При строительстве линий электропередач, нефтяных и газовых трубопроводов, опор, колонн и мостов используют металлические конструкции, на которые распределяется вся нагрузка. От их качества во многом зависит долговечность и безопасность сооружения, поэтому необходим постоянный контроль состояния металлоконструкций, чтобы своевременно выявить возникающие дефекты и быстро предотвратить возможные аварии и другие проблемы в эксплуатации в будущем. Молодые ученые Пермского Политеха разрабатывают робота, который контролирует и обслуживает объект на месте. Встроенная система диагностики обеспечит высокую точность и достоверность результатов, что значительно облегчит работу сотрудников промышленных предприятий и в два раза повысит эффективность предотвращения чрезвычайных ситуаций.
Промышленные металлоконструкции / © wirestock, Freepik
Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030», а также по соглашению с Фондом содействия инноваций в рамках программы студенческий стартап. Металлоконструкции и важные металлические емкости на производстве проверяются на различные параметры, например, на геометрические размеры и форму, качество поверхности, наличие трещин, пустот и других дефектов в структуре. Контроль качества таких сооружений должен проводиться на всех этапах реализации: от создания до эксплуатации.
Для обнаружения внешних дефектов используют визуальный осмотр, который помогает определить, нет ли на изделии крупных повреждений, трещин и сколов. Но это очень затратный по времени и не особо эффективный процесс. А методы неразрушающего контроля, например, ультразвуковое исследование, позволяют обнаружить внутренние дефекты, такие как пустоты, включения посторонних соединений и другие аномалии в металлических объектах. Ультразвуковые волны проходят через тестируемую конструкцию и отражаются от внутренних дефектов, определяя их местоположение. В дальнейшем их можно проанализировать и исправить.
Студенты Пермского Политеха разрабатывают робота, который не только проведет контроль состояния таких изделий с помощью ультразвука и вибраций, но и обработает поверхности металлоконструкций от коррозии и легких механических повреждений. Автоматизированное устройство значительно упростит процесс проверки сооружений, сэкономит время, финансы и повысит эффективность предотвращения аварий более чем в два раза.
«Установленные магнитные колеса позволяют нашему роботу перемещаться по вертикальным и горизонтальным поверхностям металлических конструкций. С помощью камеры и антенны осуществляется связь с оператором и автономное управление. А аккумуляторы общей емкостью 200 Вт/ч обеспечивают до пяти часов работы», – рассказывает студент аэрокосмического факультета ПНИПУ Максим Шестаков.
В зависимости от поставленной задачи устройство оснащается датчиками ультразвукового (электромагнитно-акустического типа) или вибрационного контроля, которые проводят проверку внутренних дефектов емкостей и металлоконструкций. Также можно установить пульверизатор с резервуаром для антикоррозийной жидкости или электрический инструмент для механической обработки поверхностей.
Диагностировать и прогнозировать состояние объекта позволяет специальный датчик – электромагнитный акустический преобразователь (ЭМАП), он принимает и преобразовывает ультразвуковые волны. По словам политехников, такой инновационный подход к контролю качества инфраструктуры обеспечивает высокую точность и достоверность результатов диагностики.
«Наше изобретение полезно для нефтегазоперерабатывающих предприятий с большим количеством металлических емкостей, трубопроводов и платформ, требующих регулярного контроля и обслуживания. Компании, работающие в области производства и обработки металлов, также могут заинтересоваться роботом для проверки инфраструктурных объектов и оборудования. А строительные и подрядные фирмы – использовать его для металлических конструкций мостов, зданий и других сооружений», – объясняет студент аэрокосмического факультета ПНИПУ Белобородов Филипп.
Студенты ПНИПУ разработали робота, который выполняет не только функции неразрушающего контроля, но и обеспечивает обслуживание различных промышленных металлических сооружений. Это делает его более эффективным инструментом по сравнению с устройствами, специализирующимися только на одной функции. Разработка позволит своевременно и точно выявить дефекты важных объектов на производстве, что повлияет на их долговечность и предотвратит возможные аварии.
