eng
Выпуск #2/2015
Д. Ляхов
Оптико-электронные установки измерений и контроля компонентов тепловыделяющих сборок энергетических ядерных реакторов
Оптико-электронные установки измерений и контроля компонентов тепловыделяющих сборок энергетических ядерных реакторов
Просмотры: 4422
Технология создания изделий с помощью сварки обязательно включает в себя операции контроля неразъемных соединений. Если в составе изделий имеются элементы с поверхностями сложной формы, то точность их исполнения определяют с помощью специальных измерительных средств – устройств контактного измерения. Статья посвящена контролю сварных соединений дистанционирующих и пластинчатых решеток тепловыделяющих сборок (ТВС), используемых в энергетических ядерных реакторах типа ВВЭР.
Ядерные энергетические установки на основе двухконтурных реакторов с водой под давлением (ВВЭР) получили широкое распространение в мире благодаря простоте технологии, высокой надежности конструкции и экономичности в использовании. Дистанционирующие решетки (ДР) и пластинчатые решетки, предназначенные для интенсификации перемешивания теплоносителя (ИР), создаваемые с помощью сварочных технологий, являются узлами тепловыделяющих сборок ВВЭР. В их производстве контроль неразъемных соединений со сложными формами поверхности – это обязательная процедура, в ходе которой важно измерить координаты отдельных точек или форму сечений поверхностей. Универсальные измерительные приборы, создаваемые под задачи контроля поверхностей, – сложные механические устройства, имеющие щуп, с помощью головки которого оператор фиксирует абсолютные отклонения точек поверхности от некоторых заданных базовых точек. Кроме щупа в наборы измерительных инструментов могут входить стерженьки, лекала и прочие калибровочные элементы, но подобные механические инструменты создаются для контроля конкретных изделий и не являются универсальными. Поскольку с развитием новых материалов и технологий изделия для реакторов постоянно модернизируются, то то в целях экономии необходимы универсальные контрольно-измерительные инструменты. Их сложнейшая механическая конструкция нуждается в хорошей защите от вибраций и в термической стабилизации, аккуратности использования при эксплуатации. Еще больше требований возникает, когда встают вопросы измерения некоторых внутренних размеров, расстояний между отверстиями, выступами или различными фрагментами детали, обладающей сложной конфигурацией (рис.1). В основном все известные на сегодня устройства контактного измерения нуждаются в громоздкой технологической подготовке для проведения точных измерений изделий со сложной конфигурацией. Причем зачастую в технологическую подготовку входит создание различных механических или электротехнических приспособлений, которые, в свою очередь, предназначены для конкретных частных применений и требуют больших затрат времени и средств на аттестацию и доводку.
Именно эти причины ограничивают возможности применения бесконтактного оптического контроля*. Бесконтактный оптический контроль основан на использовании двух методов: метода контроля измеряемого объекта по теневому изображению и метода контроля объекта по отраженному от него свету. В статье предложены простые и универсальные оптические приборы бесконтактного контроля. Они во многом лишены перечисленных недостатков, очень просты в своей реализации и обладают большой универсальностью и скоростью получения нужной информации. При этом достигнута заданная точность измерения. Следует особо подчеркнуть, что бесконтактные оптические методы контроля зачастую мало связаны с механикой, что делает их точными, надежными, универсальными, быстродействующими, сравнительно простыми в изготовлении и обладающими высокой точностью измерения (например, для замера параметров поверхности 100 × 100 мм требуются доли секунды).
Вполне очевидно, что прежде чем приступить к измерению расстояния между какими-либо объектами по изображению, необходимо сначала определить границы объекта. Наш объект представляет собой периодическую структуру с повторяющимися элементами (рис.2), имеющими четкие границы, которые надо проконтролировать. Основным признаком границы на изображении является резкий перепад в картине интенсивности вдоль некоторой линии, пересекающей границу элемента (см. рис.2). В силу законов волновой оптики граница всегда будет слегка размыта. Например, на рис.3. на графике изображено изменение интенсивности Ii в изображении границы объекта вдоль некоторого координатного направления Х, перпендикулярного к границе между элементами структуры.
