Разработка вихретоковой системы поиска дефектов проволоки на прямоточном волочильном стане

Функциональная схема гот.dwg

Спецификация Узел контроля.dwg

Спецификация Узел маркировки.dwg

Узел контроля - Общий вид гот.dwg

размеры обеспечить при установке конструкции
Подключение электрической аппаратуры проводить
в соответствии с монтажной электрической схемой.
Не параллельность осей направляющих роликов
обеспечить не более 20

Маркировщик - Общий вид гот.dwg

При установки обеспечить параллельность направляющих
ролика маркеровщика и осей роликов стола контроля не более 20
Регулировка положения маркера осуществлять при настройке
системы с помощью специализированного винта крепления.
Предварительное натяжение пружины обеспечить путем подбора
и регулировкой хода якоря электромагнита
позиция 9 (смотри документацию на электромагнит).

Алгоритм проведения контроля гот.dwg

Алгоритм проведения
Программа и методика
На основании полученных данных принять
решение о годности контролируемого объекта
или проведении дополнительных мероприятий.
качества поверхности
Протянуть контролируемую
проволоку через датчик и закрепить
её конец на приемной бабине
маркировщик и датчик
Включить все элементы
и начать процесс контроля
Протянуть контролируемый
провод через датчик и закрепить
его конец на приемной бабине
Перед началом контроля
произвести исследование
подать питание к системе
Контроль работоспособности
и точности показаний

