosti se na vzorku vytváří obrazně řečeno "srst", směřující při velké sbíhavosti dovnitř a při malé nebo záporné sbíhavosti vně vozidla. Subjektivní diagnostické metody jednoduchým vizuálním způsobem lze mnohdy kontrolovat vnější projevy i poměrně složitých vnitřních změn mechanismů v žádném případě subjektivní metoda nemůže nahradit detailní diagnostickou prověrku ani objektivní pravidelnou aplikaci souhrnné diagnostické metody vizuální subjektivní kontrola však umožní v mezidobí těchto přesnějších prověrek odhalit intenzívnější průběh opotřebení a vyvolá tak potřebu včasného přesnějšího měření 7

8 Technická stetoskopie v rozsahu slyšitelné frekvence lze akustické kmity vybuzené činností opotřebených mechanismů snímat a využívat k diagnóze přímo nebo pomocí jednoduchého přístroje, technického stetoskopu 1 - koncovky do uší 2 - pryžová hadice 3 - rezonanční komora 4 - dotykový vlnovod dotykový vlnovod je pevně spojen s membránou rezonanční komory,, která mívá seřiditelnou velikost vnitřního prostoru a tím i možnost změny vlastní frekvence. Je tak umožněno alespoň částečně potlačit rušivé vlivy nežádoucích frekvencí a orientovat se na akustické impulsy vyvolané hledanou poruchou Odposlouchávání akustických projevů pracujícího pístového spalovacího motoru oblast ventilů 2. oblast pístu 3. oblast klikového hřídele motoru 8

9 Vyhodnocení stetoskopie motoru Vůle hlavních ložisek - nevýrazné kovové údery v oblasti uložení hřídele v bloku. Zvuky jsou dobře znatelné při zvýšeném zatížení motoru nebo při velmi malé frekvenci otáček,, kdy již spalovací motor pracuje nepravidelně. Vůle ojničních ložisek - méně intenzivní údery než u ložisek hlavních. Nejlepší slyšitelnost je při malém zatížení motoru a při náhlém vzrůstu otáček při tzv. chodu naprázdno. Postupné vyřazování jednotlivých válců z činnosti umožňuje rozpoznat, které ložisko má zvýšenou vůli. Vůle pístu ve válci - odposlechem stetoskopem obtížně zjistitelná. Přestože dotykovou jehlou stetoskopu jsou snímány akustické vlny v oblasti pohybu pístu, lze tyto vlny obtížně odlišit od zvuků způsobených ostatní činností motoru. (Je-li podezření na velkou vůli pístu, nalije se do válce otvorem pro svíčku nebo vstřikovač menší množství hustého motorového oleje,, klikový hřídel se ručně protočí a potom se motor spustí. Zmizí-li dříve zjištěné akustické projevy, podezření je potvrzeno. Vůle v uložení pístního čepu - zvonivý kovový zvuk při chodu motoru naprázdno. Zvuk připomíná údery malého kladívka na kovadlinu. Při zvyšování otáček motoru se zvuk ještě zvýrazní. Vůle zdvihátka v pouzdře - klepání. Údery se vzhledem k převodovému poměru na vačkový hřídel opakují s poloviční frekvencí ve srovnání s frekvencí zvuků ostatních (klepání může být též způsobeno velkou vůlí mezi ventilovou tyčkou a vahadlem - v tomto případě však příznaky zmizí po správném seřízení vůle). Samozápaly směsi u zážehových motorů se projevují zvonivým kovovým zvukem a po ochlazení motoru zmizí.. Podobně je tomu u detonačního průběhu hoření směsi, kde však projev zmizí při použití benzínu s vyšším oktanovým číslem nebo i pouhým obohacením směsi. Stetoskop se používá i u dalších strojních skupin: převodovky rozvodovky ložiska pojezdových kol Přesnost diagnózy je však velmi malá, zejména při nevýrazné, postupně narůstající poruše. Diagnóza není vyjádřena kvantitativně a nelze tedy ani na tomto podkladě vyslovit prognózu. 9