Пунктиром обозначен перепад интенсивности на границе в идеальном случае, когда нет оптического размытия. Сплошная линия соответствует реальной ситуации. Из теории оптических изображений следует, что производная от интенсивности изображения по направлению Х довольно точно может быть представлено в виде
, (1)
где А – некоторая константа, характеризующая максимальное значение производной, σ – функция, характеризующая размытие границы, – координаты границы. На рис.4. приведен примерный вид данной функции. В плоском случае крутизну перепада интенсивности характеризует модуль градиента поверхности интенсивности:
. (2)
Аналитический вид функции I(x1,x2) нам не известен. Мы можем использовать только численные значения функции интенсивности, зарегистрированные телекамерой. Поэтому необходимые частные производные будем брать из этих численных данных. В области регистрирующей матрицы телекамеры выбираем отрезок от x1 до x2, соответствующий площади четырех пикселов, (два на два) и аппроксимируем функцию интенсивности неполно квадратичным многочленом второй степени от x1 и x2:
. (3)
Координаты центра каждого из четырех пикселов имеют значения (±1,±1). Нам известны значения интенсивностей в каждом из пикселов – Ii. Методом наименьших квадратов можно определить коэффициенты b. Тогда значения частных производных первого порядка по обоим переменным в центре выбранной области равны значениям коэффициентов b1 и b2.
Вычислив данные коэффициенты, учитывая (3), значение модуля градиента принимает вид:
. (4)
Далее, используя методы распознавания образа, например метод сравнения с эталоном, легко найти детали изображения, между которыми надо измерить расстояние, или размеры которых надо вычислить. В технике граница изделия обычно представляет собой или прямую, или дугу окружности. Неизвестные коэффициенты функции (1) определяются методом наименьших квадратов (МНК) при нелинейной параметризации. Таким образом, при изменении вида измеряемого объекта мы меняем только программу обработки зафиксированного телекамерой изображения, но не изменяем ничего в конструкции самого прибора.
Для чего, используя исходный файл, сканируют все изображение, получаемое матрицей, и последовательно для каждых четырех ближайших пикселов проводят расчет по формуле (4). Причем при сканировании сдвиг происходит всегда на один пиксел. Получается файл с изображением, на котором фиксируются границы всех интересующих нас объектов. Методы составления подобных программ хорошо известны. Можно в принципе иметь набор программ на наиболее частые, характерные случаи и вызывать их из общего меню по необходимости. К геометрическим параметрам решетки относятся: диаметры вписанных в профиль ячеек окружностей и расстояния между центрами этих окружностей. По теневому изображению (см.рис.2) вычисляют положения границ (рис.5, 6) сваренных решеток.
Измерения геометрических параметров дистанционирующих решеток ТВС
Работы по созданию измерительного стенда ОЭС-1, предназначенного для осуществления бесконтактных измерений геометрических параметров дистанционирующих решеток энергетических ядерных реакторов типа ВВЭР-440, были начаты в конце 90-х годов. Первый этап этих работ завершился созданием и сдачей в опытно-промышленную эксплуатацию опытной измерительной установки в декабре 2001 года. Позже, в 2004–2007 годах, в ЦНИЛ ОАО "МСЗ" была проведена модернизация установки, позволившая преобразовать ее в измерительный стенд ОЭС-1 для измерения геометрических параметров дистанионирующих решеток энергетических ядерных реакторов типа ВВЭР. Стенд (рис.7) позволяет производить измерения параметров решеток типа ВВЭР-440 без переналадки. При этом на стенде имеется возможность проведения аналогичных измерений для решеток типа ВВЭР-1000, но для этого требуется его переналадка. Если доработать измерительный стенд, с тем чтобы оснастить его линзой диаметром 400 мм (сейчас установлена линза диаметром 200 мм), то время измерения параметров решеток ВВЭР-1000 значительно сократится.
Для повышения точности измерения геометрических параметров решетки, ее необходимо измерять в трех-четырех разных положениях в блоке крепления. Сдвиг решетки относительного предыдущего положения должен составлять больше 3 мм. После серии из пяти последовательных измерений в каждом положении проводят расчеты параметров. В проведенных расчетах не должно оставаться неопознанных ячеек c различными координатами. Допускаются варианты наличия неопознанных ячеек, но только с одинаковыми координатами. Затем полученные данные усредняются с помощью данной программы. Для суммирования используются файлы с расширением TB.
