Оценка технического состояния судовых технических средств с использованием методов оптической интроскопии

Цель работы - ознакомление с работой приборов оптической интроскопии (эндоскопов) и получение практических навыков осмотра внутренних плоскостей судовых технических средств - дизелей, редукторов и приводов распределительных валов, проточных частей турбин и турбокомпрессоров, трубных поверхностей котлов и теплообменников, трубопроводов и т. д. без разборки через отверстия при помощи смотровых трубок с встроенной системой освещения объекта наблюдения в видимой области спектра.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СОВРЕМЕННЫХ СРЕДСТВАХ ИНТРОСКОПИИ (ВНУТРИВИДЕНИЯ).

Средства интроскопии. Средства интроскопии - эндоскопы подразделяются по типам смотровых трубок (рис.1) на жесткие (линзовые, иногда называемые бороскопами), гибкие (волоконно - оптические, иногда называемые фиброскопами) и микро телевизионные. У всех типов эндоскопов применяют волоконно - оптическое освещение, в некоторых жестких трубках используются лампы накаливания. Имеются конструкции, представляющие сочетание жестких и гибких смотровых трубок. Изображение рассматривается при помощи окуляра или на экране телевизионного монитора. Фиксация изображения - фотоаппаратом или видеомагнитофоном. Судовой эндоскоп комплектуется из нескольких смотровых трубок в зависимости от области применения.

Параметры эндоскопов. Диаметр и длина рабочей части характеризуют «проникающую» способность смотровых трубок. Существуют конструктивные ограничения длины смотровых трубок в зависимости от их диаметра:

Жесткие трубки - длина не превышает 300 диаметров, предельная составляет 4200 мм;

Гибкие трубки - длина не превышает 670 диаметров, предельная длина - стандартная до 3 мм, специальная - до 6...25 м;

микро телевизионные - диаметр 6...35 мм, предельная длина 8...30 м в приборах для осмотра труб до 300 м)

Направление наблюдения, угол поля зрения и угол поворота дистального конца - угловые характеристики, определяющие охват наблюдаемой площади (см. рис. 1).

Увеличение изображения определяет кратность увеличения (х или крат) изображения при рассмотрении через окуляр или на экране монитора по отношению к фактическому значению (например, трещины).

Увеличение изображения зависит от расстояния линзы объектива, окуляра или телевизионной системы.

Разрешающая способность эндоскопа характеризует его способность раздельно воспроизводить мелкие части детали и определяется наибольшим значением частоты штрихов, нанесенных на испытательную пластинку («штриховая мира»), при котором в изображении эти штрихи могут быть различимы (не сливаются). Разрешающая способность измеряется числом штрихов (линий) на 1 мм - лин/мм или мм ^-1 и составляет 4...22 лин/мм.

Глубина резкости - допустимое нарушение точности фокусировки объектива эндоскопа, мм, при котором сохраняется резкость изображения. При постоянной фокусировки глубина резкости 10... 100 мм, при регулируемой - от 6 до ∞.

Освещенность объекта осмотра - отношение светового потока, падающего на элемент площади поверхности, лк, на определенном расстоянии от среза осветительной лампы (светопровода); диапазон 100..5000 лк.

Обозначения на рис. 1

а - жесткая смотровая трубка; б - гибкая смотровая трубка с источником излучения; в - микротелевизионный эндоскоп; УПЗ - угол поля зрения; УО - угол освещения; НО - направление обзора; СО - сектор обзора; УПДК - угол поворота дистального конца; 1 - линза освещения; 2 - объектив; 3 - линзы; 4 - световод; 5 - система поворота смотровой трубки вокруг своей оси; 6 - подключение наконечника световода; 7 - окуляр; 8 - кольцо регулировки фокуса; 9 - кольцо регулировки остроты зрения; 10 - объектив насадки; 11 - объектив кривого поля; 12 - жгут, передающий изображение; 13 -коллектив; 14 - концы осветительного световода; 15 - источник излучения; 16 -конденсор; 17 - галогеновая лампа; 18 - вентилятор; 19 - управление поворотом дистального конца вправо и влево; 20 - управление поворотом дистального конца вниз и вверх; 21 - линза; 22 - преобразователь светового сигнала в электронный; 23 - микротелевизионная гибкая смотровая трубка; 24 -монитор; 25 - видеопроцессор с источником излучения; 26 - видеомагнитофон.

Условия работы смотровых трубок - температура и давление окружающей среды; возможность работы в агрессивных средах.

