трубопровода

Лабораторная работа №2

Определение толщины изоляции

трубопровода

Цель работы:

1. Познакомиться с методом определения толщины грунтовки и изоляционных покрытий.

2. Изучить конструкцию и использование приборов МТ2003, ИТДП-11

1.Определение толщины грунтовки

Толщину грунтовки измеряют при помощи магнитного толщиномера МТ2003. Данный толщиномер предназначен для измерения толщин немагнитных (лаки, краски и другие диэлектрики, а также цветные металлы) покрытий, нанесенных на ферромагнитное основание.Толщиномер может применяться в лабораторных и цеховых условиях.

Контроль обеспечивается при выполнении следующих условий:

- расстояние от края преобразователя до кра я основания не менее 30,0 мм;

- толщина основания - не менее 0,8мм;

Измерение осуществляется путем установки преобразователя на контролируемую поверхность без дополнительных зазоров.

Способ сканирования поверхности контролируемого изделия - ручной, путем перестановки преобразователя без скольжения его по поверхности.

Условия эксплуатации толщиномера:

- температура окружающего воздуха от 0 до 50⁰ С;

- относительная влажность до 80% при 25⁰ С;

- атмосферное давление от 84 до Рис.1 ТолщиномерМТ 2003 106,7 кПа.

Диапазон измеряемых покрытий от 0,05 до 15,00 мм.

Толщиномер снабжен функцией автоматического отключения питания после двухминутного перерыва в работе.

Процесс измерения в толщиномере активизируется только при поднесении МИП к ферромагнитному изделию. Окончание измерения индицируется сдвоенным звуковым сигналом.

В комплект поставки входит мера толщины в виде плоско-параллельной пластинки. Средняя толщина меры должна лежать в пределах от 1800 до 15000 мкм. Отклонение толщины меры от среднего значения по всей площади не должно превышать +-20 мкм.

1.1Устройство и принцип работы толщиномера

Принцип работы толщиномера заключается в регистрации изменения индуктивного сопротивления, вносимого в магнито-индукционный преобразователь (МИП) дифференциального типа при приближении его к поверхности металлического основания объекта контроля. МИП выполнен по схеме дифференциального трансформатора..

На Рис.2 приведена схема МИП.

Рис.2 Cхема МИП

Измеряемая величина толщины покрытия определяется расстоянием между МИП, установленном на покрытие, и поверхностью металлического ферромагнитного основания.

Регистрация изменений параметров МИП осуществляется путем его включения в качестве нагрузки низкочастотного генератора и измерения амплитуды напряжения на сигнальной обмотке.

Помимо расстояния между МИП и поверхностью ферромагнитного изделия выходной сигнал на ВТП воздействуют также, не подлежащие измерению, другие свойства и параметры объекта контроля, в первую очередь магнитная проницаемость и удельная электрическая проводимость ферромагнитного изделия. Практически это проявляется в том, что при одинаковой толщине покрытия, но различных и (или) основания показания прибора будут отличаться, хотя должны быть одинаковы. Для отстройки от влияния удельной электрической проводимости частота тока возбуждения МИП выбрана низкой и равной 225 Гц. Для минимизации влияния магнитной проницаемости рекомендуется применять процедуру калибровки, а в качестве образца основания использовать основание изделия, на котором предстоит проводить измерения толщин покрытий.

Напряжение на сигнальной обмотке МИП является нелинейной функцией от измеряемой толщины, поэтому в толщиномере осуществляется операция линеаризации, обеспечивающая прямо пропорциональную зависимость показаний прибора от толщины покрытия.

Функциональная блок-схема толщиномера приведена на рис.2.

Рис.2. Функциональная блок-схема магнитного толщиномера МТ2003

1. Генератор тока. 4. Сигнальный канал.

2. Преобразователь 5. Цифровой блок.

3. Опорный канал. 6. Индикатор.

7. Устройство питания.

Толщиномер включает в себя генератор 1, у которого в качестве нагрузки используется возбуждающая катушка магнитоиндукционного преобразователя 2. Напряжение с сигнальной обмотки МИП поступает на сигнальный канал 4, где оно фильтруется и детектируется.