Метрологический анализ погрешности измерений
Случайная погрешность
Случайная погрешность измерения распределена по нормальному закону. На стенде ОЭС-1, при его правильной настройке и трех последовательных измерениях, случайная погрешность измерений геометрических параметров дистанционирующих решеток равна 10 мкм (при вероятности p = 0,95), а погрешность измерения гравированной на стекле решетки равна 12 мкм (при вероятности p = 0,95). Большая погрешность измерения во втором случае объясняется условиями проведения измерений: линии рисунка частично пропускают свет, и в результирующем сигнале отношение сигнал/шум значительно снижается. Кроме того, проходя через стекло, свет ослабевает и захватывает новые помехи, что тоже понижает точность измерений.
Систематическая погрешность
Систематическая погрешность измерения вписанного диаметра D возрастает с увеличением угла отклонения ячейки α к оси, направленной перпендикулярно к плоскости решетки, и всегда имеет отрицательное значение. Другими словами, если не учитывать случайные погрешности, результаты измерений диаметров вписанных окружностей на данном стенде всегда будут меньше величины истинного диаметра или равны ему. Формула примерной оценки систематической погрешности имеет вид:
,
где L – длина опоры вдоль оси ячейки, мм. Из этой формулы следует, что при значениях угла α = 0,25° и L = 5 мм систематическая ошибка Δ примерно равна 0,022 мм. На практике данная погрешность в среднем равнялась – 0,020 мм.
Существует механический метод измерений диаметров ячеек, подразумевающий измерения диаметров с помощью ступенчатых цилиндрических калибров-пробок. Такие калибры состоят из четырех пробок высотой 40 мм, расположенных на общей продольной оси с интервалом 4 мм. Диаметр каждой последующей пробки в сравнении с предыдущей возрастает на 0,02 мм. Калибры опускают в каждую из ячеек ДР, и диаметр пробки, которая застревает в ней, соответствует вписанному диаметру ячейки. Этот метод контроля занимает много времени, кроме того, обнаружено, что он имеет ограничения по диапазону измеряемых величин (рис.8).
Видно, что метод с использованием калибров ограничен определенным значением диаметра. Там, где измерения произведены калибрами, они несколько завышены по сравнению с результатами, выполненными оптико-электронным методом. Причина ‒ в наклоне ячейки (появляется систематическая погрешность). Проведя две серии измерений определения значений диаметров (оптико-электронным методом и методом с использованием ступенчатых цилиндрических калибров-пробок, при котором наклон ячейки не влияет на результат), можно оценить значение модуля угла наклона в радианах для каждой ячейки по формуле:
Если, в силу случайных погрешностей, Δ > 0, то угол наклона можно считать равным 0.
Контроль качества выполнения сварных швов пластинчатых решеток (ИР)
Выполнение операции контроля качества сварки лазером мест соединений пластин при изготовлении пластинчатых решеток (ИР), предназначенных для ТВС реактора ВВЭР-1000, производится на установке ОЭСК-4–1-Б, снабженной системой визуализации отклонений от требуемого качества сварных соединений, идентификации и присвоения оценочного статуса, а также координирования несоответствующих требованиям швов для отправки решетки на повторное проведение сварки этих швов. Данная оптико-электронная система отображает, анализирует и присваивает определенный статус каждому сварному соединению на решетке.
Во время проведения всего комплекса операций по контролированию качества выполнения лазерных сварных швов решетка остается закрепленной в первоначальной позиции (рис.9) до выполнения последнего действия, после чего она переворачивается другой стороной. С обратной стороны решетка проходит аналогичный комплекс контрольных операций, после чего вся полученная информация поступает на обработку.