Принципиальная схема гот.dwg

контролируемой проволокой
проконтролированной проволокой

ДИПЛОМ.docx

Анализ системы прямоточного волочения проволоки на стане
1. Анализ технологического процесса волочения проволоки на прямоточном стане
2. Анализ систем поиска дефектов проволоки
3. Направление совершенствования системы поиска дефектов проволоки
4. Требования к системе поиска дефектов проволоки
Математический подход к решению задачи
1. Анализ методов поиска дефектов проволоки на прямоточном волочильном стане
2. Разработка математической модели системы поиска дефектов проволоки
Проектирование системы обнаружения дефектов проволоки
1. Разработка структурной схемы обнаружения дефектов
2. Выбор оборудования для системы управления дефектов проволоки
3. Разработка функциональной схемы
4. Разработка алгоритма работы системы поиска дефектов проволоки
5. Разработка программного обеспечения для системы поиска дефектов
Технико-экономические показатели внедрения системы
Доля производства длинномерных изделий таких как проволока сорт и т.п. в общем объеме выпуска стального проката составляет 10 12 % (или в целом по России до 10 млн. тоннгод). Металлическая проволока являясь основной продукцией метизного передела находит применение практически во всех отраслях промышленности и хозяйственной деятельности. Основным способом ее производства является волочение через монолитные либо роликовые волоки реже холодная либо теплая прокатка в двух- и многовалковых калибрах.
Основным направлением развития проволочного передела в XXI веке является применение ресурсосберегающих технологий позволяющих не только интенсифицировать технологический процесс повышать экономическую эффективность производства но и получать продукцию с заданными физико-механическими свойствами. Неоспоримым достоинством процесса прокатки перед волочением являются более высокие скорости обработки меньшие энергозатраты при производстве отсутствие ограничений суммарных и единичных обжатий обусловленных прочностью переднего конца проволоки. В свою очередь проволока полученная при волочении обладает более точными геометрическими размерами что существенно сказывается на качестве изготавливаемых из нее метизных изделий.
Объединить достоинства указанных процессов возможно при их совмещении в единой технологической линии. Так одним из наиболее перспективных агрегатов для производства металлической проволоки являются совмещенные прокатно-волочильные станы имеющие в своем составе две последовательно расположенные секции – прокатную и волочильную. Оригинальным решением позволяющим не только упростить оборудование и тем самым снизить капитальные и эксплуатационные затраты но существенно повысить к.п.д. процесса прокатки за счет использования резерва сил трения в очагах деформации является применение в непрерывной трехклетевой прокатной секции промежуточной неприводной клети. Энергия необходимая для деформации металла в такой клети подводится только посредством обрабатываемого металла путем подпора со стороны предыдущей и натяжения со стороны последующей клетей. Волочильная секция имея прямоточную схему передачи металла позволяет наиболее полно использовать достоинства процесса волочения. Кроме того повысить производительность стана позволяет реализация непрерывного съема проволоки. Стан имеет в своем составе двухкатушечный намоточный аппарат с параллельным размещением вертикально расположенных катушек осуществляющий автоматический переброс проволоки с заполненной катушки на пустую и тем самым обеспечивающий непрерывную работу всего агрегата.
Технологическая линия вновь создаваемого агрегата – совмещенного прокатно-волочильного стана объединяет три группы электромеханических систем имеющих принципиально новые взаимосвязи в непрерывном технологическом процессе. Очевидно что при создании такого стана первоочередной задачей является разработка автоматизированных электроприводов учитывающих весь комплекс принципиально новых взаимосвязей конструктивных особенностей механизмов объекта и обеспечивающих как выполнение всех технологических требований так и его безаварийную работу в целом.
Целью работы является разработка разработка вихретоковой системы поиска дефектов проволоки на прямоточном волочильном стане.
Достижение поставленной цели потребовало решения следующих основных задач:
–Провести анализ системы прямоточного волочения проволоки на стане.
–Провести анализ систем поиска дефектов проволоки.
–Рассмотреть направление совершенствования системы поиска дефектов проволоки.
–Рассмотреть требования к системе поиска дефектов проволоки.
–Разработать математическую модель системы поиска дефектов проволоки.
–Спроектировать систему обнаружения дефектов проволоки.
–Рассчитать технико-экономические показатели внедрения системы.
АНАЛИЗ СИСТЕМЫ ПРЯМОТОЧНОГО ВОЛОЧЕНИЯ ПРОВОЛОКИ НА СТАНЕ
В каждой отрасли имеются задачи которые связанны с соединением металлических деталей: получение надежных металлоконструкций соединение труб большого диаметра соединения различных деталей и механизмов а также другие задачи которые сможет решить только сварка.
Проволока из нержавеющей стали чаще всего используется для сварки конструкций из различного нержавеющего проката так как такие изделия не могут вариться обычными электродами из черного металла потому что это может привести к изменению химического состава на границе свариваемых деталей и соответственно к серьезному ухудшению качества шва по сравнению со свойствами соединяемых деталей. Проволока нержавеющая сварочная обычно используется как в специальных катушках которые позволяют подавать ее точно и дозировано так и бухтами.
Технологический процесс волочения проволоки на прямоточном волочильном стане включает в себя следующие операции:
–размотка катанки диаметром 65-160 мм;
–волочение на 8-ми кратном волочильном стане;
–намотка проволоки на катушку;
–приемка и испытание.
Размотка катанки (подката) диаметром 650-160 мм
К разматывающему устройству волочильного стана катанка диаметром 650-70 мм и подкат диаметром 80-160 мм доставляется после операции травления и подготовки поверхности к волочению в соответствии с ТИ ММК-МЕТИЗ-К.ПР-17 и ТК ММК-МЕТИЗ-К.ПР-48.
Мотки катанки (подката) подлежащие волочению навешиваются на размоточное устройство с помощью кран-балки управляемой с пола. Грузоподъемность кран-балки — 5 т. Строповка осуществляется в соответствии с альбомом схем (карт) складирования строповки и транспортировки по сталепроволочно-канатному цеху СПО-4 (№ 14.1252.00; инв.307-4468).
Перед задачей катанки (подката) волочильщик обязан проверить наличие маркировочного ярлыка на каждом мотке. Маркировочные ярлыки должны сохраняться до полной выработки. С обеих сторон каждого мотка удалить дефектные концы длина которых указана в соответствующих нормативных документах на катанку (подкат).
Размотка катанки (подката) осуществляется с горизонтального разматывающего устройства SVO30 + CSP30. Устройство включает в себя размотку (SVO) и толкатель мотков (CSP).
Максимальная загрузка разматывающего устройства – 5 т. Максимальная скорость подачи катанки с разматывающего устройства – 25 мсек (150 ммин).
Размотка состоит из стальной конструкции расположенной горизонтально. Размотка катанки (подката) осуществляется за счёт силы волочильного стана.
Толкатель разматывающего устройства должен свободно передвигать моток катанки (подката) максимального веса 3 тонны по всей длине балки скольжения от позиции загрузки до позиции размотки мотка.мотка указана на маркировочном ярлыке предприятия-изготовителя. Толкатель мотков оснащён двумя «лапами» с гидравлическим приводом которые поочерёдно обеспечивают непрерывную размотку. Одна «лапа» приводимая в движение двигателем толкает проволоку к волочильной машине.
Вращающееся плечо обеспечивающее размотку катанки (подката) с мотка должно быть укомплектовано сменными роликами которые позволяют разматывать моток как с правой так и с левой намоткой.
Разматывающее устройство позволяет выполнить весь комплекс операций по загрузке мотка передвижению сварке нового мотка с мотком находящимся в работе без останова работы волочильного стана.
Волочение проволоки на прямоточном волочильном стане
Перед началом работы волочильщик должен заполнить доску задания где указать: НД на проволоку (проволоку-заготовку) номер плавки содержание углерода диаметр катанки (подката) и готовой проволоки (проволоки-заготовки) дату.
Волочение проволоки осуществляется на 8-ми кратном волочильном стане с необходимым количеством протяжек с целью получения заданного диаметра и требуемых физико-механических свойств.
Для обвода исключённых из работы блоков на всех блоках установлены обводные ролики.
Волочение должно производиться с обязательным охлаждением волок и барабанов.
Внутренняя поверхность барабана охлаждается специальной системой охлаждения. Для более эффективного охлаждения обеспечивается максимальный контакт поверхности барабана с водой.
Охлаждение проволоки на тяговых блоках осуществляется с помощью электровентиляторов. Вентиляторы создают направленные воздушные потоки для обдува намотанной проволоки исключая её нагрев до высоких температур.
Рабочая температура фильер поддерживается эффективной системой охлаждения. Главный трубопровод подачи воды в систему снабжён клапаном ручного управления который волочильщик должен открыть перед пуском стана.
Непосредственно на входе в систему труба разделяется на две секции потоки в каждой из которых регулируются электропневматическими клапанами. Электропневматический клапан контура охлаждения фильер открывается для свободной циркуляции воды в момент пуска и перекрывает поступление воды спустя одну минуту после остановки оборудования.
Перед волокодержателем расположены направляющие ролики которые предназначены для установки правильного направления проволоки во избежание трения которое может вызвать её износ.
Для поддержания заданного натяжения используется сенсорный ролик. Ось сенсорного ролика соединена с датчиком который передаёт электрический сигнал для регулировки скорости двигателя. Регулировка производится автоматически датчиком который всегда стремится остаться в среднем положении позволяя оптимизировать прохождение проволоки без трения и излишнего натяжения. Операция настройки выполняется либо во время процесса волочения либо при запускеостановке стана.
Волочение проволоки производится на твёрдосплавных волоках. Волоки подбираются волочильщиком согласно маршрутам волочения в соответствии с ТК ММК-МЕТИЗ-К.ПР-114. Волоки должны устанавливаться без перекоса должны быть отрегулированы и обеспечивать волочение в соответствии с требованиями НД по качеству намотки и поверхности проволоки.
Стандартный держатель фильеры (волокодержатель) состоит из двух изолированных секций: одна предназначена для смазочного материала вторая – для размещения фильеры.
Волокодержатель может использоваться при широком спектре различных настроек в трёх плоскостях с применением соответствующих винтов. Таким образом обеспечивается необходимая регулировка центрирования проволоки.
При изготовлении проволоки-заготовки для армирования предварительно напряженных железобетонных шпал для получения прямолинейности на готовой проволоке (прокате) необходимо произвести регулировку таким образом чтобы при укладывании проволоки-заготовки на горизонтальную поверхность виток находился в одной плоскости.
Допускается отклонение конца витка от плоскости не более чем на 170 мм. Замер производится металлической линейкой по ГОСТ 427.
Секция для смазочного материала должна быть заполнена необходимым объёмом смазки при этом проволока должна быть полностью погружена в неё особенно со стороны фильеры. В качестве смазочного материала используется смазка СВС-У; TECNOLUBRE и др.
В процессе волочения волочильщик обязан контролировать:
–состояние охлаждения волочильного инструмента и барабанов водой и воздухом. Волочение без охлаждения волок и барабанов категорически запрещается;
–качество поверхности готовой проволоки;
–диаметр проволоки по протяжкам;
–скорость волочения (скорость волочения должна соответствовать требованиям ТК ММК-МЕТИЗ-К.ПР-114).
Панель управления снабжена средствами управления и визуального контроля.
Жидкокристаллический дисплей SIEMENS с клавиатурой IР65 показывает:
–исключённые из работы блоки;
–потребляемую мощность в реальном времени;
–аварийные линейные сигналы и описание;
–счётчик метров и сумматор метров;
–настройку линейной скорости и действительные показания;
–автоматический контроль накопления витков;
–заполнение катушки.
Дополнительно в электронное оборудование включён лазерный прибор для контроля диаметра готовой проволоки (проволоки-заготовки).
Сварка концов катанки (подката) и концов проволоки-заготовки при обрыве в процессе волочения осуществляется в соответствии с требованиями ТИ 176-МТ.ПР-15. Сварка производится на сварочной стыковой машине DSH 180. Для повышения прочностных и пластических свойств сварного шва рекомендуется при сварке концов подката и концов проволоки-заготовки при обрыве диаметром свыше 90 мм на отторцованном конце формировать фаску (30÷50) мм под углом ~ 45°.
Наличие сварных соединений на готовой проволоке не допускается.
Блоки волочильного стана оснащены механическими держателями с пневмоприводом которые при каждом останове зажимают проволоку в блоке предотвращая ослабление натяжения проволоки. При включении стана захват отпускает проволоку автоматически.