Жесткие смотровые трубки. Конструкция жесткой смотровой трубки показана на рис. 1а и состоит из объектива, световодов для передачи изображения и освещения, окуляра и корпуса. Применяются объективы с постоянной глубиной резкости или с дистанционно регулируемой фокусировкой. Объектив имеет несколько линз и встроенное или съемное устройство для изменения направления обзора. Световод для передачи изображения состоит, как правило, из набора линз малого диаметра (примерно одна линза на 20 мм длины смотровой трубки) или пучка оптического волокна. Жесткие смотровые трубки имеют направление обзора прямое или под углом 45 -100⁰ угол поля зрения 10...90⁰, стандартный – 55⁰, соответствующий углу зрения человеческого глаза. Обеспечивается поворот смотровой трубки относительно оси окуляра на 370⁰ (Олимпас), в то время как общее увеличение предмета наблюдения зависит от расстояния до объекта. В смотровых трубках с боковым обзором имеет место эффект зеркального изображения, для исправления которого в окулярах необходимо применять призмы Дова.

Вращение окуляра обеспечивает адаптацию под любое зрение (в пределах ±5 диоптрий).

В случае прямого обзора подсветка осуществляется вокруг объектива, при угловом обзоре - под тем же углом, но несколько ниже объектива.

Световод для передачи освещения в жесткой смотровой трубке изготовляется из оптического стеклянного микроволокна или пучка из 16...64 волокон. В жестких смотровых трубках больших диаметров (например, 19 мм) может применяться подвод освещения от двух источников.

Жесткие смотровые трубки диаметром 1...3 мм (минибороскопы)

имеют длину 90...290 мм, направление обзора 0...90⁰, угол поля зрения

10...70⁰, глубина резкости от 1 мм до ∞. Рядом фирм выпускаются составные

жесткие смотровые трубки (например, фирма «Титол Тул Саллай» из трех частей 560, 1015 и 1015мм, фирма «КМL» до 15 м). Для удобства осмотра применяется угловое поворотное соединение двух частей жестких смотровых трубок.

Гибкие смотровые трубки. Конструкция гибкой смотровой трубки показана на рис. 16 и состоит из объектива, световодов для передачи изображения и освещения, окуляра, устройства для поворота наконечника смотровой трубки (дистального конца) с объективом и защитной трех-, четырехслойной гибкой оболочки. В гибких смотровых трубках применяются объективы с постоянной или регулируемой фокусировкой. Объектив состоит из нескольких линз.

Гибкая смотровая трубка, как правило, имеет несколько съемных насадок на объектив, изменяющих направление обзора и угол поля зрения (см. рис.1) Фирма «Эндоскен» выпускает комбинированные смотровые трубки жестко - гибкие. Световод для передачи изображения представляет пучок оптического волокна диаметром 9...40 мм с числом волокон до десятка тысяч. Оптическое волокно состоит из нитей оптического стекла, каждая из которых покрыта тонким слоем (~ 2 мкм) стекла с низким показателем преломления.

Оптические волокна собираются (спекаются) в жгуты. Световод для передачи освещения и окуляры в гибких смотровых трубках имеют конструкции, аналогичные жестким трубкам. У окуляра расположены кольцо привода переменной фокусировки и ручка поворота дистального конца (в двух или

четырех направлениях с углом изгиба до ± 120... 130⁰). Подвижка окуляра

обеспечивает адаптацию под любое зрение.

Источники излучения. Для освещения объектов наблюдения «холодным» светом в состав эндоскопа входят источники излучения, состоящие из галогенных, ксеноновых или паросветных ламп, мощностью 100...300 Вт, системы регулирования излучения (плавления или двух-, трехпозиционная), конденсора, передающего излучение от лампы в торец соединительного осветительного световода и воздушного охлаждающего устройства (вентилятора). При одинаковой мощности освещенность обеспечивается паросветной лампой в 10 раз больше, чем галогенной, и в два раза больше, чем ксеноновой. Галогенные лампы обеспечивают освещенность объекта 1000...6000 лк* при расположении линзы освещения эндоскопа от объекта на расстоянии 50 мм. Срок службы ламп от 50... 100 ч (полный накал) до 1000 ч (нормальное освещение). Напряжение, подводимое к источнику излучения 24 (27), НО и 220 В, к лампам 15 или 24 В. Выпускаются комбинированные источники излучения, имеющие дополнительную лампу -вспышку для фотографирования через эндоскоп.

Соединительные осветительные световоды изготовлены из оптического волокна, аналогичного применяемым в смотровых трубках. Длина световода 0,5...2 м (в некоторых конструкциях до 15 м). Световоды покрыты защитным чехлом и имеют на концах специальные разъемы для подключения к источнику освещения и смотровой трубке. Световоды в эндоскопах III- го поколения имеют потерю 10% светового потока на длине 10 м.

Измерительные эндоскопы. Рядом фирм («Олимпас», «Ленокс» и др.) выпускаются измерительные эндоскопы с гибкими и жесткими смотровыми трубками диаметром 8...9 мм и длиной 250...990 мм, позволяющими измерять

дефект путем проектирования на изображение измерительной шкалы. Градация измерительных шкал зависит от угла поля зрения эндоскопа. Измерительные эндоскопы имеют переменную фокусировку, механизм измерения которой отградуирован в определенном расстоянии до объекта измерения, которое учитывается при определении размера дефекта по измерительной шкале.