Для получения изображения каждого сварного соединения с трех сторон и сверху применена оригинальная конструкция расположения телекамер для сканирования решетки (рис.10). При включении программа отображает список отсканированных ранее проектов, зарегистрированных с помощью программы сканирования решетки. Оператор, выбрав интересующий его проект, может расмотреть последовательно каждое сварное соединение с трех сторон: сверху и два кадра под углом 45° снизу, тем самым оператор может удостовериться в качестве сварного соединения и присвоить ему соответствующий статус: хороший, подозрительный, плохой. Также программа автоматически присваивает шву статус "просмотрен оператором" в случае, если оператор не определил статус сварного соединения. Эта операция введена специально для того, чтобы иметь наглядное представление о количестве и расположении просмотренных и не рассматриваемых ранее сварных соединений, чтобы исключить человеческий фактор. Вся информация о статусе каждого соединения (плохие, хорошие и подозрительные сварные соединения) сохраняется в том же проекте, который открыл оператор, и наглядно отображается в графическом виде на схеме решетки. Просмотрев все сварные соединения, оператор нажатием на кнопку генерации отчета открывает сгенерированный файл в формате Microsoft Office Word, куда автоматически заносится информация об исследуемой решетке со всеми координатами подозрительных и плохих соединений. К генерации отчета также можно вернуться в любой момент, выбрав интересующий оператора проект.
Также после исследования решетки оператор может сгенерировать файл, содержащий координаты сварных соединений в формате заводского станка, которые требуют доработки.
Описание интерфейса
На интерфейс инспектирования сварных соединений (рис.11) выведена таблица со списком отсканированных ранее проектов с помощью программы сканирования; выделено поле, отображающее свойства выбранного оператором проекта: имя проекта, место хранения информации, какую сторону решетки в данный момент инспектирует оператор; создано окно, где отображены найденные подозрительные сварные соединения и их номера, определен статус сварного соединения: "Хороший", "Подозрительный", "Плохой".
В поле схемы решетки (рис.12) визуально отображены результаты состояния инспектирования: серый узел – инспектирование и просмотр сварного соединения не проводился; синий узел – был осуществлен просмотр, но определенный статус не был присвоен; зеленый узел – был присвоен статус "Хороший"; желтый – был присвоен статус "Подозрительный"; красный – был присвоен статус "Плохой". Сварное соединение, выделенное большой жирной точкой, означает, что эта точка с соответствующим статусом в данный момент просматривается, и ее фотографии отображаются на экране (рис.13). При запуске программы сканирования (рис.14) появляется основное окно управления сканирования (помечено цифрой 1), в окнах 2,4–6 – изображения с четырех видеокамер, а в окне 5 – схематическое отображение решетки и пронумерованные ячейки.
Заключение
Cнижение затрат на производство тепловыделяющих сборок энергетических ядерных реакторов типа ВВЭР охватывает в числе прочих и контрольные операции, связанные с подтверждением требований к качеству выполнения технологических операций на неразъемных соединениях, таких, как например, сваривание, а также с проведением необходимых измерений, подтверждающих выполнение требований, оговоренных в конструкторской документации, указанным размерам геометрических параметров. В данной статье рассмотрены вопросы проведения измерений и контроля таких компонентов тепловыделяющих сборок энергетических ядерных реакторов типа ВВЭР, как дистанционирующие решетки (ДР), а также пластинчатые решетки, предназначенные для интенсификации перемешивания теплоносителя (ИР). Эти действия производятся с использованием оптико-электронных систем, позволяющих производить выполнение перечисленных контрольных и измерительных операций бесконтактным методом, что позволяет повысить точность и быстродействие выполнения операций измерений, регистрации, переработки и выдачи результатов, а также удобство их дальнейшего использования. ■
* В. Л., Крайнев А. Ф., Ковалев В. Е., Ляхов Д. М., Слепцов В. В. Обрабатывающее оборудование нового поколения. – Москва: Машиностроение, 2001.
Именно эти причины ограничивают возможности применения бесконтактного оптического контроля*. Бесконтактный оптический контроль основан на использовании двух методов: метода контроля измеряемого объекта по теневому изображению и метода контроля объекта по отраженному от него свету. В статье предложены простые и универсальные оптические приборы бесконтактного контроля. Они во многом лишены перечисленных недостатков, очень просты в своей реализации и обладают большой универсальностью и скоростью получения нужной информации. При этом достигнута заданная точность измерения. Следует особо подчеркнуть, что бесконтактные оптические методы контроля зачастую мало связаны с механикой, что делает их точными, надежными, универсальными, быстродействующими, сравнительно простыми в изготовлении и обладающими высокой точностью измерения (например, для замера параметров поверхности 100 × 100 мм требуются доли секунды).