После чистового барабана для перераспределения остаточных напряжений по поперечному сечению проволоки установлено двухплоскостное рихтовальное устройство.
Рихтовальное устройство состоит из набора роликов расположенных горизонтально и вертикально. Это устройство обеспечивает выравнивание проволоки перед последующей операцией намотки на катушки.
Ролики должны вращаться и на их поверхности не должно быть порезов.
Проволока должна быть серого цвета не допускается осветление поверхности (обдир).
Намотка проволоки на катушку
Намотка проволоки на катушку осуществляется равномерно с заданным натяжением проволоки метражом намотки и шагом укладки на горизонтальном намоточном устройстве BU 1400.
Максимальная скорость намотки 12 мсек (720 ммин).
Фиксация катушки в намоточном устройстве осуществляется посредством двух вертикальных цапф одна из которых установлена стационарно а другая может перемещаться в вертикальной плоскости для зажима или освобождения установленной катушки.
Механизированная траверса обеспечивает равномерную послойную укладку проволоки на катушке при намоте и состоит из шкива перемещающегося вдоль катушки и привода. Шкив движется со скоростью зависящей от диаметра проволоки.
Намоточное устройство оснащено пневматическим зажимом проволоки которое удерживает проволоку при неработающем оборудовании. Зажим срабатывает автоматически в момент останова намоточного устройства.
Намоточное устройство предназначено для работы с катушками различного диаметра поэтому оно оснащено подъёмным механизмом который позволяет совмещать втулку катушки с захватами таким образом центрируя катушки меньшего диаметра.
Извлечение полной катушки производится с помощью специального механизма который выкатывает катушку.
Транспортировка катушки осуществляется с помощью кран-балки управляемой с пола. Грузоподъемность кран-балки - 5 т. Строповка осуществляется в соответствии с альбомом схем (карт) складирования строповки и транспортировки по сталепроволочно-канатному цеху СПО-4 (№ 14.1252.00; инв.307-4468).
Качество намотки должно обеспечивать свободную без «затяжек» и рывков смотку проволоки от начала до конца катушки. Намотка проволоки на затоваренные катушки категорически запрещается.
Известен «Способ вихретокового контроля и устройство для его осуществления» (Пат. 2365910 )основан на использовании вихретокового преобразователя в виде параллельного колебательного контура который устанавливают в зоне контроля и периодически формируют в колебательном контуре собственные затухающие колебания по величине затухания судят об изменениях физико-механических параметров контролируемого объекта при этом колебательный контур периодически подключают к заряженному разрядному конденсатору для формирования в параллельном колебательном контуре собственных затухающих колебаний величину затухания переходного процесса измеряют путем детектирования фильтрации и интегрирования сигнала переходного процесса возникающего в контуре после каждого подключения его к разрядному конденсатору после окончания переходного процесса колебательный контур отключают от разрядного конденсатора после чего разрядный конденсатор подключают через зарядный резистор к источнику стабильного постоянного напряжения и вновь медленно заряжают разрядный конденсатор до напряжения источника.
Достоинство: повышение чувствительности и точности уменьшение потребляемой электрической мощности и более простая реализация схемы.
Недостатки: контроль исключительно малых объектов.
Известен «Вихретоковый дефектоскоп для контроля длинномерных проводящих изделий» (Пат. 2397486)который содержит последовательно соединенные генератор переменного тока вихретоковый дифференциальный преобразователь (ВТП) проходного типа компенсатор начальной ЭДС усилитель высокой частоты амплитудно-фазовый детектор фильтр нижних частот предварительный усилитель низкой частоты фильтр верхних частот регулируемый усилитель низкой частоты пороговое устройство блок управления сортировкой фазовращатель источник постоянного тока и соленоид причем генератор связан со вторым входом компенсатора напрямую а со вторым входом амплитудно-фазового детектора через фазовращатель при этом дефектоскоп дополнительно снабжен второй дифференциальной парой измерительных обмоток смещенной по оси ВТП на заданное расстояние аналого-цифровым преобразователем (АЦП) с помощью которого производится измерение выходных сигналов программно-управляемым микропроцессором вторым измерительным каналом состоящим из последовательно соединенных компенсатора начальной ЭДС усилителя высокой частоты амплитудно-фазового детектора фильтра нижних частот предварительного усилителя низкой частоты фильтра верхних частот регулируемого усилителя низкой частоты фазовращателя включенного между вторым выходом генератора и вторым входом дополнительного амплитудно-фазового детектора микропроцессор также связан по адресным шинам и шинам данных с генератором двумя фазовращателями двумя фильтрами верхних частот двумя регулируемыми усилителями низкой частоты АЦП пороговым устройством и блоком управления сортировкой.
Достоинство: повышение помехозащищенности дефектоскопа.
Недостатком такой системы является является её повышенная сложность и как следствие недостаточная надежность.
Известен «Цифровой вихретоковый дефектоскоп» (Пат. 2411517) содержит последовательно соединенные генератор и вихретоковый преобразователь подключенный к каналам измерения амплитуды и фазы выходного напряжения вихретокового преобразователя два преобразователя аналог-код подключенные к выходам каналов измерения амплитуды и фазы выходы преобразователей аналог-код присоединены ко входам логической схемы. Цифровой вихретоковый дефектоскоп снабжен переключателем соединенным входами с выходами логической схемы а выходами - с запоминающим устройством и сравнивающим устройством причем выходы сравнивающего устройства соединены с входами дисплея.
Достоинства: обеспечивает повышение точности и достоверности контроля сварных соединений за счет создания условий для проведения градуировки цифрового вихретокового дефектоскопа по эталонным образцам качественных и дефектных точечных сварных соединений изделий из немагнитных металлов
Недостаток :Не может быть использован для дефектоскопии проволокит.к. предназначен для для дефектоскопии точечных сварных соединений из немагнитных металлов.
Известна статья Янгирова И. Ф. "Математическая модель датчика неразрушающего контроля". В работе описывается оригинальная конструкция электромагнитного преобразователя для неразрушающего контроля с повышенной избирательностью и разрешающей способностью к дефектам ферромагнитного
изделия. Разработана математическая модель датчика дефектоскопии с аналитическим расширением что позволяет создать инженерную методику расчета. Достоинством описываемого датчика является значительная точность контроля дефектов но данный датчик может использоваться исключительно в узкой области контролируемых материалов что не достаточно для проектируемой системы.
Из всех выявленных технических решений для совершенствования системы поиска дефектов проволоки лучшим является «Вихретоковый дефектоскоп и способ его настройки» (Пат.2073232) состоящий из последовательно соединенных автогенератора параллельный колебательный контур которого содержит вихретоковый преобразователь и конденсатор детектора и индикатораотличающийся тем что в него введены переменный резистор и катушка индукционности причем первая ветвь параллельного колебательного контура образована параллельно соединенными вихретоковым преобразователем и переменным резистором последовательно которым подключен конденсатор а вторая етвь состоит из катушки индуктивности. Обе ветви находятся в контролирующих элементах которые при помощи двигателя совершают в процессе контроля вращения на 360 . Основным преимуществом датчика является высокаячувствительность к небольшим поверхностным продольным дефектам. Это происходит за счет уменьшения размеров датчика и зоны контроля. Таким образом увеличивается относительный сигнал от дефекта. Следовательно вращающиеся датчики обнаруживают дефекты которые не могут обнаружить проходные датчики даже на пределе своей чувствительности. Так же данная система обладает значительной скоростью контроля до 50 ммин и возможностью вести контроль за проволокой.
Данное техническое решение может быть использовано при разработке вихретоковой системы поиска дефектов проволоки на прямоточном волочильном стане.
Разработаем требования к системе.
Технические требования.
Система поиска дефектов проволоки должна обеспечивать:
–автоматическую стыковкурасстыковку необходимого преобразователя;
–сканирование поверхности проволоки по заданной траектории;
–отслеживание текущих координат рабочих преобразователей в реальном времени;
–включение автоматической сигнализации дефекта (АСД);
–анализ результатов контроля и запись в архив.
Технические параметры вихретокового режима:
Рабочий диапазон - 50кГц-5МГц;
Чувствительность контроля- Обнаружение трещин протяженностью не менее 3 мм с раскрытием в пределах от 005 до 1 мм
Удельная электропроводность: Вихретоковый контроль материалов с удельной электропроводностью (04-40)*106 Смм
Визуализация : Цветовая индикация дефектных участков контроля;
Управление: Наличие звуковой и световой сигнализации при обнаружении дефекта(ов) электропроводностью (04-40)*106 СМм.
Время непрерывной работы – неограниченно.
Конструктивные требования.
Массогабаритные характеристики составных частей системы должны быть минимальны.
Конструкция составных частей системы должна быть пыле-брызгозащищенной.
Требования к сырью и исходным материалам.
В конструкции системы поиска дефектов проволоки должны максимально применяться материалы смазки краски в соответствии с ОСТ 83-3793-77 ОСТ 383-5688-74 ОСТ 3-1928-73 ОСТ 3-942-80 ОСТ 3-3368-76.
Номенклатура применяемых сортов и типов материалов должна быть минимальной.
Требования к прочности устойчивости устройства к воздействию внешних факторов.
Система поиска дефектов проволоки должна функционировать и сохранять свои параметры при воздействии:
–изменения температуры окружающей среды от минус 400С до +400С при относительной влажности воздуха не более 95%;
–вибрации частотой 50 Гц и 250 Гц с максимальным ускорением 50 мс2.
–ударов многократного действия с максимальным ускорением 100 мс2 при длительности воздействия 5-20 мс. Количеством ударов – 10000.
–влажной тепловой среды в течении 4 суток при температуре (40±2)°C и относительной влажности воздуха (95±3) %.
Требования к надёжности и долговечности.
Вероятность безотказной работы 095 за 1000 часов.
Назначенный срок службы – 10 лет.
Изделие в упаковке должно допускать транспортирование всеми видами транспорта.
МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ
иды дефектов причины образования и способы устранения при изготовлении проволоки на прямоточном волочильном стане приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Виды дефектов причины образования и способы устранения
Виды дефектов или возможные неполадки
Причины образования или причины неисправности
Способы устранения предотвращения
наличие на поверхности рисок блестящая светлая поверхность
- неудовлетворительная подготовка поверхности катанки (подката) к волочению
- моток катанки (подката) заменить;
- повторить операцию травления
- некачественный волочильный инструмент;
овальность отклонения по диаметру
- выработана выходная волока
заменить выходную волоку
неравновесность свертывание витков в «восьмерку»
- не настроено рихтующее устройство
- нарушена центровка волок
-настроить рихтующее устройство;
некачественная намотка
неисправность механизма укладчика
устранить неисправность
несоответствие по механическим свойствам
–смешение марок сталей;
- определить содержание углерода;
- провести выбор заготовки (катанки подката) в соответствии с ТД
Дефектоскопия - это область знаний которая охватывает теорию
методы и технические средства определения дефектов в материале
контролируемых объектов например в материале деталей машин и
элементов металлоконструкций. Дефектоскопия является составной частью
диагностики технического состояния оборудования и его составных частей.
Связанные с выявлением дефектов в материале элементов оборудования
работы совмещаются с ремонтами и техническим обслуживанием или могут
выполнятся самостоятельно в период технического осмотра. Для выявления
скрытых дефектов в конструкционных материалах используются методы
неразрушающего контроля (дефектоскопии).
Вихретоковый метод неразрушающего контроля
Вихретоковый контроль — один из методов неразрушающего
контроля изделий из токопроводящих материалов. Он основан на анализе
взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным
полем вихревых токов наводимых в объекте контроля этим полем.
Вихретоковый метод контроля основан на анализе взаимодействия
внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых
токов которые наводятся возбуждающей катушкой в электропроводящем
объекте контроля (ОК) этим полем. В качестве источника электромагнитного
поля чаще всего используется индуктивная катушка (одна или несколько)
называемая вихретоковым преобразователем (ВТП).
Преимущество вихретокового контроля заключается в том что его