10 Vizuální prohlídka Zpravidla se používá před všemi ostatními. Vyžaduje dobrou zrakovou schopnost pracovníka. Citlivost metody ovlivňuje jakost povrchu a intenzita osvětlení. Metoda přímá nevyžaduje nákladnou techniku (čistý povrch, 60 cm prostoru, 500 lux, kvalifikace pracovníka EN 473, měřidla). Metoda nepřímá nepřístupné povrchy (k osvětlení a přenosu obrazu se používají speciální zařízení - endoskopy) Technická endoskopie v některých případech poruch vnitřních částí mechanismů lze použít metodu vizuálního posouzení poškozeného objektu pomocí k tomu určeného přístroje, tzv. endoskopu Boroskopy pevný tubus - Aby byla zajištěna univerzálnost použití, jsou zpravidla nabízeny endoskopy od průměru sondy 0,9 mm v délkách od několika centimetrů až po 1,6 metru. Fibroskopy ohebný tubus - Na rozdíl od boroskopů,, které mají pevný tubus, je tubus fibroskopů ohebný a tvoří jej svazek optických vláken (až ). Průměr tubusu se obvykle pohybuje v rozpětí 2 (ultratenké třeba i 0,5 mm) až 13 mm a může mít ohebný inspekční konec, který je ovládán dálkově. Výjimku tvoří ultratenké fibroskopy, které ohebnou koncovku nemívají. Videoskopy - Videoskopy jsou v podstatě ohebné endoskopy, kde je do inspekčního konce zabudován CCD snímač. Z hlediska kvality obrazu, funkcí sloužících k jeho optimalizaci, možností vyhodnocování a měření a šířkou aplikačních možností dnes patří mezi nejlepší technické endoskopy. CCD snímače mají rozlišení kolen pixelů.. V případě ultratenkých videostopů s průměrem 3,9 mm pixelů. 10

11 Boroskop Endoskop s pevným tubusem 1 okulár 2 tubus 3 objektiv 4 světelný zdroj 5 zkoumaný objekt Boroskop Základní části endoskopu jsou: soustava čoček, okuláru a objektivu dále pak tubus různé délky podle povahy a velikosti zkoumaného objektu součástí objektivu je též intenzívní zdroj světla,, zpravidla nízkonapěťová halogenová žárovka objektiv bývá vzhledem k požadované univerzálnosti vyměnitelný, a je tak umožněno pozorování různými směry pod různým zorným úhlem pozorovat poškozený objekt lze ve všech případech, kdy se k němu podaří s objektivem proniknout, a to bez ohledu na světelné podmínky 11

12 Videoskop (fibroskop) V běžné strojírenské praxi je však použití endoskopu značně omezeno, protože konkrétní provedení různých převodovek, rozvodovek, spojkových a klikových skříní je zpravidla natolik kompaktní, že zde pro tubus endoskopu nebývá místo. Mnohdy by však bylo možno problém řešit malou konstrukční úpravou včetně vhodných vstupních otvorů. Protože s použitím endoskopu zatím konstrukce zpravidla nepočítá, využívají se různé nalévací a odvzdušňovací otvory skříní převodovek ovek při prověrce ozubených kol a zasouvacích mechanismů, běžné kontrolní otvory při prověrce spojek, otvory pro svíčku nebo pro vstřikovací ventil při prověrce opotřebení pístů apod. Běžné jsou již typy využívající malou televizní kameru s přenosem na obrazovku včetně fotografického dokumentárního záznamu zkoumaného objektu. Možnost širšího využití technické endoskopie se jeví v souvislosti s rozvojem optiky světlovodných vláken.. Svazek speciálních skleněných vláken, z nichž každé je opatřeno reflexním obalem, dokáže přenést světelný obraz na vzdálenost 6 m s ještě postačující intenzitou 15% vstupního světelného toku (není třeba zdroj světla na konci tubusu, omezená schopnost přenosu detailů). Například: vlákna o průměru 0,02 mm ve svazku o průměru 6 mm přenášejí obraz, který je svojí kvalitou srovnatelný s obrazem přenášeným průmyslovou televizí 12

13 Objektivní diagnostické metody (metody TD) Metody technické bezdemontážní diagnostiky Vibrodiagnostika Tribodiagnostika Termodiagnostika Akustická diagnostika apod. Metody nedestruktivní technické diagnostiky Rentgen Ultrazvuk Kapilární Magnetické práškové Tenzometrické metody Tahový a tlakový dynamometr Objektivní diagnostické metody interval zkoušek Odborné prohlídky prováděné subjektem dány vyhláškou Metody technické diagnostiky predikce zbytkové životnosti objektu Doporučení softwarovým vyhodnocením měření 13