Напряжение с компенсационной обмотки МИП поступает на опорный канал 3, где оно также фильтруется и детектируется. Выходные напряжения с сигнального и опорного каналов поступают на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) цифрового блока 5 в качестве измеряемого и опорного напряжений соответственно. Цифровой блок 5 проводит операции линеаризации и калибровки толщиномера. Блок питания 7 обеспечивает необходимые напряжения для питания электронных узлов толщиномера и обесточивает схему при двухминутном отсутствии измерений или внешних управляющих сигналов. Индикатор 6 отображает режимы работы толщиномера и результаты измерений.

Мера толщины, входящая в комплект поставки толщиномера, предназначена для калибровки и проверки работоспособности толщиномера. Мера толщины представляет собой диэлектрическую пластину толщиной от 800 до 15000 мкм с отклонением +- 20мкм. Мера толщины должна содержаться в полиэтиленовом пакете и периодически протираться спиртом от грязи, которая может привести к искажению результатов калибровки прибора.

Образец основания предназначен для калибровки при подготовке толщиномера к работе и при проверке его работоспособности. При калибровке на образец основания накладывают меру толщины. Образец основания представляет собой ферромагнитный (сталь 20) диск диаметром 100мм толщиной 4 мм. Образец основания для калибровки необходимо использовать только в том случае, если использование основания объекта контроля в качестве образца основания не представляется возможным. Перед использованием образца основания необходимо убедиться в отсутствие загрязнений, которые могут привести к неточной калибровке.

На передней панели толщиномера (Рис.1) расположены следующие органы регулировки и управления: жидкокристаллический двухстрочный индикатор для цифровой индикации результатов измерений и отображения режимов работы прибора;

кнопки:

ВКЛ-ВЫКЛ для включения и выключения толщиномера;

ВВЕСТИ

ВЫБОР РЕЖИМА - кнопки со стрелками, которыми осуществляют переключение режимов и необходимые установки внутри режимов. На задней панели толщиномера расположена крышка батарейного отсека. На верхнем торце толщиномера расположен разъем для подключения магнитоиндукционного преобразователя и излучательный светодиод для связи с ЭВМ (устанавливается по отдельному требованию).

1.2 Подготовка толщиномера к работе и порядок работы

Работа с толщиномером проводится в основном режиме и с использованием дополнительных функций:

- запоминание результатов измерений по группам,

- вычисление среднего значения группы измерений,

- вычисление среднего отклонения по группе измерений,

- передача групп измеренных значений по инфракрасному

каналу на совместимый компьютер;

- контроль питания.

Работа с толщиномером в основном режиме.

Подготовить образец основания и меру толщины для калибровки толщиномера.

ВНИМАНИЕ! Для достижения максимальной точности измерений образец основания по марке материала, по шероховатости и кривизне должен соответствовать контролируемому изделию. Желательно использовать непосредственно участок контролируемого изделия без покрытия. Мера толщины должна быть близка к среднемузначению диапазона измерений.

1.Включить толщиномер, нажав кнопку ВКЛ-ВЫКЛ.

2.Кнопками со стрелками ВЫБОР РЕЖИМА -КАЛИБР- ИЗМЕРЕНИЕ установить режим калибровки толщиномера, при этом должна появиться надпись «КАЛИБРОВКА» на верхней строке индикатора, и нажать кнопку ВВЕСТИ - должна появиться надпись «СКОМПЕНСИРУЙТЕ ДАТЧИК».

3.По этой команде разместить датчик на расстоянии не менее 10 см от металлических предметов и нажать кнопку ВВЕСТИ, после звукового сигнала должна появиться надпись «УСТАНОВИТЕ ДАТЧИК НА ОБЪЕКТ».

4.Установить меру толщины на образец основания и установить преобразователь на меру толщины. На индикаторе должно появиться показание, равное значению меры толщины.

5.При отличии показания от значения меры толщины кнопками ВЫБОР РЕЖИМА установить значение меры толщины на индикаторе с требуемой точностью. Если же показания соответствуют значению меры толщины, данный пункт пропустить.