Вполне очевидно, что прежде чем приступить к измерению расстояния между какими-либо объектами по изображению, необходимо сначала определить границы объекта. Наш объект представляет собой периодическую структуру с повторяющимися элементами (рис.2), имеющими четкие границы, которые надо проконтролировать. Основным признаком границы на изображении является резкий перепад в картине интенсивности вдоль некоторой линии, пересекающей границу элемента (см. рис.2). В силу законов волновой оптики граница всегда будет слегка размыта. Например, на рис.3. на графике изображено изменение интенсивности Ii в изображении границы объекта вдоль некоторого координатного направления Х, перпендикулярного к границе между элементами структуры.
Пунктиром обозначен перепад интенсивности на границе в идеальном случае, когда нет оптического размытия. Сплошная линия соответствует реальной ситуации. Из теории оптических изображений следует, что производная от интенсивности изображения по направлению Х довольно точно может быть представлено в виде
, (1)
где А – некоторая константа, характеризующая максимальное значение производной, σ – функция, характеризующая размытие границы, – координаты границы. На рис.4. приведен примерный вид данной функции. В плоском случае крутизну перепада интенсивности характеризует модуль градиента поверхности интенсивности:
. (2)
Аналитический вид функции I(x1,x2) нам не известен. Мы можем использовать только численные значения функции интенсивности, зарегистрированные телекамерой. Поэтому необходимые частные производные будем брать из этих численных данных. В области регистрирующей матрицы телекамеры выбираем отрезок от x1 до x2, соответствующий площади четырех пикселов, (два на два) и аппроксимируем функцию интенсивности неполно квадратичным многочленом второй степени от x1 и x2:
. (3)
Координаты центра каждого из четырех пикселов имеют значения (±1,±1). Нам известны значения интенсивностей в каждом из пикселов – Ii. Методом наименьших квадратов можно определить коэффициенты b. Тогда значения частных производных первого порядка по обоим переменным в центре выбранной области равны значениям коэффициентов b1 и b2.
Вычислив данные коэффициенты, учитывая (3), значение модуля градиента принимает вид:
. (4)
Далее, используя методы распознавания образа, например метод сравнения с эталоном, легко найти детали изображения, между которыми надо измерить расстояние, или размеры которых надо вычислить. В технике граница изделия обычно представляет собой или прямую, или дугу окружности. Неизвестные коэффициенты функции (1) определяются методом наименьших квадратов (МНК) при нелинейной параметризации. Таким образом, при изменении вида измеряемого объекта мы меняем только программу обработки зафиксированного телекамерой изображения, но не изменяем ничего в конструкции самого прибора.
Для чего, используя исходный файл, сканируют все изображение, получаемое матрицей, и последовательно для каждых четырех ближайших пикселов проводят расчет по формуле (4). Причем при сканировании сдвиг происходит всегда на один пиксел. Получается файл с изображением, на котором фиксируются границы всех интересующих нас объектов. Методы составления подобных программ хорошо известны. Можно в принципе иметь набор программ на наиболее частые, характерные случаи и вызывать их из общего меню по необходимости. К геометрическим параметрам решетки относятся: диаметры вписанных в профиль ячеек окружностей и расстояния между центрами этих окружностей. По теневому изображению (см.рис.2) вычисляют положения границ (рис.5, 6) сваренных решеток.
Измерения геометрических параметров дистанционирующих решеток ТВС
Работы по созданию измерительного стенда ОЭС-1, предназначенного для осуществления бесконтактных измерений геометрических параметров дистанционирующих решеток энергетических ядерных реакторов типа ВВЭР-440, были начаты в конце 90-х годов. Первый этап этих работ завершился созданием и сдачей в опытно-промышленную эксплуатацию опытной измерительной установки в декабре 2001 года. Позже, в 2004–2007 годах, в ЦНИЛ ОАО "МСЗ" была проведена модернизация установки, позволившая преобразовать ее в измерительный стенд ОЭС-1 для измерения геометрических параметров дистанионирующих решеток энергетических ядерных реакторов типа ВВЭР. Стенд (рис.7) позволяет производить измерения параметров решеток типа ВВЭР-440 без переналадки. При этом на стенде имеется возможность проведения аналогичных измерений для решеток типа ВВЭР-1000, но для этого требуется его переналадка. Если доработать измерительный стенд, с тем чтобы оснастить его линзой диаметром 400 мм (сейчас установлена линза диаметром 200 мм), то время измерения параметров решеток ВВЭР-1000 значительно сократится.
