НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ


Задачи сложные, но выполнимые

Сегодня НПО «РДМ-ВИГОР» это высококлассный разработчик, изготовитель и надежный поставщик качественных и современных средств ручного ультразвукового контроля, систем ультразвукового контроля, наукоемкой высокотехнологичной аппаратуры, ориентированной на круг профессиональных пользователей, а также коллектив профессионалов, способный решать самые сложные задачи. О текущем положении дел на предприятии, творческой инициативе, научном подходе к решению поставленных задач нам рассказал заместитель директора по научной работе НПО «РДМ-ВИГОР» Игорь Дмитриевич Буслаев.

Предприятие имеет более чем 20-летний опыт исследований в области ультразвука, использования классических и оригинальных методов обработки радиотехнических сигналов, применения последних достижений мировой схемотехнической базы и современных технологий производства.

НПО «РДМ-ВИГОР» разработало комплекс ультразвуковых дефектоскопов. В него входят:

– совмещенный вагон-дефектоскоп НПО «РДМ-ВИГОР» с АПК РДМ-15К (первичное средство контроля);

– двухниточный дефектоскоп УДС2-РДМ-23 (первичное и экспертное средство контроля или мониторинга пути);

– однониточный дефектоскоп УДС2-РДМ-12 (вторичное средство контроля, перемещаемое на тележке);

– УДС2M-35 (вторичное средство контроля, ручной дефектоскоп).

Дефектоскопы подключены к системам глобального позиционирования GPS/ГЛОНАСС, а также к услуге пакетирования данных GPRS, что позволяет реализовать функцию передачи данных с поддержкой любого оператора мобильной связи. Кроме того, дефектоскопы комплекса объединены общей базой данных, которая позволяет обмениваться внутри комплекса информацией, связанной с результатами контроля рельсов. Т.е. вторичный контроль ведется уже на основании переданных данных с первичного средства контроля на вторичное. Вторичный контроль осуществляется как на базе однониточного дефектоскопа УДС2-РДМ-12, так и с помощью ручного дефектоскопа УДС2M-35, которые, по полученным данным, находят дефектное место посредством системы GPS/Глонасс.

Как уже рассказывалось в предыдущих выпусках журнала, дефектоскоп УДС2М-35 был представлен на февральской видеоконференции уже как серийный образец, прошедший все виды испытаний.

Некоторые возможности дефектоскопа были продемонстрированы гостям форума и старшему вице-президенту ОАО «РЖД» Гапановичу В.А. В частности, работу координатного устройства, которое позволяет получить образ дефекта в трех проекциях с размерами дефекта и его глубиной залегания в рельсе.

В течение года с УДС2М-35 проводились предварительные испытания на четырех дорогах – Московской, Восточно-Сибирской, Южно-Уральской и Западно-Сибирской. Такого уровня и масштаба испытания проводились впервые. Был проведен своеобразный эксперимент, который заключался в отработке всех возможностей нового дефектоскопа в реальных условиях с привлечением специалистов разного уровня. Естественно, на каждой ПЧ, участвующей в эксперименте, были выделены операторы, с которыми были проведены учебные курсы по работе с дефектоскопом, в соответствии с его руководством по эксплуатации и проектом технологической инструкции по контролю, разработанной специалистами НИИМостов и дефектоскопии.

Хочется отметить нескрываемый интерес обучающихся операторов к новой технике, которая принципиально отличается от находящейся в настоящее время в эксплуатации.

В первую очередь это касается построения прибора. В отличие от дефектоскопов РДМ-3 и РДМ-33 в УДС2М-35 применен иной подход к интерфейсу прибора, что требует определенных навыков в работе и изменения привычных наработанных стереотипов мышления. Это особенно касается операторов с большим стажем работы и тех, кто привык работать на аналоговых дефектоскопах.

Однако это не значит, что дефектоскоп сложнее в управлении. Цифровая техника сегодня широко используется не только в промышленности, но и в быту. Даже самая совершенная техника требует повышения квалификации персонала, и чем больше функциональных возможностей заложено в дефектоскоп, тем более квалифицированными должны быть операторы.

Как показывает многолетний опыт обучения, люди, даже не имеющие отношения к компьютерам и другой цифровой технике, обучаются работе с такими приборами намного быстрее, чем на аналоговой технике.

Многими обучающимися операторами отмечено, что работа с цифровой техникой намного проще и понятнее: все настройки сохраняются в электронной памяти прибора, их нельзя изменить в доступе оператора, нет множества ручек – есть удобный интерфейс, в котором имеются все режимы работы и надежная клавиатура. С другой стороны, УДС2М-35 содержит не только новые мало знакомые функциональные возможности, но и уже привычные режимы работ, которые дополняют друг друга и способствуют более быстрому обучению.

Сначала приборы изучали лаборатории дефектоскопии, затем они поступили непосредственно в распоряжение операторов. Дефектоскопы прошли настройку и проверку работоспособности на моделях дефектов с реальными и искусственными дефектами. В дальнейшем, операторы закрепляли навыки работы и обучали напарников.