можно проводить без контакта преобразователя и объекта. Их
взаимодействие происходит на расстояниях которые являются достаточными для свободного движения преобразователя относительно
объекта. Поэтому этими методами можно получать хорошие результаты
контроля даже при высоких скоростях движения объектов.
К его преимуществам также относится высокая чувствительность к
микроскопическим дефектам которые находятся на поверхности либо в
непосредственной близости от исследуемого участка металлического
объекта. Вихретоковый метод неразрушающего контроля для многих
привлекателен ещ и относительно высокой скоростью проведения. Даже
если объект имеет сложную геометрию или он находится в труднодоступном
месте такой контроль вполне возможен и эффективен.
Еще одним достоинством ВТК является его многопараметровость то
есть сигнал с ВТП нест в себе информацию о большом количестве
параметров объекта контроля.
Недостатком вихретокового метода неразрушающего контроля
является возможное искажение одного параметра другими. Вихретоковый
метод неразрушающего контроля возможно применять только для контроля
электропроводящих изделий эти методы характеризуются малой глубиной
контроля связанной с особенностями распространения электромагнитных
волн материалом подконтрольного объекта.
Магнитные методы неразрушающего контроля
Магнитные методы неразрушающего контроля основываются на
анализе взаимодействия контролируемого объекта с магнитным полем и
применяются для обнаружения внутренних и поверхностных дефектов
объектов изготовленных из ферромагнитных материалов.
Основными магнитными методами НК являются магнитопорошковый
магнитных суспензий индукционный и магнитографический метод.
Магнитные методы используют для измерения толщины
неферромагнитного покрытия на ферромагнитном основании; дефектоскопии
поверхностных и подповерхностных участков ферромагнитных материалов;
получения информации о магнитной проницаемости и е изменении которая
зависит от напряженности магнитного поля.
Радиоволновой метод неразрушающего контроля
Радиоволновый контроль - это определение методами и средствами
измерительной техники на сверхвысоких частотах фактических
характеристик и параметров объекта контроля. Полученная при этом
информация дат возможность объективно судить о фактическом состоянии
исследуемых изделий и материалов.
Физической основой радиоволнового контроля на СВЧ является
взаимодействие электромагнитных волн диапазона СВЧ с объектом
контроля. Поэтому возможности и ограничения РВК зависят от вида и
относительной интенсивности такого взаимодействия которое может быть
установлено экспериментально с помощью методов и средств измерений на
Радиационный метод неразрушающего контроля
Радиационный неразрушающий контроль – это вид неразрушающего
контроля основанный на регистрации и анализе ионизирующего излучения
после взаимодействия с контролируемым объектом. (ГОСТ 24034 «Контроль
неразрушающий радиационный. Термины и определения»). Основой
радиационных методов контроля является получение дефектоскопической
информации об объекте контроля при помощи ионизирующего излучения
прохождение которого через вещество сопровождается ионизацией атомов и
При помощи радиационных методов контроля выявляются трещины
непровары непропаи включения поры подрезы и другие дефекты. Результаты контроля наглядны поэтому по сравнению с другими МНК при радиационном контроле легче определить вид дефекта. Обычно не требуется
высокая чистота поверхности сварных швов и изделий можно
контролировать сравнительно большие толщины.
К недостаткам радиационных методов прежде всего относится
вредность для человека в связи с чем требуются специальные меры
радиационной безопасности а именно: экранирование увеличение
расстояния от источника излучения и ограничение времени пребывания
оператора в опасной зоне. Кроме того радиационные методы не эффективны
при выявлении несплошности малого раскрытия (трещины непровары)
расположенные под углом более 7 12° к направлению просвечивания
метод малоэффективен для угловых швов.
Тепловой метод неразрушающего контроля
Тепловой метод неразрушающего контроля является самым
современным высокоэффективным и перспективным направлением в
диагностике состояний и свойств разнообразных объектов.
Метод теплового контроля позволяет осуществлять своевременное
высокоточное оперативное информативное и непрерывное наблюдение за
исправностью исследуемых объектов. Тепловой метод контроля основан на
таких физических явлениях как тепловые поля и инфракрасные источники
тепла по которым можно диагностировать наличие внешних или внутренних
Характер избыточного температурного поля позволяет точно показать
специфику нарушения состояния исследуемого объекта и позволит вовремя
принять необходимые меры по предотвращению неисправностей.
Преимуществами теплового контроля являются: дистанционность
высокая скорость обработки информации; высокая производительность
испытаний; высокое линейное разрешение : возможность контроля при однои двустороннем подходе к изделию; теоретическая возможность контроля
любых материалов; многопараметрический характер испытаний;
возможность взаимодополняющего сочетания ТНК с другими видами
неразрушающего контроля; сочетаемость со стандартными системами
обработки информации; возможность поточного контроля и создания
автоматизированных систем контроля и управления технологическими
Недостатками теплового контроля являются:
Недостатки жидких кристаллов: Контактный характер Ограниченный
диапазон чувствительности (5 10°C) Необходимость предварительной
подготовки поверхности а также последующей очистки.
Оптический метод неразрушающего контроля
Оптический вид НК основывается на наблюдении или регистрации
параметров оптического излучения взаимодействующего с контролируемым
объектом. Широко применяется благодаря большому разнообразию способов
получения первичной информации.
Ультразвуковой метод неразрушающего контроля
Ультразвуковая дефектоскопия — метод основанный на исследовании
процесса распространения ультразвуковых колебаний с частотой 05 — 25
МГц в контролируемых изделиях с помощью специального оборудования —
ультразвукового преобразователя и дефектоскопа. Является одним из самых
распространенных методов неразрушающего контроля.
Главным преимуществом ультразвукового контроля является то что он
не разрушает и не повреждает исследуемый образец. Также с помощью
ультразвукового контроля возможно проводить контроль изделий из
разнообразных материалов как металлов так и неметаллов. Кроме того
данный метод имеет высокую скорость исследования при низкой стоимости
и опасности для человека по сравнению например с рентгеновской
дефектоскопией и имеет высокую мобильность ультразвукового
Как правило при ультразвуковой дефектоскопии нельзя узнать о
реальных размерах дефекта лишь о его отражательной способности в
направлении приемника. Эти величины коррелируют но не для всех типов
дефектов. Также некоторые дефекты практически невозможно выявить
ультразвуковым методом в силу их характера формы или расположения в
Практически невозможно производить достоверный ультразвуковой
контроль металлов с крупнозернистой структурой таких как чугун или
аустенитный сварной шов (толщиной свыше 60 мм) из-за большого
рассеяния и сильного затухания ультразвука. Кроме того затруднен контроль
малых деталей или деталей со сложной формой. Также затруднителен
ультразвуковой контроль сварных соединений из разнородных сталей
(например аустенитных сталей с перлитными сталями) из-за крайней
неоднородности металла сварного шва и основного металла.
Основной задачей рациональной организации поиска дефектов является сокращение времени и средств затрачиваемых на поиск. Это возможно при создании достаточно совершенных алгоритмов поиска. Начальный этап алгоритмизации поиска заключается в разбиении СТС на функциональные подсистемы далее анализируются математическая модель и характер влияния неисправностей в подсистемах различного уровня на их работоспособность то есть диагностическая модель.
При разработке вихретоковых преобразователей (ВТП) для контроля изделий прерывистой формы представляет интерес анализ взаимодействия поля ВТП с несколькими протяжёнными изделиями ограниченных размеров. При теоретических исследованиях с достаточной для практических расчётов точностью такие изделия можно представить в виде электропроводящих эллиптических цилиндров.
Рисунок 2.1 Расчётная модель в виде двух бесконечно
длинных эллиптических цилиндров находящихся в
однородном квазистационарном магнитном поле ВТП
Рассматривается задача о двух бесконечно длинных эллиптических
цилиндрах с параллельными осями 0Z1 0Z2 электропроводностями 1 2 магнитными проницаемостями 1 2 расположенных в однородном квазистационарном магнитном поле ВТП Н=Ноеjt направленном по
нормали к осям цилиндров (рис. 2.1). Но напряжённость поля – угловая частота.
Требуется определить параметры вторичного поля (поля вихревых токов). Строгое решение задачи по расчёту электромагнитного поля от воздействия двух или большего числа контролируемых объектов может быть получено на основе использования классического метода разделения переменных в сочетании с теоремами сложения для гармонических функций [1 2]. Применим этот метод для решения поставленной задачи. Вследствие линейности рассматриваемых сред векторный потенциал поля вне цилиндров
можно представить в виде
где Ар1 Ар2 – векторные потенциалы поля вихревых токов (вторичного поля) первого и второгоцилиндров;
A0=0 fH0chcos– векторный потенциал однородного магнитного поля записанный в системе координат эллиптического цилиндра .
Свяжем с каждым из цилиндров локальныесистемыкоординат эллиптического цилиндра (1 1 Z1) (2 2 Z2) с центрами 01 и 02. С учётом бесконечной аксиальной длины цилиндров.
кi2 =-jii i i – магнитная проницаемость и электропроводность i-ого цилиндра f – межфокусное расстояние эллиптических цилиндров.
В уравнениях под А понимается z-ый компонент векторного потенциала остальные компоненты которого равны нулю в силу бесконечной длины цилиндров. Для однозначного определения полей в системе уравнений необходимо добавить условия на границе раздела сред и на
где 0i – координата поверхности i-ого цилиндра.
Решения уравнений не имеющие особенностей в объёмах рассматриваемых тел и удовлетворяющие условию на бесконечности имеют
где q – функции Матье n-ого порядка.
Из сравнения отдельных тригонометрических составляющих в силу ортогональности тригонометрическихфункций следует что в решении данной системы существуют только члены рядов с индексом n=1.
Коэффициенты a b определяются из следующей системы уравнений:
Полученные результаты могут использоваться для вихретоковой системы поиска дефектов проволоки на прямоточном волочильном стане.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ ПРОВОЛОКИ
Разрабатываемая система предназначена для увеличения скорости проверки качества проволоки.
Конструкция установки состоит из: двигателя который наматывает проверяемую проволоку тем самым протаскивая его через чувствительный элемент.
Задача контроля состоит в обнаружении поверхностные и подповерхностные дефектов в проволоке.(выявление дефектов типа волосовин в холоднотянутой проволоке).
В рассматриваемом варианте возможно использовать один принцип обнаружения возможных повреждений: вихретоковый.
Вихретоковый метод основан на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля этим полем то есть вихревые токи могут появляться только в поврежденных местах. Данный метод позволяет проводить контроль с необходимой точностью большим КПД возможно применение бесконтактного способ контроля более дешево в обслуживании более компактно в отношении габаритов но более дорого в отношении покупки датчика (данный недостаток перекрывается стоимостью обслуживания химического метода). Вихретоковые методы традиционно охватывают полосу частот примерно до 10 МГЦ - с дифференциальными катушками - обычно используются для контроля дефектов поверхности. Полуфабрикаты типа проволоки прутков и труб контролируются на местные дефекты в форме трещин и отверстий с помощью проходных катушек.(Рис.3.1)
Рисунок 3.1 - Контроль с помощью проходной катушки вихретокового датчика
В приборах с проходными датчиками контролируемая продукция проходит через индуктивную катушку датчика возбуждаемую переменным током заданной частоты. В результате этого в материале объекта контроля наводятся вихревые токи. Несплошность или дефект вызывают изменения в распространении вихревых токов которые выявляются прибором и демонстрируются пользователю. Используются абсолютные или дифференциальные датчики а также их комбинация. Как правило приборы с проходными датчиками применяются для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов в продукции с постоянным сечением в том числе для выявления дефектов сварных швов. Эти дефекты аналогичным образом могут выявляться с помощью накладных или сегментных датчиков зона контроля которых ограничивается частью окружности например зоной сварного шва.
Сегментный датчик реализует метод вихретокового сканирования (Рисунок 3.2)
Рисунок 3.2 - Сканирование полуфабриката вихретоковым методом
В работе используется схема где контролируемую проволокумпротягивают через вихретоковый датчик данные о повреждении передаются на счетчик который отправляет сигнал на маркировщик (краскоотметчик). (Рисунок 3.3)