Для повышения точности измерения геометрических параметров решетки, ее необходимо измерять в трех-четырех разных положениях в блоке крепления. Сдвиг решетки относительного предыдущего положения должен составлять больше 3 мм. После серии из пяти последовательных измерений в каждом положении проводят расчеты параметров. В проведенных расчетах не должно оставаться неопознанных ячеек c различными координатами. Допускаются варианты наличия неопознанных ячеек, но только с одинаковыми координатами. Затем полученные данные усредняются с помощью данной программы. Для суммирования используются файлы с расширением TB.
Метрологический анализ погрешности измерений
Случайная погрешность
Случайная погрешность измерения распределена по нормальному закону. На стенде ОЭС-1, при его правильной настройке и трех последовательных измерениях, случайная погрешность измерений геометрических параметров дистанционирующих решеток равна 10 мкм (при вероятности p = 0,95), а погрешность измерения гравированной на стекле решетки равна 12 мкм (при вероятности p = 0,95). Большая погрешность измерения во втором случае объясняется условиями проведения измерений: линии рисунка частично пропускают свет, и в результирующем сигнале отношение сигнал/шум значительно снижается. Кроме того, проходя через стекло, свет ослабевает и захватывает новые помехи, что тоже понижает точность измерений.
Систематическая погрешность
Систематическая погрешность измерения вписанного диаметра D возрастает с увеличением угла отклонения ячейки α к оси, направленной перпендикулярно к плоскости решетки, и всегда имеет отрицательное значение. Другими словами, если не учитывать случайные погрешности, результаты измерений диаметров вписанных окружностей на данном стенде всегда будут меньше величины истинного диаметра или равны ему. Формула примерной оценки систематической погрешности имеет вид:
,
где L – длина опоры вдоль оси ячейки, мм. Из этой формулы следует, что при значениях угла α = 0,25° и L = 5 мм систематическая ошибка Δ примерно равна 0,022 мм. На практике данная погрешность в среднем равнялась – 0,020 мм.
Существует механический метод измерений диаметров ячеек, подразумевающий измерения диаметров с помощью ступенчатых цилиндрических калибров-пробок. Такие калибры состоят из четырех пробок высотой 40 мм, расположенных на общей продольной оси с интервалом 4 мм. Диаметр каждой последующей пробки в сравнении с предыдущей возрастает на 0,02 мм. Калибры опускают в каждую из ячеек ДР, и диаметр пробки, которая застревает в ней, соответствует вписанному диаметру ячейки. Этот метод контроля занимает много времени, кроме того, обнаружено, что он имеет ограничения по диапазону измеряемых величин (рис.8).
Видно, что метод с использованием калибров ограничен определенным значением диаметра. Там, где измерения произведены калибрами, они несколько завышены по сравнению с результатами, выполненными оптико-электронным методом. Причина ‒ в наклоне ячейки (появляется систематическая погрешность). Проведя две серии измерений определения значений диаметров (оптико-электронным методом и методом с использованием ступенчатых цилиндрических калибров-пробок, при котором наклон ячейки не влияет на результат), можно оценить значение модуля угла наклона в радианах для каждой ячейки по формуле:
Если, в силу случайных погрешностей, Δ > 0, то угол наклона можно считать равным 0.
Контроль качества выполнения сварных швов пластинчатых решеток (ИР)
Выполнение операции контроля качества сварки лазером мест соединений пластин при изготовлении пластинчатых решеток (ИР), предназначенных для ТВС реактора ВВЭР-1000, производится на установке ОЭСК-4–1-Б, снабженной системой визуализации отклонений от требуемого качества сварных соединений, идентификации и присвоения оценочного статуса, а также координирования несоответствующих требованиям швов для отправки решетки на повторное проведение сварки этих швов. Данная оптико-электронная система отображает, анализирует и присваивает определенный статус каждому сварному соединению на решетке.