14 Nedestruktivní defektoskopie 14

15 Vizuální prohlídky Kapilární metody Obsah Magnetické práškové metody Ultrazvukové metody Radiodefektoskopické metody Infračervené metody Optická holografie Fyzika Kapilární nedestruktivní defektoskopie Povrch kapalin je jakoby pokryt tenkou pružnou vrstvou kulový tvar (bez vnější síly) Povrchové napětí a kapilární jevy souvisí s kohezí (vzájemné působení přitažlivých sil molekul Kapilární metody jsou založeny na vzlínavosti a smáčivosti detekční kapaliny (penetrantu( penetrantu) Pouze povrchové vady. 15

16 Možné použití pro všechny materiály kromě porézních a materiálů reagujících s penetrantem Penetrant schopnost závisí na viskozitě povrchovém napětí, smáčivosti a nosném prostředí Technologický postup Očištění povrchu součásti (voda, pára, mechanické, chemické apod.) Nanesení detekční kapaliny a její působení (štětcem, stříkáním, ponořením, tlakový, vakuový způsob, minut bez zaschnutí) Odstranění přebytečné detekční kapaliny (nutno oparně, aby zůstala ve vadách detekční kapalina) Nanesení vývojky (vychází z jejich vlastností, štětcem, stříkání lepší citlivost metody) Sledování výsledku zkoušky, vyhodnocení (provádí se hned (velké vady) a po nějaké době 5-20 min. (malé vady)) Odstranění všech látek z povrchu součásti 16

17 Metody Barevné indikace bílé pozadí a červené indikace přírodní nebo umělé světlo. Metody fluorescenční zelená nebo žlutozelená barva indikace, tmavé okolí vady ultrafialové světlo Indikace Liniové (souvislé x přerušované) Okrouhlé indikace (plynové dutiny) Shluk tečkovitých indikací Rozptýlené indikace Falešné indikace 17

18 Fyzika Magnetická metoda prášková Lze použít pouze pro feromagnetické materiály (lze je zmagnetizovat) Trhlina musí být na povrchu nebo těsně pod povrchem (povrch může být natřen barvou) Trhlina musí být kolno na magnetické pole (ve směru průchodu elektrického proudu) Detekce se děje na základě rozptylového toku Využívá se stejnosměrná (větší hloubka 5 10 mm) magnetizace i střídavá magnetizace (hloubka do 2 mm, ale lepší kopírování členitého povrchu) B magnetická indukce (Tesla) hustota magnetického toku H intenzita magnetického pole (A/m) síla magnetického pole 18

19 Trhlina kolmá k magnetickému toku nebo souběžná s elektrickým proudem Rozptylový tok 19

20 Techniky magnetizace Magnetizace přímým průchodem proudu cirkulární Magnetizace pomocným vodičem cirkulární Magnetizace cívkou podélná Magnetizace elektrickým jhem - podélná Technologický postup Příprava zkoušeného předmětu odstranění cizích látek z povrchu (špína, rez, nátěr) Magnetizace zkoušeného předmětu podle odpovídající normy pozor na zkušební úsek Nanesení zkušebního prostředku prášek (černý, červený) nebo suspenze zpravidla během magnetování Inspekce zkoušené plochy UV světlo (1000 µw/mm 2 ) nebo obyčejné světlo (500 lux) kontrastní látka Registrace indikací a jejich posouzení Demagnetizace a čištění 20

21 Falešné indikace Vznikají: při velké změně tloušťky, v okolí elektrod, při přesycení magnetickým tokem, na rozhraní austenitu a feritu, na rozhraní tepelně zpracovaného pásma. Ověření: demagnetizace a nová zkouška, jiná zkouška NDT, metalografdickým výbrusem. Fyzika Ultrazvuková metoda Jedná se o mechanické vlnění (podélné příčné ohybové objemové povrchové) (podélné 21

22 Základní vztahy Rychlost šíření c podélná vlna Ocel 5920 m/s Hliník 6300 m/s Plexi 2730 m/s Rychlost šíření c příčná vlna Ocel 3250 m/s Hliník 3140 m/s Frekvence f 1/T Vlnová délkaλ λ = c f Odraz a lom pokud vlnění narazí na rozdílné prostředí tak se část odrazí a část prochází dále Vlnění se popisuje hustotou energie (závisí na čtverci amplitudy vlny), intenzitou (závisí na čtverci amplitudy vlny), intenzitou (množství energie na kolmou plochu) a akustickým tlakem (je úměrný amplitudě rychlosti a akustického impedance) Interference šíří-li se více vlnění dochází k jejich skládání stojaté vlnění (bod s nulou a maximální výchylkou (bod s nulou a maximální výchylkou dvě stejné vlnění proti sobě) 22