Рисунок 3.3 - Структурная схема системы контроля
На рисунке цифрами обозначены:1-Блок контроля ; 2-Принтер распечатки протоколов контроля ; 3-Бабины с проволокой ; 4-Вихретоковый датчик с проходной катушкой; 5-Маркер(краскоотметчик). На рисунке также отображены поддерживающие и центрирующие ролики. Краскоотметчик используется для автоматической маркировки выявленных дефектов материала.
Подобная схема контроля реализована например в дефектоскопе ERIC VI фирмы Magnetic Analysis Corporation (Рисунок 3.4)
Дефектоскоп ERIC VI установленный в линии контроля прутков из нержавеющей стали. На переднем плане показаны датчики механизм транспортировки и катушка для намагничивания. Над дефектоскопом ERIC установлен прибор для сортировки продукции.
Вихретоковые дефектоскопы ERIC VI отображают сигналы контроля и пороговые уровни обеспечивающие регулировку в широких пределах частоты фазы и фильтрации позволяющие легко сохранять и вызывать из памяти неограниченное количество настроек.
Рисунок 3.4 - Дефектоскоп ERIC VI фирмы Magnetic Analysis Corporation
Предлагаются стандартные датчики от 32 мм до 191 мм различной конфигурации включая квадратные прямоугольные шестигранные и накладные (секторные) катушки. В зависимости от выбора датчика скорость контроля может быть в переделах 03-1 500 ммин. С помощью специальных датчиков можно контролировать объекты с высокой температурой.
Вихретоковые датчики – это современные контроллеры работающие по принципу изменения индуктивности электромагнитного поля. Вихретоковые датчики представляют собой систему состоящую из следующих компонентов:
-держатели датчика в виде катушек предназначены для контроля круглого материала из неферромагнитных металлов с подобранные под диаметр направляющими втулки сделанные из диэлектрика(пластика) с несколько меньшим диаметром обеспечивают защиту для катушки;
-удлинительный кабель ;
-электронный драйвер который генерирует магнитное поле и фиксирует необходимые показатели .
При неблагоприятных условиях на линии : провис проволоки прутка и т.п. возможно применение дополнительных роликовых направляющих в узле датчика контроля.(Рисунок 3.5)
Рисунок 3.5 - Держатель датчиков с роликовыми направляющими
Драйвер (от английского driver в данном контексте — возбудитель колебаний выходной формирователь и т. п.) вихретокового преобразователя представляет собой электронный блок который вырабатывает сигнал возбуждения пробника и осуществляет выделение информативного параметра.
Вихретоковый преобразователь проходного типа
Вихретоковые датчики можно использовать автономно но чаще всего эти приборы являются компонентами систем контроля (Рисунок 3.6).
Рисунок 3.6 - Структурная схема вихретоковой системы поиска дефектов проволоки
На рисунке 3.6 ВТП- вихретоковый преобразователь проходного типа.
Плата формирователя импульсов ( рисунок 3.6) обеспечивает питание возбуждающей обмотки ВТП импульсами напряжения необходимой формы и амплитуды. Полезный сигнал снимаемый с измерительных обмоток ВТП поступает на предварительный усилитель платы усиливается и передается на вход платы АЦП где преобразуется в 12-ти разрядный цифровой код.
Результирующее поле зависит от электромагнитных свойств контролируемого объекта и расстояния между преобразователем и объектом (от зазора) поскольку распределение плотности вихревых токов зависит от этих факторов. В измерительной обмотке наводится эдс определяемая потокосцеплением. Эта эдс служит сигналом передающим информацию об объекте в блок измерения.ЭДС преобразователя зависит от многих параметров объектов контроля т.е. его информация многопараметровая. Это определяет преимущества и трудности реализации метода вихревых токов (МВТ). С одной стороны МВТ позволяет осуществлять многопараметровый контроль с другой - требуются специальные приёмы для разделения информации об отдельных параметрах объекта. При контроле одного из параметров влияние остальных на сигнал преобразователя становится мешающим и это влияние необходимо уменьшать. Другая особенность электромагнитного контроля состоит в том что его можно проводить без контакта преобразователя и объекта. Их взаимодействие происходит обычно на расстояниях небольших но достаточных для свободного движения преобразователя относительно объекта (от долей миллиметра до нескольких миллиметров). Поэтому этим методом можно получать хорошие результаты при высоких скоростях движения объектов контроля. Одна из особенностей МВТ состоит в том что на сигналы практически не влияет влажность давление и загрязнённость газовой среды радиоактивные излучения загрязнённость поверхности объекта контроля непроводящими веществами.
Система вихретокового контроля проволоки состоит из двух основных узлов: из стола контроля и стола маркировки. Для проектируемой системы установлен диапазон диаметра контролируемого проволоки от 2 до 5 мм и минимального размера дефекта от 1 мкм необходимо так же использовать систему не только для контроля проволоки и прутков данного диаметра но и для контроля качества поверхности труб диаметром до 20 мм проволоки и катанных прутков диа метром до 20 мм. Так система становиться универсальной то для обеспечения центрирования и поддержки контролируемого объекта в системе используется консольные ролики которые возможно быстро сменить при возникновении такой необходимости и которые эффективно выполняют предъявляемые к ним требования. Весь блок контроля установлен на столе с изменяющимся уровнем пола то есть на каждой из трех ножек установлена система регулирования позволяющая выровнять столешницу в устойчивое положение что важно при использовании направляющих роликов. Так же в блоке используется счетчик как элемент подсчета числа дефектов а так же как связующее звено с блоком маркировки так как при появлении дефекта происходит отправка сигнала включения на маркировщик.
2 Выбор основных элементов конструкции
Выбор элементов конструкции для узла контроля. Конструктивно разрабатываемая установка состоит из двух столов стол контроля и стол маркировки со столешницей с закреплёнными на них приводом датчиком счётчиком числа повреждений маркировщиком роликами для поддержки и центрирования провода и стойкой. На стойке закреплены направляющий и натяжной ролики. Катушка для проверенной проволоки устанавливается на выходном конце привода и поджимается гайкой. Такой вид конструкции обеспечивает экономию места и простоту контроля а так же дает возможность видоизменять установку в любом месте всего процесса контроля.
Выбрав определенный вариант конструкции необходимо подобрать элементы которые составят единую композицию системы.
3. Выбор оборудования для системы управления дефектов проволоки
Выбор вихретокового датчика
Для контроля необходимо подобрать соответствующий датчик .На мировом рынке существует несколько производителей вихретоковых датчиков: американская корпорация Bent американская Metri шведская SKF датская Bruel & Kjaerнемецкая Foerster российская НПП Вибробит.
Российское Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии требования к техническим характеристикам (диапазон измерения чувствительность нелинейность шум и др.) вихретоковых датчиков не конкретизирует. Существуют только рекомендации по метрологическому обеспечению и методам поверки. Поэтому вихретоковые датчики от различных отечественных производителей зачастую существенно отличаются друг от друга техническими параметрами. Если же конечным продуктом является собственно вихретоковый датчик его технические характеристики должны быть стандартизованы.Поэтому выбор производится из импортных датчиков производство которых ориентировано на американский стандарт API 670 который практически стал международным. В зависимости от расположения ВТП по отношению к объекту контроля (ОК) их делят на проходные накладные и комбинированные.По способу соединения катушек (обмоток) различают абсолютные и дифференциальные ВТП. Абсолютным называют ВТП (рисунок 3.7 а) выходной сигнал которого определяется абсолютными значениями параметров ОК в зоне контроля. Дифференциальным ВТП принято называть по существу совокупность двух ВТП обмотки которых соединены таким образом (рисунок 3.7 б) что выходной сигнал определяется разностью параметров ОК соответствующих зон контроля.
Рисунок 3.7. Абсолютный (а) и дифференциальный (б) параметрический ВТП: 1 - возбуждающие обмотки; 2 - объект контроля
Рисунок 3.8 Российский датчик S150E
Таблица 3.1 - Вихретоковые датчики
Диапазон измерения 2-10мм
Габариты 120х116х 92
Диапазон измерения 2-4мм
Габариты 100х1006х80
Диапазон измерения 2-20мм
Диапазон измерения 12-44мм
Просмотрев различные варианты датчиков от разных производителей можно сказать что наиболее подходящими характеристиками обладает вариант под номером 4 обладающий наилучшим диапазоном измерения средними габаритами и стоимостью.
В отличие от анологичных датчиков где элемент катушки составляет единое целое с кожухом и заполнен составом из смолы для герметизации датчик имеет модульную конструкцию. (Рисунок 3.8)
Датчик ремонтопригоден . Производитель предоставляет необходимые части для ремонта: элемент катушки ;центрирующие диски разъем.
Выбран проходной круглый дифференциальный ВТП.
У российских производителей преобразователи вихретоковые проходные изготавливаются под конкретное изделие по индивидуальному заказу.Это еще один довод в пользу выбора импортного датчика.
Рисунок 3.9 - Проверка дефектов изоляции проходной катушкой
Трещина прерывает распространение вихревых токов в материале контроля и соответствующий сигнал дефекта выдается катушкой.
Далее произведем расчет вихретокового датчика. Расчет проведен по методике изложенной в источнике [4].
Рассчитаем радиус возбуждающей катушки. По техническому заданию максимальный диаметр зоны контроля 20 мм
где - диаметр зоны контроля - диаметр возбуждающей катушки. Подставляя значения в (1) получим
где rкат - толщина катушки Lкат - длина катушки Dкат - диаметр катушки D - диаметр трубы h - зазор T - толщина покрытия T = (1. .2) мм d - толщина стенки трубы d = 1 мм t - толщина протектора.
Каркасы катушек изготавливают из изоляционных материалов (капролон гетинакс оргстекло эбонит и др.) . Диаметр проводов обмоток возбуждения от 0.01 до 0.3 мм. [4].Из этого условия выберем диаметр провода возбуждающей катушки dпр равным 02 мм.
Рисунок 3.10 - Схема расчетная вихретокового датчика
Количество витков в одном слое возбуждающей обмотки определяется по формуле: (3.2);
где Lкат - длина катушки dпр - диаметр провода обмотки.
Находим высоту возбуждающей катушки
В нашем случае толщину катушки r можно выбрать равной длине то есть мм. (3.4)
Подставляя (3.3) в (3.2) находим количество витков в одном слое возбуждающей катушке
Исходя из (3.4) находим число слоев в катушке
Получаем катушку из пяти слоев в каждом слое пять витков т.е. всего витков в возбуждающей обмотке:
Находим длину и площадь провода соответственно по формулам
Исходя из полученных геометрических параметров катушки выбираем толщину протектора равной t2 = 05 мм.
Подставляя полученные значения найдем значение обобщенного зазора по формуле:
Получаем h = (3. .3) мм.
Рассчитаем относительные значения зазоров по формуле:
Получаем h = (0.4 0.5 0.6).
При контроле зазора параметр выбирается >20 то есть выбирают высокую рабочую частоту.
Значение обобщенного параметра контроля .
Рабочую частоту fраб рассчитаем из формулы для нахождения обобщенного параметра контроля
где - обобщенный параметр
Rкат - радиус возбуждающей катушки м
- круговая частота радс
а = 0 - относительная магнитная проницаемость = 1;
-магнитная постоянная 0 = 410-7 Гнм.
В тоже время при граничная частота равна Гц.
В зависимости от заданного диапазона температуры Т = 0. .40 ºС
где α - температурный коэффициент удельного сопротивления для меди
он равен α = 42810-3 1 ºС.
Δ = = 580856 = 49648 МСмм.
Получили диапазон изменения
УЭП ±Δ = (58±5) МСмм т.е.
при Т = 0 ºС = 63106 Смм
при Т = 20 ºС = 58106 Смм
при Т = 40 ºС = 53106 Смм.
Ток протекающий по возбуждающей катушке Imax А вычислим по формуле
где j - плотность тока в медном проводнике для многослойной катушки плотность тока j= (3. .4) берем j = 4 А; Sпр - площадь поперечного сечения провода.
Напряженность магнитного поля внутри возбуждающей катушки :
Рассчитаем индуктивность L0 Гн катушек:
где W - число витков катушки Dкат - ее диаметр - величина значения которой даны в таблице [4 стр.248] в зависимости от отношения
Сопротивление катушки R0 Ом:
где - удельная электрическая проводимость основания МСмм.
Найдем комплексное сопротивление:
Определим напряжение холостого хода Uxx В на ВТП без ОК:
мВ - падение напряжение на ВТП.
Добавочное сопротивление Rд выбираем приблизительно в 10 раз меньше z0 Rд = 50 мОм также задаем С1 = 100 мкФ чтобы емкостное сопротивление было маленьким.
Выбор электродвигателя и подводящего провода
Для контроля необходимо протягивать контролируемую проволоку через датчик для этого необходимо к бабине присоединить двигатель с редуктором которые обеспечат плавный ход проволоки и не подвергнут его возможности разрыва. Так как установка может контролировать проволоку с диаметром сечения от 2 до 5 мм то необходимо подобрать провод который наиболее подойдет по мощности для этого зададимся номинальной и максимальной массой контролируемого провода:
Мmin = 20 кг = 200 Н - для провода диаметром d = 2 мм