6.После установки требуемого значения нажать кнопку ВВЕСТИ, должна появиться надпись «ИЗМЕРЕНИЕ», нажать повторно кнопку ВВЕСТИ -должна появиться надпись «ГОТОВ», что означает -прибор готов к измерению.

7.Для возврата к заводской калибровке необходимо выполнить пункты 2 и 3 и после установки преобразователя на объект нажать одновременно две кнопки «ВЫБОР РЕЖИМА», а затем «ВВЕСТИ».

8.Установить преобразователь на контролируемый участок изделия и после сдвоенного звукового сигнала считать измеренную толщину покрытия по цифровому индикатору. При проведении серии измерений на индикаторе справа будет отображаться максимальное (вверху) и минимальное (внизу) значение в серии.

ВНИМАНИЕ! При установке преобразователя на поверхность контролируемого изделия необходимо соблюдать аккуратность. Попадание грязи, стружки и т.п. под рабочий торец преобразователя может существенно исказитьрезультатизмерения и вызвать повреждение преобразователя.

Для повышения точности измерений следует периодически проверять настройку толщиномера с помощью меры толщины.

Работа с толщиномером с использованием дополнительной функции - "ГРУППА"

Данная опция используется для управления памятью прибора и для статистической обработки результатов измерений. Память прибора разделена на восемь независимых блоков, в которые возможно записать соответственно восемь групп измеренных значений.

Образование групп измеряемых значений целесообразно использовать при контроле различных объектов и сохранении результатов измерений по каждому объекту для дальнейшей обработки и документирования. Каждая группа может содержать до 100 измеренных значений.

Для запоминания измеряемых значений в группе необходимо совершить следующую последовательность действий: выбрать номер группы для записи, сделать выбранную группу активной, провести измерения.

1.Выбор группы происходит следующим образом: кнопками ВЫБОР РЕЖИМА выбрать опцию ГРУППА, нажать кнопку ВВЕСТИ, кнопками ВЫБОР РЕЖИМА выбрать номер группы. Появится надпись: ГРУППА HOMEP:N, где N=1...8

2.Для того чтобы сделать выбранную группу активной, необходимо после выбора номера группы одновременно нажать две кнопки ВЫБОР РЕЖИМА, на дисплее появится надпись СОЗДАНА ГРУППА HOMEP:N. После этого нажать кнопку ВВЕСТИ, на дисплее появится надпись ГРУППА.

ВНИМАНИЕ! Если до нажатия кнопки ВВЕСТИ нажать кнопку ВЫБОР РЕЖИМА, то произойдет смена номера выбранной группы, а предыдущая выбранная группа перестанетбыть активной.

3.Для проведения измерений кнопками ВЫБОР РЕЖИМА установить опцию ИЗМЕРЕНИЕ при этом на дисплее высветится сообщение о номере активной группы, например, АКТИВНА ГР.З. Нажать кнопку ВВЕСТИ, появится надпись ГОТОВ!

ВНИМАНИЕ! Если в процессе измерений при записи в выбраннуюгруппу возникнет необходимость стереть последнее измеренное значение по причине неправильной установки преобразователя или же по ошибочному выбору объекта, то необходимо сразу после данного измерения одновременно нажать кнопки ВЫБОР РЕЖИМА - текущее измеренное значение на индикаторе будет "забито" и записи его в память не произойдет.

Вычисление среднего значения в группе.

Данная функция вычисляет среднее арифметическое значение в выбранной группе.

Выбрать интересующую группу см..П.1. и нажать одновременно две кнопки: ВВЕСТИ и левую кнопку ВЫБОР РЕЖИМА (вниз).

Вычисление среднего отклонения в группе.

Данная функция вычисляет среднее арифметическое отклонение от среднего значения в выбранной группе. Выбрать интересующую группу (см. П.1) и нажать одновременно две кнопки: ВВЕСТИ и правую кнопку ВЫБОР РЕЖИМА (вверх).

Если после проведения операций.1- 3 провести вычисление среднего значения и среднего отклонения в без смены номера группы, то при возврате в режим измерения останется высвечиваться надпись АКТИВНА ГР.N, означающее, что будет производиться дозапись вновь измеренных значений в текущую группу.

