Профессиональное решение
для специалистов строительной отрасли


ГОСТ Р ИСО 29821-1-2015

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Контроль состояния и диагностика машин

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНТРОЛЬ

Часть 1

Общее руководство

Condition monitoring and diagnostics of machines. Ultrasonic testing. Part 1. General guidelines



ОКС 17.160

Дата введения 2016-12-01

     

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (АО "НИЦ КД") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии  стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 "Вибрация, удар и контроль технического состояния"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 октября 2015 г. N 1584-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 29821-1:2011* "Контроль состояния и диагностика машин. Ультразвук. Часть 1. Общее руководство" (ISO 29821-1:2011 "Condition monitoring and diagnostics of machines - Ultrasound - Part 1: General guidelines", IDT).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.



Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 2019 г.


Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
     

Введение


Настоящий стандарт устанавливает руководство по контролю состояния и диагностированию машин с использованием результатов измерений ультразвука, распространяющегося воздушным путем (воздушный ультразвук) или по элементам конструкции машины (структурный ультразвук). Воздушный и структурный ультразвуки несут информацию об отклонениях в работе машины. Причиной генерирования высокочастотных колебаний могут быть такие явления, как турбулентность потока жидкости или газа, ионизация среды, трение в узлах. Эти явления, в свою очередь, обусловлены неправильной работой машины, утечками рабочего материала, дефектами смазки, износом деталей машины или электрическими разрядами.

Проведение ультразвукового контроля требует понимания возможных причин образования ультразвука, особенностей его распространения в воздухе и по конструкции машины.

     1 Область применения


Настоящий стандарт устанавливает метод и требования к проведению ультразвукового контроля в целях контроля состояния и диагностирования машин, включая измерения ультразвука, интерпретацию данных и критерии оценки. Метод ультразвукового контроля обычно применяют для машин, работающих в заданных режимах и условиях. Ультразвуковой контроль относится к пассивным методам контроля и основан на обнаружении акустических волн, создаваемых при неправильной работе машины.

     2 Нормативные ссылки


В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:

ISO 2041, Mechanical vibration, shock and condition monitoring - Vocabulary (Вибрация, удар и контроль состояния. Словарь)

     3 Термины и определения


В настоящем стандарте применены термины по ИСО 2041, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 (воздушный и структурный) ультразвук (airborne and structure-borne ultrasound): Акустические волны частотой свыше 20 кГц, создаваемые и распространяемые в среде.

3.2 фоновый шум (background noise): Присутствующий в ультразвуковом сигнале нежелательный шум, которому не может быть поставлено в соответствие отклонение в контролируемом объекте.

Примечание - Ультразвуковой шум, приводящий к ложным заключениям при проведении контроля, может распространяться от источников, окружающих исследуемый объект.

3.3 сканирование (scanning): Перемещение принимающего преобразователя или нескольких преобразователей вокруг источника ультразвука для обнаружения местоположения источника.

3.4 акустическое отражение (sonic reflection): Отражение воздушного ультразвука от твердой поверхности, способное привести к неправильным результатам контроля.

3.5 (ультразвуковой) стетоскоп (stethoscope module): Волновод в форме стержня с установленным приемным преобразователем, который приводят в контакт с поверхностью контролируемого объекта для обнаружения распространяемого по ней структурного ультразвука.

     4 Принципы метода ультразвукового контроля


Воздушный и структурный ультразвуки представляют собой высокочастотные акустические волны, возникающие внутри или на поверхности исследуемого объекта (материала или узла машины) и обнаруживаемые либо в непосредственной близости от объекта, либо на некотором расстоянии от него. Большинство средств измерений ультразвука рассчитано на обнаружение волн в диапазоне свыше 20 кГц, т.е. вне диапазона слышимости человека. Разница в особенностях распространения низкочастотных и высокочастотных акустических волн объясняет, почему данный метод эффективен в целях контроля состояния машин. Низкочастотный звук способен передавать энергию на значительно большие расстояния во все стороны от объекта, в то время как высокочастотные волны обладают более выраженной направленностью. Переносимая ими энергия быстро убывает с увеличением расстояния от источника, что обеспечивает хорошую локализацию последнего.

Воздушный ультразвук распространяется в газообразной среде и обнаруживается с помощью ультразвуковых микрофонов, в то время как структурный ультразвук распространяется в твердом теле и обнаруживается обычно с помощью стетоскопа, хотя возможно также применение других средств. Стетоскоп не требует использования каких-либо контактных сред в области его соединения с исследуемым объектом, поскольку характерные частоты, связанные с различными отклонениями в работе машины, достаточно низки (например, по сравнению с традиционными частотами эхо-импульсного контроля) и небольшие воздушные зазоры в области контакта стетоскопа с поверхностью объекта не способны существенно ослабить принимаемую волну. Если контроль осуществляют с помощью стационарно установленных преобразователей, то следует убедиться в их надежном закреплении, исключающем ослабление сигнала в области контакта и резонансы.