Мmax = 50 кг = 500 Н - для провода диаметром d = 5 мм.
Угловая скорость вращения двигателя = 110 угл.мин. = 680 обмин
(по техническому заданию).
Pmin = Mmin = 200 680 2 3.1460 = 1453.5 Вт
Pmax = Mmax = 500 680 2 3.1460 = 3558.6 Вт
Минимально возможная мощность двигателя составила Pmin = 15 кВт а максимально возможная Pmax = 36 кВт. Проверим правильность определения мощности двигателя для этого определим максимальное и минимальное натяжение провода и сравним с табличным значением максимальной нагрузки медных проводов для соответствующих сечений:
min = Mmin S где S - площадь сечения провода
Smin = D2 4 = 3.14 10-6 4 = 3.14 10-6 м2
Smax = D2 4 = 3.14 2510-6 4 = 19.625 10-6 м2
min = 200 3.14 10-6 = 6.4 10-6 Н м2
справочное 1 = 8.1 10-6 Н м2
max = Mmax S = 500 19.625 10-6 = 3.55 10-6 Н м2
справочное 2 = 8.8 10-6 Н м2
Таким образом можно сделать вывод что выбор двигателя по мощности произведен правильно так как min справочное 1 а max справочное 2 [1].
Для данной установки наиболее благоприятно применить шаговый двигатель который не даст проволоке возможности оборваться так как протягивает её небольшими прерывистыми порциями а так же благоприятно для используемого датчика давая возможность точечной проверки .
Шаговые двигатели (ШД) применяются в качестве исполнительных элементов в системах с дискретным приводом. Частота вращения и суммарный угол поворота вала ШД пропорциональны соответственно частоте и числу поданных импульсов управления. При отсутствии управляющих импульсов ШД находится в режиме фиксированной стоянки и сохраняет конечные результаты предыдущих перемещений. Привод с ШД сочетает возможности глубокого регулирования частоты вращения с возможностью числового задания и надежной фиксации конечных координат. Для питания ШД применяются специальные блоки управления которые обеспечивают преобразование унитарной последовательности импульсов в m- разную систему напряжений питающих обмотки ШД через усилители мощности. Параметры блока управления определяются числом и порядном коммуникации обмоток ШД. Технический уровень блока управления определяется в основном примененной в них элементной базой.
Напряжение питания ШД задается на входе блока управления. Но минимальный момент ШД составляет обычно (0405)Мст мах. Номинальный момент инерции нагрузки выбирается обычно в пределах Jн=(12)Jр. Такое соотношение моментов инерции нагрузки и ротора позволяет наиболее полно использовать динамические качества ШД и обеспечить устойчивость его работы. Разрешающая способность ШД по углу определяется статической и динамической погрешностями которые характеризуют точность отработки шага. Основными характеристиками ШД являются предельная динамическая и предельная механическая характеристики. Рассмотрим два варианта двигателей: IM 1001 - Р = 3.7 кВТ и ДШИ - 200 Р = 4 кВт. Оба двигателя представлены в минимальном размерном исполнении но во избежании возможных колебаний массы протягиваемого провода которая может зависеть от массы различных факторов как природных так и человеческих выбираем двигатель ДШИ - 200 имеющий большее значение мощности что возможно при наличии значительного запаса по нагрузке натяжения провода[1].
Разработка схемы электронного блока
Структурная схема электронного блока приведена на рисунке 3.11.
По сигналу центрального процессора (ЦП) генератор вырабатывает синусоидальное напряжение которое подается на возбуждающую обмотку ВТП. Под действием электромагнитного поля вихревых токов наведенных в металле в измерительных обмотках преобразователя возникает электродвижущая сила (ЭДС) параметры которой соответствуют состоянию металла. Выходное напряжение ВТП после предварительного усиления подвергается детектированию и поступает на вход усилителя коэффициент усиления которого задается ЦП. Усиленный электрический сигнал фильтруется частотным фильтром и подается на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП). С выхода АЦП цифровой сигнал поступает в ЦП для дальнейшей обработки и отображения на дисплее
Рисунок 3.11 Структурная схема электронного блока
Схема электрическая условно разбита на субблоки:
Плата счета А1 ; 3.Плата управления А2; 3. Плата индикации А3;
Плата коммутации и отображения информации.
Плата коммутации и отображения информации
Плата коммутации и отображения информации обеспечивает подключение элементов системы контроля к блоку контроля через розеткигнезда клеммы.А также при наличии брака изоляции провода подается световой и звуковой сигналы оператору.Световой сигнал обеспечивает светодиодный индикатор АЛ307Б на лицевой панели блока контроля.Звуковой сигнал подается генератором звука SCO715BLLF SONITRON.
Плата счета А1 построена на базе операционного дифференциального усилителя К544УД1 с высоким входным сопротивлением и низким уровнем входных токов с внутренней частотной коррекцией обеспечивающей устойчивую работу при любых режимах отрицательной обратной связи включая режимы интеграторов и повторителей напряжения. . Малые значения шумового тока и хорошие спектральные характеристики напряжения шума высокие динамические параметры дают преимущества при использовании их в качестве схем выборки и хранения.
В плате счета используется два компаратора на микросхеме К521 СА3
Взаимодействие между аналоговой частью системы и цифровой (преобразование информации из аналоговой формы в цифровую и обратно) обеспечивают цифроаналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП).
Очень важную роль при аналого-цифровом преобразовании играют компараторы. Компаратором называют устройство предназначенное для сравнения изменяющегося аналогового входного сигнала с опорным напряжением. При этом в зависимости от того больше входной сигнал опорного или меньше (на доли милливольт) на выходе компаратора должно установиться напряжение «логический нуль» (лог. 0) или «логическая единица» (лог. 1).
В плате счета используется микросхема 176ИЕ4 (Рисунок 3.12)которая представляет собой двоичный счетчик по модулю 10 с дешифратором в 7-сегментный код.
Исходное состояние схемы устанавливается подачей сигнала H на вход Cl (5)Входная частота подается на вход Ck (4) а выходная частота (в 10 раз меньше) появляется на выводе Y10 (2) После каждого второго входного импульса на выводе Y4 (3) формируется сигнал который используется для выработки команды сброс в разрядах индикатора "Часы". В случаях использования жидкокристаллических индикаторов в схеме предусмотрено получение на выходе прямого и инверсного кода (относительно входа Ck) путем подачи на вывод 6 (M) сигнала с частотой 32 или 64 Гц. При применении индикаторов не требующих знакопеременного питающего напряжения на вывод M подается постоянное напряжение L
Рисунок 3.12 Микросхема 176ИЕ4
Построена на следующих основных элементах:
PIC16F628 А однокристальный 8-разрядный FLASH CMOS микроконтроллер компании Microchip Technology Incorporated. Все микроконтроллеры PIC1617 используют RISC структуру процессорного ядра. Семейство микроконтроллеров PIC1617 имеет расширенные возможности ядра стек глубиной восемь уровней и множество внутренних и внешних прерываний. Гарвардская архитектура с отдельными шинами команд и данных позволяет одновременно передавать 14 разрядные команды и 8 разрядные данные. Двух командный конвейер позволяет выполнять все команды за один машинный цикл кроме команд ветвления программы которые выполняются за два цикла. Уменьшенная система команд (всего 35 команд). Высокая эффективность достигается использованием новшеств архитектуры и большого набора дополнительных регистров.
Микроконтроллеры семейства PIC16 по сравнению с другими 8 разрядными микроконтроллерами такого же класса позволяют уменьшить программу 2:1 и увеличить быстродействие 4:1.Две логические микросхемы К561ЛА7 которые в своем составе имеют 4 элемента 2И-НЕ.Две логические микросхемы К561ЛН2 которые в своем составе имеют 6 элементов НЕ. Узел триггера собран по классической схеме на логической микросхеме DDI К561ТМ3.Микросхема КР142ЕН5А трехвыводный стабилизатор с фиксированным выходным напряжением 5 вольт могут найти применение в широком спектре радиоэлектронных устройств в качестве источниках питания логических систем измерительной технике. Компоненты могут быть использованны для ускорения переходных процессов. Входной конденсатор необходим только в том случае если регулятор находиться на растоянии более 5 см от фильтрующего конденсатора источника питания.
Основным элементом платы индикации является семи сегментный цифровой индикатор АЛС333Акоторой отображает информацию сформированную платой счета А1.
Проектируемая система маркировки является частью системы контроля качества изоляции проводов и должна обеспечить точную маркировку поврежденного места провода с минимальными затратами средств и времени.
Конструктивное решение №1.
На двигатель приходит сигнал включения при появлении дефекта изоляции провода. Двигатель раскручиваетролик или ролики (в различных модификациях используют два ролика для двусторонней окраски провода). На ролике нанесено специальное покрытие для равномерного распределения красещего фермента который поступает из дозирующей установки после начала раскрутки красящего ролика. Данная схема имеет ряд существенных недостатков: сложность системы маркеровки требующей значительных габаритных затрат; дороговизна осуществления системы; появление сил трения при отсутствии сигнала питания на двигателе данный недостаток может вызвать дефект изоляции провода после проверки а так же быстрый износ ролика.
Конструктивное решение №3.
Конструктивное решение представляет собой механическую систему маркеровки. Сигнал включения поступает на электромагнит который примагничевает крепление "качели" которые удерживают маркер предназначенный для отметки места повреждения изоляции провода. Противовесом в данной системе является пружина предназначенная для удержания крепления во время отсутствия сигнала о дефекте. Данный вариант схемы не является наиболее простыма сточки зрения надежности является самым ненадежным вариантом решения с точки зрения ремонта[12].
Сигнал питания подается на насоскоторый перекачивает красящий фермент из резервуара в дозирующую установку которая дозирует подаваемую краску. Такой вариант схемы изрядно упрощает систему маркировки но требует наиболее точного расположения маркирующего устройства та как маркеровка ведется точечным путем.
Необходимо решить вопрос управления расходом краски и шириной маркировки.
Функциональная схема автоматизации узла маркировки
Рисунок 3.13 – Функциональная схема автоматизации узла маркировки
Что бы не заходить за пределы установлены два концевых выключателя верхнего и нижнего положения по сигналам от которых будет останавливаться шаговый двигатель. По сигналу с пульта будет открываться запорный клапан через который в дозирующее устройство будет подаваться чернила. Уровень заполнения дозатора контролируется датчиком уровня. Генерировать необходимую частоту вращения шагового двигателя будет частотный генератор которым будет управлять микроконтроллер.
Система управления узла маркировки
На рисунке 3.19 представлена блок схема системы управления .
Рисунок 3.14 – Блок-схема системы управления
Система управления состоит из трех уровней:
– первый уровень – это персональный компьютер он обрабатывает данные полученные со второго уровня. С помощью PC оператор управляет процессом вводит необходимые константы и переменные задает требуемые границы. Так же он отвечает за архивирование данных вывод соответствующих сигнальных сообщений при возникновении аварийной ситуации;
– второй уровень – это шкаф контроля управления (ШКУ). Он производит сбор и первичную обработку сигналов с датчиков и выдачу информации на PC. По сигналам от оператора ШКУ выдает сигналы на исполнительные механизмы;
– третий уровень – это непосредственно датчики и исполнительные механизмы.
На основе системы управления была разработана структурная схема дозатора маркирующих чернил.
На рисунке 3.15 представлена структурная схема.
Рисунок 3.15 – Структурная схема
Оператор задаёт расход литров в час затем контроллер преобразует этот расход в 32 битный код который отправляется на генератор частоты. Необходимость преобразования расхода в код вызвана тем что частотный генератор который управляет скоростью шагового двигателя сделан в программном комплексе MPlab на языке Assembler. Данный генератор формирует частоту в зависимости от кода поданного на вход данный код представляет собой целое число от 1 до 65535 наименьшее значение кода соответствует максимальной частоте равной 35084 Гц.
Алгоритм управления предназначен для осуществления автоматизированного управления технологическим процессом дозирования чернильного маркирующего раствора и маркировки брака проволоки в составе системы автоматизированного контроля качества изготовления изоляции кабельной продукции.
Алгоритм управления должен обеспечивать устойчивое ведение процесса дозирования и маркировки путем поддержания переменных процесса в регламентных границах в течение работы промышленной установки контроля качества проволоки. (за исключением пускового режима и остановки).
Главной целью автоматизированного управления является повышение технико-экономических показателей качества продукта и снижение влияния человеческого фактора на параметры технологического процесса. Снижение влияния человеческого фактора на технологический процесс обеспечивается выводом человека из непосредственных контуров управления технологическими переменными.