Фотографирование через эндоскоп.

В современных эндоскопах фотографирование производится цифровыми фотокамерами. Применяются также фотоаппараты типа «Полароид» для съемки на специальные кассеты, не требующие обработки и дающие через 60... 120 с готовый снимок. Фотоаппараты присоединяются к эндоскопам при помощи специальных объективов или адаптеров.

Телевизионные приставки к эндоскопу.

Присоединение к смотровой трубке эндоскопа через специальный адаптер телекамеры, которая, в свою очередь, через блок управления соединяется кабелем с монитором, создает замкнутую телевизионную систему. К системе может быть подключен видеомагнитофон. Размер экрана применяемых телевизионных мониторов по диагонали 255...450 мм, число строк разложения изображения 250...625.

Микротелевизионный эндоскоп.

Микротелевизионный эндоскоп позволяет получать более четкое изображение без присущей волоконной оптике воспроизведения изображения в виде мозаичной структуры (с разрывами изображения). Прибор представляет гибкую смотровую трубку, состоящую из световода для освещения и канала для передачи изображения, имеющего поворотный дистальный участок (в четырех направлениях), в котором расположены линза и преобразователь светового сигнала в электронный (CCD chip). Изображение передается на монитор. Разрешающая способность в ближней области осмотра (5...30 мм до объекта) в три раза выше, чем обычной гибкой волоконной смотровой трубки с телевизионной приставкой.

2. ПРИМЕНЕНИЕ ЭНДОСКОПА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СУДОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ

СРЕДСТВ

2.1 Осмотр деталей и узлов цилиндро- поршневой группы и клапанов.

При осмотре цилиндра поршень дизеля должен быть с помощью валоповоротного устройства установлен в нижней мертвой точке.

Осмотр осуществляется через отверстия для форсунок в крышке цилиндра. Могут быть использованы также отверстия для пусковых клапанов.

Втулку цилиндров контролируют с помощью жесткой смотровой трубки с боковым обзором или гибкой смотровой трубки. Осматривают выхлопные или продувочные окна, перемычки между окнами маслоподводящих отверстий (наиболее вероятные места появления трещин), оценивают состояние следов хонингования втулки для определения степени ее износа, обращают внимание на характер «языка» от маслоподводящих отверстий (каналов) для определения оптимальной подачи цилиндрового масла. Донышко головки поршня контролируют с помощью жесткой смотровой трубки с прямым полем зрения. Устанавливают наличие трещин головки поршня, количество нагара и наличие следов попадания охлаждающей воды двигателя в цилиндр.

Осмотр днища крышки цилиндр производится гибкой или жесткой смотровой трубкой с боковым обзором. При работе с гибкой смотровой трубкой управляемая головка поворачивается дистанционным механизмом управления для осмотра всей поверхности крышки и особенно перемычек между отверстиями для форсунки, клапана пускового воздуха и клапанов газораспределения (наиболее вероятные места появления трещин).

Впускные и выпускные клапаны (окна) дизелей осматривают с помощью гибкой или жесткой смотровой трубки с боковым обзором. Контроль клапанов производится поочередно при полном их открытии при поворачивании валоповоротным устройством вала дизеля. Необходимо следить, чтобы смотровая трубка не была сломана движущимся поршнем. Устанавливают наличие раковин, коррозии, прогаров на посадочных поясках клапанов. Оптический контроль цилиндров целесообразно совмещать с плановым снятием форсунок для ревизии и по мере необходимости при подозрении о появлении неисправности.

Признаки хорошего состояния:

- рабочая поверхность втулки гладкая, покрыта легким слоем масла, не имеет следов задиров и натиров;

- головка (днище) поршня не имеет следов выгорания металла;

- поршневые кольца хорошо приработаны, не имеют продольных рисок, подвижны в канавках, на кромках колец (за исключением верхнего) имеются валики масла.

Признаки неудовлетворительного состояния:

- одно или несколько поршневых колец поломаны;

- на кольцах имеются многочисленные риски, перекрывающие всю высоту кольца;

- одно или несколько поршневых колец «залегли» или потеряли подвижность из-за скопления нагара в закольцевом пространстве;

- на поверхности втулки и поршневых колец видны пропуски газов (сухая темная поверхность);

- на днище поршня имеется значительное выгорание металла или следы попадания воды;

- на поверхности втулки следы натиров и задиров.

Периодичность осмотра цилиндров и поршней через продувочные и впускные окна двухтактных двигателей должно соответствовать указанной в инструкции по эксплуатации. Осмотр цилиндра эндоскопом через форсуночное отверстие рекомендуется производить через 1000 - 2000 ч при замене форсунки.

Дата добавления: 2015-07-11