ВНИМАНИЕ! Информация сохраняется в группе до тех пор, пока в эту группу либо не дозаписать новых значений, либо не произвести всех действий П.1- П.3. В последнем случае вся предыдущая информация будет заменена.

2.Определение толщины пленочных покрытий

Контроль толщины изоляции можно осуществлять с помощью магнитных толщиномеров типа МТ-31Н, МТ-ЗЗН, МТ-57 или ИТДП-11.

Рис.2 Толщиномер ИТДП-11

В лабораторной работе контроль толщины изоляции производится с помощью толщиномера ИТДП-11 (измеритель толщины диэлектрических покрытий вихретоковый) Рис.2.

Прибор предназначен для ручного неразрушающего контроля толщины диэлектрических покрытий на поверхности изделий из конструкционной стали.

Возможная область применения прибора: измерение и контроль толщины гидроизолирующих покрытий любых трубопроводов.

Рабочие диапазоны влияющих величин:

• температура окружающего воздуха от минус 5 до плюс 40°С;

• относительная влажность воздуха до 95 % при температуре плюс 30°С;

• атмосферное давление от 86 до 106 кПа (650- 800 мм рт.ст.).

Диапазон измеряемых толщин диэлектрических покрытий на изделиях из конструкционной стали в пределах от 0 до 10мм с поддиапазонами: 0-2, 2-5, 5-10мм. Диапазон измерения выбирается автоматически.

2.1 Устройство и принцип работы прибора

Измерение толщины диэлектрических покрытий основывается на эффекте изменения индуктивности датчика вблизи металлических поверхностей, которое по определенному алгоритму обработки сигналов преобразуется в цифровой код, числовое значение которого отображается на цифровом индикаторе.

Каждая серия измерений толщины изоляционного покрытия прибором ИТДП-11 на конкретном отрезке трубопровода предваряется калибровкой нижнего (0 мм) и верхнего (10 мм) пределов измерения на оголенном участке, именно этого трубопровода.

Результат калибровки запоминается и сохраняется при отключении питания прибора.

Для сохранения высокой точности измерения при переходе к другому участку трубопровода, отличающегося материалом и/или диаметром трубы, рекомендуется повторить калибровку.

Цифровой индикатор обеспечивает возможность фиксации и слежения оператором за направлением изменения значения измеряемой толщины диэлектрического покрытия.

Основными составными частями прибора являются:

• устройство индуктивного датчика,

• микроконтроллер,

• устройство индикации,

• источник питания.

Значение толщины диэлектрического покрытия трубопровода при помощи устройства индуктивного датчика преобразуется в частоту.

Само устройство состоит из индуктивного датчика, который включен в цепь автогенератора, собранного на микросхеме К561ЛН2.

Микроконтроллер проводит измерение частоты напряжения, выработанного устройством индуктивного датчика, и дальнейшую его цифровую обработку по определенному алгоритму (фильтрацию, накопление, усреднение, интерполяцию полученного результата и выработку цифрового кода, необходимого для устройства индикации).

Значение измеряемой толщины диэлектрического покрытия трубопровода отображается на цифровом жидкокристаллическом индикаторе.

2.2 Конструкция прибора

Прибор ИТДП-11 выполнен в виде малогабаритного переносного прибора в пластмассовом корпусе. Пластмассовый корпус состоит из верхнего и нижнего полукорпусов, которые скреплены между собой винтами.

На верхнем полукорпусе прибора расположены цифровые индикаторы.

Внутри корпуса расположена печатная плата с радиоэлементами и индуктивный датчик.

На боковой поверхности прибора расположены кнопки включения/выключения питания "ВКЛ." и кнопка проведения измерения "ПУСК".

2.3 Подготовка прибора к работе

Прежде чем приступить к работе с прибором, необходимо проверить состояние элементов питания. Если прибор долго не эксплуатировался и элементы питания были установлены, то последние рекомендуется заменить новыми. Если элементы питания нормальные, то необходимо включить прибор, нажав кнопку "ВКЛ." и убедиться в том, что индикатор загорелся и отсутствует информация «PR3Р».