Для совместимости решаемых задач предусмотрена кодировка технологических участков (блоков) входныхвыходных сигналов контроллера технологического оборудования и исполнительных механизмов.
Погрешность измерения технологических переменных используемых в алгоритме не должна превышать 1%.
Перечень необходимых сигналов для работы алгоритма приведена в таблице 3.2.
Таблица 3.2 - Перечень входных сигналов алгоритма
Сигнал верхнего ограничителя хода поршня
Сигнал нижнего ограничителя хода поршня
Уровень технологического раствора в дозирующем устройстве
Температура технологического раствора в дозирующем устройстве
Перечень выходных сигналов алгоритма приведен в таблице 3.3.
Таблица 3.3 - Перечень выходных сигналов алгоритма
Направление вращения шагового двигателя
Алгоритм работает в циклическом режиме и включает следующие модули:
- расчет частоты вращения двигателя;
- обеспечение необходимого расхода маркирующих чернил;
- поддержание температуры маркирующих чернил в заданном пределе;
На рисунке 3.16 представлена обобщенная схема алгоритма управления. В начале алгоритма основные входные переменные проверяются на достоверность (попадание в допустимые диапазоны изменения). Если входные данные не достоверны то алгоритм отключается.Следующим шагом выполняется разгон двигателя (из-за особенностей ШД перед началом работы его необходимо разогнать).
Затем выполняется расчет необходимой частоты вращения ШД в зависимости от необходимого расхода маркировочных чернил.
Следующим шагом включается модуль управления ШД который по сигналу с контроллера задает частоту и направление вращения ШД.
Когда маркировочные чернила закончились открываются клапаны подачи маркировочных чернил.
Далее алгоритм циклично запускается на следующем такте работы системы.
Для работы программного обеспечения необходим быстродействующий однокристальный микроконтроллер со встроенной периферией. Требования к микроконтроллеру:
процессор с архитектурой «ARM7TDMI»: 32-разрядная RISC-архитектура поддержка 16-разрядных инструкций;
объем FLASH-памяти (перепрограммируемого ПЗУ): не менее 256 кб;
объем ОЗУ: не менее 32 кб;
встроенная периферия: 16 канальный АЦП 3 канальный 16-разрядный таймер интерфейс UART.
Системное программное обеспечение должно выполнять следующие функции:
вводвывод данных по дискретным и аналоговым линиям;
обмен данными по протоколу «ModBus RTU» через интерфейс RS-232;
формирование заданных временных интервалов;
управление задачами включая задачи пользователя;
Взаимодействие программы алгоритма управления дозатора с системным обеспечением должно выполняться по механизму «общая память» - обмен данными между задачами должен выполняться через глобальные переменные.
Программа разработана для микроконтроллера PIC 8616
Описание переменных программы управления дозатором
PROGRAM PLC_PRGVAR_INPUT
(*Входные величины*)
f_rab f_raz1f_raz2t_raz:
(*Выходные величины*)
o_ako_kbgranagranbt_razS:
Основное тело программы управления установкой дозированияttemp:=1(*время импульса при макс частоте*)
tconst:=(*время половины импульса*)
t(*время полученное в зависимости от частоты заданной оператором*)
IF f_razgon=FALSE THEN
IF f_razgon=TRUE THEN
IF f_raz1=0 AND f_raz2=0 THEN (*Остановка программы*)
f_raz1:=0; f_raz2:=0; f:=0; m:=0; c:=0; c_out:=0; t_raz:=0;
b:=a+1;(*Полученное значение*)
grana:=INT_TO_REAL(a);
granb:=INT_TO_REAL(b);
o_ak:=(k-grana)*100000; (*Вычисление границы A*)
o_kb:=(granb-k)*100000; (*Вычисление границы B*)
t_ak:=REAL_TO_TIME(o_ak);
t_kb:=REAL_TO_TIME(o_kb);
IF a=k AND finput>0.0 THEN
TONInst(IN:=TRUEPT:=t
IF TONInst.PT=tim AND TONInst.ET=TONInst.PT THEN
IF d=0 AND finput>0 AND a>k AND l=TRUE THEN (*Переход на
действие поддержания границы А*)
IF d=1 AND finput>0 AND a>k AND l=TRUE THEN (*Переход на
действие поддержание границы В*)
Действие первое - разгон двигателя
IF f_raz1>0 THEN (*Проверка условия перехода на это действие*)
t_razt:=REAL_TO_TIME(t_razS); (*Определение временного интервала для разгона*)
IF f=0 THEN (*Присвоение выходу начального кода*)
TPInst(IN:=TRUEPT:=t_razt);
IF TPInst.ET=TPInst.PT AND c>m THEN (*Уменьшение кода если разгон*)
IF TPInst.ET=TPInst.PT AND cm THEN (*Увеличение кода если торможение*)
(Выход из действия*)
f_raz1:=0;f_raz2:=0;f:=0;TPInst(IN:=FALSE);
Действие второе - поддержание первого кода
IF finput>0.0 AND d=0 THEN (*Присвоение выходу первого кода*)
TONInst(IN:=TRUEPT:=t_kb);
IF TONInst.ET=t_kb AND TONInst.ET=TONInst.PT THEN (*Проверка условия выхода действия*)
Действие третье - поддержание второго кода
IF finput>0.0 AND d=1 THEN (*Присвоение выходу второго кода*)
TONInst(IN:=TRUEPT:=t_ak);
IF TONInst.ET=t_ak AND TONInst.ET=TONInst.PT THEN (*Проверка условия выхода из действия*)
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМЫ
Разрабатываемая система предназначена для увеличения скорости поиска дефектов проволоки на прямоточном волочильном стане.
Преимущество установки в синхронизации работы системы подачи контроля и маркировки дефектных зон. Когда скорость подачи регулируется системой чтобы не влиять на точность контроля а краскоотметчик успевает точно пометить зону дефекта.
Общая стоимость материалов в проектируемых приборах:
661руб.х 107=124773руб.
CМ - затраты на сырье и материалы;
n – количество типов изделий;
НТЗ – транспортно-заготовительные расходы составляют 7% от стоимости материалов.
Результаты расчет стоимости основных материалов на изготовление сведены в таблице 4.1.
Сталь конструкционная углеродистая
Сталь конструкционная легированная
Общая стоимость покупных изделий рассчитывается по формуле:
СП – общая стоимость покупных изделий руб.;
НТЗ – транспортно-заготовительные расходы 7% от стоимости покупных изделий
Результат расчета стоимости покупных материалов и изделий для проектируемой системы представлен в таблице 4.2.
К10-17в-М1500-2200пФ
К10-17в-М1500-5600пФ
Продолжение таблицы 4.2
Мост выпрямительный М2 ТПК-125-1
Трансформатор ТИМ-187В
Расчет основной заработной платы (ЗО) сведен таблицу 4.3.
Размер прямой заработной платы определяется исходя из суммарной трудоемкости изготовления прибора по каждой операции и тарифной ставке данной операции.
Расшифровка трудовых затрат на изготовление одного образца
Суммарная трудоемкость в норма часах
Тарифная ставка руб.
Тарифная заработная плата руб.
Дополнительная заработная плата составляет 15% от размера основной заработной платы .
НД – норма дополнительной заработной платы (НД).
Отчисления на социальные нужды принимаются равным 302% от суммы основной и дополнительной заработной платы:
Отчисления делаются в: а) в пенсионный фонд РФ -22% ; б) фонд социального страхования (29%)-отчисления в фонт временной нетрудоспособность материнства и детства; 02 – страховые отчисления на риск профессиональных заболеваний (проектная деятельность);
в) фонд обязательного медицинского страхования (5.1% в федеральный бюджет).
Отчисления на социальное страхование рассчитывается по формуле:
где НСС – норматив отчислений на социальные нужды (НСС=302%).
Определение величины накладных расходов.
Данная статья является комплексной и включает в себя расходы связанные с эксплуатацией оборудования; с использованием электроэнергии; с выплатой заработной платы работникам заводоуправления; вспомогательным и обслуживающим рабочим; со стоимость различных заводских работ; с текущим ремонтом оборудования и транспортных средств и др.
Величина накладных расходов берется в размере 212% от основной заработной платы производственных рабочих.
Величину накладных расходов определяется по формуле:
Величину накладных расходов определяется по формуле:
РОП– величина накладных расходов;
НОП– норматив накладных расходов НОП=212%.
Величина производственной себестоимости рассчитывается путем суммирования всех вышеизложенных пунктов:
СПр=СМ+СП+ЗО+ЗД+ ЗСС +РОП
Для проектируемой системы
СПр=137250+2849495+528230+79235 +183454+1119848=4897512руб.
Коммерческие расходы составляют 5% от производственной себестоимости:
Полная себестоимость рассчитывается как сумма производственной себестоимости и коммерческие расходы:
С= СПр+РК= 4897512+ 244876руб.=5142388 руб.
Прибыль составляет 20% от полной себестоимости:
П=5142388 * 02=1028478 руб.
Оптовая цена рассчитывается как сумма себестоимости и планируемой прибыли:
Для проектируемой системы:
ЦО=5142388 +1028478=6170866руб
Калькуляция себестоимости изготовления системы
Наименование калькуляционных статей
Покупные комплектующие изделия
Основная заработная плата производственных рабочих
Дополнительная заработная плата
Отчисления на соцстрахование
Итого: производственная себестоимость
Коммерческие расходы
Итого: полная себестоимость
Таким образом себестоимость составляет : 48975рублей а расчетная оптовая цена 6170866 рублей.
При этом максимальную долю расходов в цене и себестоимости системы составляют покупные комплектующие изделия 4617 % далее идут накладные расходы 1815 %далее идет основная заработная плата 856%.
Снижение производственной себестоимости возможно по следующим напралениям:
-поиска более дешевых комплектующих изделий ;
-совершенствование конструктивных решений;
-совершенствование технологии изготовления.
Сам процесс удорожания связан с совершествованием скорости и точности контроля поэтому были выбраны такие технические решения. Для снижения стоимости необходим всесторонний анализ что дает более выгодный экономический эффект .Например применение менее точного контроля приведет к повышению брака проволоки. Поэтому снижение цены системы должно идти по пути улучшения технологического процесса изготовлениязамене дорогих по трудоемкости технологически операций на более экономически эффективные .А также разработка организационных мер снижающих накладные расходы (мероприятия по экономии ресурсоввнедрение энергоэффективных технологий с применением нового оборудования и т.п.)
В проекте представлена разработка вихретоковой системы поиска дефектов проволоки на прямоточном волочильном стане. Для контроля качества производится маркировка поврежденного места что должно наиболее оптимизировать процесс контроля и обеспечить максимальную точность и надежность процесса контроля. Такой способ контроля позволяет исключить субъективный фактор измерения что значительно увеличило точность и производительность.
В качестве метода контроля мест повреждения изоляции вихретоковый метод контроля. Данный метод позволяет проводить контроль с необходимой точностью большим КПД возможно применение бесконтактного способ контроля более дешево в обслуживании более компактно в отношении габаритов но более дорого в отношении покупки датчика.
В проекте используется схема где контролируемую проволоку протягивают через вихретоковый датчик данные о повреждении передаются на счетчик который отправляет сигнал на маркировщик (краскоотметчик).
Анурьев В. И. Справочник технолога-машиностроителя В. И. Анурьев - в 3-х т. - М. 2017.
Воскобоев В.Ф. Надежность технических систем и техногенный риск. Часть 1. Надежность технических систем М.: Альянс 2018 – 200с.
Герасимов В.Г. Неразрушающий контроль качества изделий электромагнитными методами : монография В.Г. Герасимов Ю.Я. Останин А.Д. Покровский [и др.]. - М.: Энергия 2018. - 216 с.: ил.
Краузе В. Конструирование приборов В. Краузе - в 2-х т. - М.: Машиностроение 2017.
Лахтин Ю. М. Леонтьева В. П. Материаловедение Ю. М. Лахтин В. П. Леонтьева - М.: Машиностроение 2019
Машиностроение. Энциклопедия.Надежность машин Т. IV-3 : Под общ. ред. В.В. Клюева М.: Машиностроение 2018- 592с.
Надежность электрорадиоизделий.Спаравочник.М.:МО РФ2014
Ненашев А.П. Конструирование РЭС: Учебник для радиотехнических спец. вузов. М.: Высшая школа 2020. 432 с.
Острейковский В. А. Теория надежности М.: Высшая школа 2016 - 463 с.
Половко А. М. Гуров С. В Основы теории надежности. Практикум. СПб.: БХВ-Петербург2016- 560 с
Руководство пользователя по программированию ПЛК в CoDeSys v 2.3 – Смоленск: ПК Пролог 2018. – 166 с.
Сабинин Ю. А. Основы элетропривода Ю. А. Сабинин - М.: Госэнергоиздат 2013.
Справочник по полупроводниковым диодам транзисторам и интегральным схемам Под ред. Н.Н. Горюнова. – М.: Энергия 2019. – 831 с
Справочник техника-конструктора Я.А. Самохвалов М.Я. Левицкий В.Д. и др. 3-е изд. перераб. и доп. К.: Техника2017 592 с.
Сухоруков В.В. Неразрушающий контроль: в 5 кн. Кн.3. Электромагнитный контроль: Практ. пособие В.Г. Герасимов А.Д. Покровский В.В. Сухоруков; Под ред.В. В. Сухорукова. - М.: Высш. шк. 2017. - 312 с.: ил.
Технические характеристики двухканального дозирующего устройства Гатчина: Конструкторское бюро 2019. – 10 с.
Федотов А.В. Основы теории надежности и технической диагностики М.:ОГТУ2018-287с.
Шишмарев В.Ю.Надежность технических систем М.: Академия 2018 – 304с.
Ямпурин Н. П. Баранова А. В. Основы надежности электронных средств. М.:Академия 2017-240с.
Гузеев В. И. Режимы резания для токарных и сверлильно-фрезерно-расточных станков с числовым программным управлением: : справочник В. И. Гузеев В. А. Батуев И. В. Сурков. – 2-е изд. Под ред. В. И. Гузеева. М: Машиностроение 2017. – 368 с.
Терликова Т.Ф. Основы конструирования приспособлений: учебное пособие для машиностроительных вузов. Т.Ф. Терликова А.С. Мельников В.И. Баталов. – М.: Машиностроение 2017. – 119с.: ил.