Во время проведения всего комплекса операций по контролированию качества выполнения лазерных сварных швов решетка остается закрепленной в первоначальной позиции (рис.9) до выполнения последнего действия, после чего она переворачивается другой стороной. С обратной стороны решетка проходит аналогичный комплекс контрольных операций, после чего вся полученная информация поступает на обработку.
Для получения изображения каждого сварного соединения с трех сторон и сверху применена оригинальная конструкция расположения телекамер для сканирования решетки (рис.10). При включении программа отображает список отсканированных ранее проектов, зарегистрированных с помощью программы сканирования решетки. Оператор, выбрав интересующий его проект, может расмотреть последовательно каждое сварное соединение с трех сторон: сверху и два кадра под углом 45° снизу, тем самым оператор может удостовериться в качестве сварного соединения и присвоить ему соответствующий статус: хороший, подозрительный, плохой. Также программа автоматически присваивает шву статус "просмотрен оператором" в случае, если оператор не определил статус сварного соединения. Эта операция введена специально для того, чтобы иметь наглядное представление о количестве и расположении просмотренных и не рассматриваемых ранее сварных соединений, чтобы исключить человеческий фактор. Вся информация о статусе каждого соединения (плохие, хорошие и подозрительные сварные соединения) сохраняется в том же проекте, который открыл оператор, и наглядно отображается в графическом виде на схеме решетки. Просмотрев все сварные соединения, оператор нажатием на кнопку генерации отчета открывает сгенерированный файл в формате Microsoft Office Word, куда автоматически заносится информация об исследуемой решетке со всеми координатами подозрительных и плохих соединений. К генерации отчета также можно вернуться в любой момент, выбрав интересующий оператора проект.
Также после исследования решетки оператор может сгенерировать файл, содержащий координаты сварных соединений в формате заводского станка, которые требуют доработки.
Описание интерфейса
На интерфейс инспектирования сварных соединений (рис.11) выведена таблица со списком отсканированных ранее проектов с помощью программы сканирования; выделено поле, отображающее свойства выбранного оператором проекта: имя проекта, место хранения информации, какую сторону решетки в данный момент инспектирует оператор; создано окно, где отображены найденные подозрительные сварные соединения и их номера, определен статус сварного соединения: "Хороший", "Подозрительный", "Плохой".
В поле схемы решетки (рис.12) визуально отображены результаты состояния инспектирования: серый узел – инспектирование и просмотр сварного соединения не проводился; синий узел – был осуществлен просмотр, но определенный статус не был присвоен; зеленый узел – был присвоен статус "Хороший"; желтый – был присвоен статус "Подозрительный"; красный – был присвоен статус "Плохой". Сварное соединение, выделенное большой жирной точкой, означает, что эта точка с соответствующим статусом в данный момент просматривается, и ее фотографии отображаются на экране (рис.13). При запуске программы сканирования (рис.14) появляется основное окно управления сканирования (помечено цифрой 1), в окнах 2,4–6 – изображения с четырех видеокамер, а в окне 5 – схематическое отображение решетки и пронумерованные ячейки.
Заключение
Cнижение затрат на производство тепловыделяющих сборок энергетических ядерных реакторов типа ВВЭР охватывает в числе прочих и контрольные операции, связанные с подтверждением требований к качеству выполнения технологических операций на неразъемных соединениях, таких, как например, сваривание, а также с проведением необходимых измерений, подтверждающих выполнение требований, оговоренных в конструкторской документации, указанным размерам геометрических параметров. В данной статье рассмотрены вопросы проведения измерений и контроля таких компонентов тепловыделяющих сборок энергетических ядерных реакторов типа ВВЭР, как дистанционирующие решетки (ДР), а также пластинчатые решетки, предназначенные для интенсификации перемешивания теплоносителя (ИР). Эти действия производятся с использованием оптико-электронных систем, позволяющих производить выполнение перечисленных контрольных и измерительных операций бесконтактным методом, что позволяет повысить точность и быстродействие выполнения операций измерений, регистрации, переработки и выдачи результатов, а также удобство их дальнейшего использования. ■
* В. Л., Крайнев А. Ф., Ковалев В. Е., Ляхов Д. М., Слепцов В. В. Обрабатывающее оборудование нового поколения. – Москва: Машиностроение, 2001.
Отзывы читателей