ПРИМЕЧАНИЕ. При длительном хранении прибора, для сохранности элементов питания рекомендуется вынуть из своего отсека.

2.4 Порядок работы с прибором

Подготовить прибор к работе в соответствии с п.2.3.

Провести калибровку пределов измерения. Каждая серия измерений толщины изоляционного покрытия прибором ИТДП-11 на конкретном отрезке трубопровода предваряется калибровкой нижнего (0 мм) и верхнего (10 мм) пределов измерения на оголенном участке, именно этого трубопровода.

Результат калибровки запоминается и сохраняется при отключении питания прибора, даже если проводить замену элементов питания.

Для сохранения высокой точности измерения при переходе к другому участку трубопровода, отличающегося материалом и/или диаметром трубы, необходимо повторить калибровку.

Для калибровки прибор устанавливают на оголенном участке обследуемого трубопровода перпендикулярно касательной, проведенной к точке установки прибора, причем длинная сторона плоскости датчика должна быть направлена вдоль трубы, и слегка прижимают его.

После чего включают прибор нажатием на кнопку "ВКЛ." и переводят его в режим "калибровка" одновременным нажатием на кнопки "ВКЛ." и "Пуск" (нажать кнопку "ВКЛ." и, не отпуская её, нажать кнопку "ПУСК", после чего отпустить кнопку "ВКЛ.").

Индикатор начинает мигать, что соответствует режиму "калибровка".

При установленном приборе на оголенном участке индикатор показывает непрерывно значения около 0 мм. Прибор находится в режиме калибровки нулевой толщины. Оператор может оценить степень изменения калибровочных коэффициентов. Нажать кнопку "ПУСК".

Через примерно 1 сек. индикатор обнулится, что будет соответствовать окончанию калибровки нулевой толщины.

Далее следует провести калибровку верхней границы диапазона измеряемых толщин. Эта калибровка делается после установки между плоскостью датчика и стенкой трубопровода специальной диэлектрической калибровочной пластины толщиной 10 мм из комплекта прибора. Индикатор непрерывно показывает измеряемую толщину пластины около 10 мм (в некоторых случаях допускается показания " " ~ ", что соответствует значениям более 10,02 мм).

Нажать кнопку "ПУСК". Через примерно 1 сек. индикатор высветит значение 10.00 мм, что соответствует окончанию калибровки верхнего предела.

Нажать кнопку "ВКЛ" - индикатор перестает мигать, калибровка завершена. Калибровочные коэффициенты запомнились, прибор готов к работе.

Если измерения сразу не предполагается проводить, то прибор можно выключить.

ВНИМАНИЕ! Если измерения не проводились более 1,5 мин., то прибор сам выключается с сохранением последнего измеренного значения.При повторном включении прибора на индикаторе высвечивается это последнее измеренное значение толщины.

Для проведения замера толщины изоляции трубы ИТДП-11 устанавливается на нее перпендикулярно к касательной, проведенной к точке установки прибора (длинная сторона плоскости датчика должна быть направлена вдоль трубы). Прибор включается нажатием кнопки 'ВКЛ.". При нажатии кнопки "ПУСК" на цифровом индикаторе появляется значение измеряемой толщины изоляции.

При повторном нажатии этой кнопки прибор проводит новый замер толщины изоляции трубы и так до бесконечности. Если кнопка "ПУСК" удерживается в нажатом положении, то показания датчика обновляются, примерно каждые 0,5 секунды.

Для получения наименьшей величины толщины изоляции трубопровода необходимо провести несколько замеров ее при незначительном отклонении прибора от вертикали и выбрать минимальное показание.

BHИMAHИE! Возникновение на индикаторе надписи " PR3P извещает о недопустимомразряде элементов питания. Необходимо открыть отсек на тыльной стороне прибора, вынуть элементы питания и, соблюдая маркировку, установить новые. При этом все калибровочные коэффициенты и последнее измеренное значение сохраняются.

Дата добавления: 2015-07-20