Электрическая схема гот.dwg

Вилка ГРПМШ1-45ШУ2-В НЩО.364.016 ТУ
Конденсаторы К50-24В ОЖО.464.137ТУ К50-24В-16В-47 мкФ
Конденсаторы К50-24В ОЖО.464.137ТУ К50-24В-63В-220 мкФ
Конденсаторы К50-24В ОЖО.464.137ТУ К10-17а-Н90-0
Конденсаторы К50-24В ОЖО.464.137ТУ К10-17а-Н50-0
Конденсатор КМ-6б-Н90-2
Микросхема КР142ЕН5А бКО.348.107 ТУ-77
Микросхема К561ЛА7 бКО.347.314-01 ТУ
Микросхема К561ТМ2 бКО.347.314-01 ТУ
Микросхема К561ЛН2 бКО.348.457ТУ12
Микросхема PIC 16F628A фирмы Microchip
Светодиод АЛ307Г аАО.336.076ТУ СП5-14-2
Резистор С5-35В ОЖО.467.551 ТУ С2-33Н-0
Резистор С5-35В ОЖО.467.551 ТУ С5-35В-10-2 Ом
Резистор С5-35В ОЖО.467.551 ТУ МЛТ-0
Резистор С5-35В ОЖО.467.551 ТУ МЛТ-2-220 Ом
Резистор С5-35В ОЖО.467.551 ТУ МЛТ-2-120 Ом
Резистор С5-35В ОЖО.467.551 ТУ С5-16МВ-5-0
Резистор С5-35В ОЖО.467.551 ТУ МЛТ-2-180 Ом
Диод 2Д202В УЖ3.362.036ТУ
Диод 2Д206А 3.362.113 ТУ
Диод КД510А ТТЗ.362.100 ТУ
Стабилитрон КС447А аАО.336.001 ТУ
Стабилитрон Д818Е СМЗ.362.045 ТУ
Транзистор КТ972Б аАО.336.453 ТУ
Транзистор КТ503А аАО.336.183 ТУ
Транзистор КТ809А аАО.365.003 ТУ
Транзистор КТ816Г аАО.336.186 ТУ
Транзистор КТ817Г аАО.336.187 ТУ
Вилка ГРПМ9-18ШУ2-В КеО.364.009 ТУ
Индикатор цифровой АЛС333А
Вилка ГРПМ9-30ШУ2-В КеО.364.009 ТУ
Предохранитель ВП1-1-1А ОЮО.480.003 ТУ
Генератор звука SCO715BLLF фирмы SONITRON
Индикатор АЛ307Б аАО.336.07602 ТУ
Индикатор АЛ307Г аАО.336.07602 ТУ
Выключатель ВК33Н19Б20 181-20 УХЛ4
Кнопка КМ2-1 ОЮО.360.011 ТУ
Трансформатор ТАН69-220-50
Вилка ВД1-1 ГАО.364.010 ТУ
Розетка 2РМД18Б4Г5В1 ГЕО.364.126 ТУ
Розетка ШР20П5ЭГ10 ГЕО.364.107 ТУ
Розетка РС-4ТВ АВО.364.047 ТУ
Розетка ГРПМШ1-45ГО2-В НЩО.364.016 ТУ
Розетка ГРПМ9-18ГО2-В КеО.364.009 ТУ
Розетка ГРПМ9-30ГО2-В КеО.364.009 ТУ
Клемма КП-1а ГаО.483.002 ТУ
Конденсатор К50-24В-63В-470 мкФ
Конденсатор К50-12-160 В-100 мкФ
Конденсаторы К10-17б ОЖО.460.107 ТУ К10-17б-Н50-300 пФ
Конденсаторы К10-17б ОЖО.460.107 ТУ К50-35-16В-100 мкФ
Конденсаторы К10-17б ОЖО.460.107 ТУ К10-17б-Н50-0
Конденсаторы К10-17б ОЖО.460.107 ТУ К10-17б-Н50-3300 пФ
Конденсаторы К10-17б ОЖО.460.107 ТУ К53-4А-16В-47 мкФ
Конденсатор КМ-6б-Н90-0
8 мкФ ОЖО.460.161 ТУ
Микросхема К544УД1 бКО.347.040 ТУ
Микросхема К521СА3 бКО.347.015 ТУ
Микросхема К176ИЕ4 бКО.348.047 ТУ
Резисторы С2-33 ОЖО.467.093 ТУ C2-33-0
Резисторы С2-33 ОЖО.467.093 ТУ CП5-22-1-10 кОм
Мост выпрямительный КЦ405Г УФО.336.006 ТУ
Мост выпрямительный КЦ407А ТТЗ.362.146 ТУ
Стабилитрон 2С530А СМ3.362.823 ТУ
Транзистор КТ805БМ аАО.336.341 ТУ
Транзистор КТ815Г аАО.336.185 ТУ
Транзистор КТ315А ЖКЗ.365.200 ТУ
Вилка РС-4ТВ АВО.364.047 ТУ