     5 Применения метода ультразвукового контроля


Метод ультразвукового контроля может быть применен к широкому классу машин и оборудования, в которых могут наблюдаться процессы турбулентности потока, ионизации среды или трения. В таблице 1 показаны некоторые примеры неисправностей, которые могут быть выявлены с использованием данного метода.

     6 Требования к персоналу


Если условия применения ультразвукового контроля далеки от идеальных (на результаты контроля может повлиять значительный фоновый шум), то важно, чтобы его выполнял персонал, обладающий достаточным опытом работ и прошедший необходимое обучение.

________________

Требования к квалификации и оценке персонала, осуществляющего контроль состояния и диагностирование машин с использованием ультразвуковых сигналов, установлены в [5].


Обученный и опытный персонал способен правильно применять методы экранирования, позволяющие уменьшить влияние фонового шума и обеспечивающие надежные результаты контроля.

     7 Оборудование для ультразвукового контроля


Обычно в целях ультразвукового контроля используют портативные энергонезависимые приборы, удерживаемые рукой оператора, что облегчает их применение на месте установки контролируемых машин. Применяют также стационарные системы, позволяющие проводить обработку данных в реальном масштабе времени.

Таблица 1 - Примеры применения метода ультразвукового контроля

Типы/элементы машин

Источник ультразвука

Утечки

Механические контакты

Электрические разряды

Теплообменники

AB

-

-

Бойлеры

AB

-

-

Конденсаторы

AB

-

-

Пневматическая система управления

AB

-

-

Клапаны

SB

-

-

Пароотделители

SB

-

-

Двигатели

-

SB

SB

Насосы

AB

SB

SB

Зубчатые механизмы

-

SB

-

Вентиляторы

-

SB

-

Компрессоры

AB

SB

SB

Конвейеры

-

SB

-

Коммутационное оборудование

-

AB

AB

Трансформаторы

-

SB

AB/SB

Изоляторы

-

-

AB

Распределительные коробки

-

-

SB

Размыкатели цепи

-

-

SB

Турбины

AB

SB

-

Генераторы

AB

SB

AB/SB

Система смазки

-

SB

-

Высокоскоростные подшипники

-

SB

-

Низкоскоростные подшипники

-

SB

-

AB - акустический ультразвук; SB - структурный ультразвук.


Такие системы позволяют вносить необходимые корректирующие действия для устранения аномалий в работе машин быстрее, чем это происходит при плановом обходе с ручным инструментом. Обычно применение методов обработки в реальном масштабе времени ограничено теми объектами, для которых при оценке состояния первоочередную роль играет амплитуда ультразвукового сигнала, а ложные показания маловероятны. Рекомендуется, чтобы измерительная система включала в себя прибор ультразвукового контроля, ультразвуковой преобразователь и наушники. Через наушники пропускают демодулированный выходной сигнал, что облегчает разделение одновременно действующих источников. Кроме того, это позволит выявить и исключить из общего собранного массива данные ненадлежащего качества. Измерительная система должна обеспечивать прием передаваемых по воздуху или по конструкции акустических волн в диапазоне свыше 20 кГц с их последующей демодуляцией их в слышимый сигнал, наблюдаемый на показывающем устройстве прибора и слышимый через наушники. Демодулированный сигнал сохраняет информацию о распределении амплитуд и частот в исходном ультразвуковом сигнале. Мощность сигнала обычно отображают в децибелах как L=20lgr, где r - отношение амплитуд.

Общая схема измерительной цепи, реализующая прием, усиление и демодуляцию (гетеродинирование) ультразвукового сигнала, показана на рисунке 1.


1 - предусилитель ультразвукового преобразователя; 2 - усилитель с переменным коэффициентом усиления; 3 - устройство демодуляции; 4 - смеситель сигналов; 5 - осциллограф; 6 - фильтр нижних частот; 7 - усилитель аудиосигнала; 8 - выход на наушники; 9 - линейный выход; 10 - детектор среднеквадратичного значения; 11 - цифровое устройство входа/выхода; 12 - регулятор коэффициента преобразования/частоты; 13 - кнопка сохранения данных; 14 - ЦПУ и блок цифрового управления; 15 - управление усилением сигнала; 16 - управление частотой; 17 - вход устройства преобразования; 18 - показывающее устройство

Рисунок 1 - Пример блок-схемы измерительного прибора