23 Metody ultrazvukové defektoskopie Metoda průchodová vlnová délka UZ vln musí být menší než nejmenší požadovaná zjistitelná vada. Materiály o velkém útlumu Materiály se špatným odrazem Lepené spoje Nutný přístup z obou stran Metoda odrazová je nejpoužívanější a k vysílání a přijímání se využívá stejná sonda. Rezonanční metoda do materiálu se vysílají vlny s proměnnou frekvencí až se při stojaté vlně dostane do rezonance používá se pro kontrolu lepených spojů, dvojitosti plechů apod. Nepravé indikace echa, která nejsou způsobena defektem, ale příčinou je geometrický tvar zkoušence Zkoušení v imerzním prostředí konstantní akustická vazba i pro členité součástky různé vstupní úhly možnost současného prozvučování z více úhlů imersní prostředí např. voda 23

24 Imersní zkoušení 24

25 Radiodefektoskopické metody V principu je to prozáření zkoušence vhodným zdrojem a vyhodnocením zeslabení záření po jeho průchodu. Za prozařovaným předmětem vzniká plošný obraz na fotocitlivém materiálu. Hlavní přednost radiografie spočívá v zobrazení výsledků v reálném čase. Je průkazná pro povrchové i vnitřní prostorové vady. Méně průkazná je pro vady plošné (trhliny, studené spoje apod.) Ionizující záření je lidskému organismu nebezpečné. Práce s ním musí být povolena SÚJB. 25

26 Rentgen Rentgenové záření je ionizující elektromagnetické záření,, proud fotonů, o energii řádově desítek až stovek kv. Typické rozmezí vlnových délek je µm. Uměle lze rentgenové záření získat v rentgenové trubici dopadem urychlených elektronů na anodu rentgenky. Vysokonapěťový zdroj vytváří napětí řádově desítek až stovek kilovoltů. Anoda musí být dostatečně chlazená, neboť přibližně 99% příkonu se přemění na teplo a pouze 1% na rentgenové záření. Využívá se např. v rentgenové strukturní a spektrální analýze, v lékařství, radiační chemii a defektoskopii. Rentgenová kabina slouží k zajištění bezpečnosti obsluhy přístroje (laboratoře( a rentgenové kobky).. Kobky jsou konstruovány takovým způsobem, aby nedocházelo k průniku záření ani v místech zámků a klik, nebo okolo vstupních dveří. Všechna taková pracoviště podléhají schválení úřadem pro jadernou bezpečnost.. Někdy se rentgeny umísťují ve speciální kabině, která je z olověného plechu příslušné tloušťky plátované ocelovým plechem. 26

27 PŘENOSNÝ RTG PŘÍSTROJ 27

28 Izotopový defektoskopický kryt Infračervená defektoskopie Vlnové délky 0,75 až 10 4 µm. Lze zkoušet materiál jakéhokoliv druhu i plasty. Hodí se pro kontroly teplot pod 1000 K (vyšší teploty jsou již ve viditelném m spektru). Vada způsobuje změnu tepelného toku nebo zvýší vyzářen ení tepla. Při i použit ití kamer se hovoří o termovizi. Je potřeba správn vně nastavit emisivitu materiálu. 28

29 Měření teploty - emisivita Emisivita je intenzita vyzařování (zářivá schopnost) předmětů, která je závislá na materiálu a zejména jeho povrchových vlastnostech. Materiál Asfalt Beton Cihla Přírodní dřevo Guma Oxidovaný Kůže hliník Oxidovaná měď Mosaz Oxidovaná ocel Oxidované Sklo olovo Grafit Voda Emisivi 0,95 ta 0,95 0,90 0,94 0,95 0,30 0,98 0,95 0,50 0,80 0,50 0,85 0,85 0,93 Měřící technika - teploměry Běžné a kontaktní teploměry Kontaktní teploměr MiniTemp Bezkontaktní teploměr Phototemp MX6 s kontaktní sondou Bezkontaktní teploměr ProfiTemp ST 80 XB 29

30 Kontrolně inspekční činnost v údržbě objektivní a subjektivní metody nedestruktivní defektoskopie 30