Затем постепенно началась работа на станционных путях, сначала на запасных и приемоотправочных, а затем и на главных, по мере изучения дефектоскопа и приобретения навыков работы. За это время на некоторых ПЧ уже были выявлены первые дефекты сварок.

По результатам предварительных испытаний дефектоскопов, замечаниям, пожеланиям и предложениям, полученным от операторов дефектоскопов и специалистов лабораторий, была проведена незначительная модернизация дефектоскопа. В первую очередь это касается программного обеспечения. Также были внесены некоторые незначительные изменения в комплектность дефектоскопа.

Итогом всех проведенных работ явились успешно проведенные приемочные испытания.

В настоящее время продолжаются работы по дальнейшему улучшению функциональных и эксплуатационных параметров дефектоскопа, отрабатываются новые режимы работы, направленные на частичную автоматизацию и увеличение производительности дефектоскопа.

Несмотря на сравнительно малый срок эксплуатации, по отзывам операторов, дефектоскоп УДС2М-35 имеет значительные преимущества по сравнению с предыдущими разработками. Самое главное из них – это возможность получения образа дефекта и создание протокола контроля.

С внедрением новой техники существенно повышается производительность и достоверность контроля, однако это, в свою очередь, требует наличия более подготовленных и квалифицированных специалистов.

Освоение новой техники всегда требует прохождения определенного этапа становления. Однако уже сейчас, на этапе испытаний, видя преимущества дефектоскопа УДС2М-35, мастера цехов использовали его на самых ответственных участках. Другие операторы, найдя подозрительный участок, просят перепроверить его новым дефектоскопом. В свою очередь, благодаря совместному сотрудничеству и учитывая практический опыт работы, дефектоскоп постоянно модернизируется и совершенствуется в лучшую сторону, что естественно для получения современного и надежного средства контроля.

На Научно-техническом совете были представлены другие дефектоскопы, эксплуатируемые на сети дорог. УДС2-РДМ-23 и УДС2-РДМ-12 вызвали большой интерес специалистов ОАО «РЖД», гостей из Белоруссии и Казахстана. Был отмечен большой научно-технический потенциал НПО «РДМ-ВИГОР» как производителя. В новых дефектоскопах реализованы оригинальные идеи и заложены интересные функциональные возможности.

Дефектоскоп УДС2-РДМ-23 постоянно совершенствуется. Важной особенностью программного обеспечения является его гибкость и адаптируемость под различные задачи. Сегодня акустическая система дефектоскопа подверглась глубокой модернизации, что позволяет повысить качество сплошного контроля рельсов за счет более надежного акустического контакта.

Повышение эффективности средств контроля, в первую очередь, определяется возможностями средств НК и более всего зависит от применяемых схем прозвучивания. Способность выявлять различного рода дефекты определяет достоверность контроля, а прозвучивание головки рельса различно ориентированными преобразователями увеличивает производительность контроля за счет исключения необходимости в повторных проходах.

Все указанные критерии реализованы в ультразвуковом рельсовом дефектоскопе УДС2-РДМ-23.

Модернизация однониточного дефектоскопа УДС2-РДМ-12 позволит частично механизировать контроль сварных стыков рельсов и в несколько раз повысить производительность работ с одновременным получением документа контроля. Еще не все возможности указанного дефектоскопа реализованы, что еще раз подтверждает, что в этом аппарате заложен большой технический потенциал.

Эти приборы апробированы в реальных условиях и показали свою эффективность. Очевидно, их медленное внедрение объясняется отсутствием соответствующих нормативных документов, позволяющих организовать процесс диагностики дифференцировано с учетом специфики контроля на разных участках пути.

Так, перед операторами, работающими с новыми дефектоскопами, ставятся задачи, которые ранее были практически не выполнимы. Одной из таких сложных задач в ультразвуковом контроле рельсов является контроль сварных стыков и элементов стрелочных переводов, т.к. требуется решить ряд вопросов:

– обнаружение сигналов от дефектов, выделение их на фоне шумов и помех от конструктивных элементов контролируемого изделия;

– измерение основных характеристик дефектов и определение их местоположения;

– классификация дефектов в соответствии с Классификатором дефектов и принятия решения о степени их опасности для движения поездов.

Современные рельсовые дефектоскопы в процессе УЗК рельсов используют звуковую, «А» и «В», индикацию обнаруживаемых дефектов. Указанное представление часто не позволяет обнаружить сигналы от дефекта на фоне помех, выполнить точное измерение его характеристик и принять правильное решение. Для этого оператор обязан перейти к работе в режим уточняющего контроля, т.е. взять ручной преобразователь и провести более детальный контроль. Однако и с ручными преобразователями форма и размеры зарегистрированных сигналов в виде «А» и «В» индикаций обнаруженных дефектов зависят от индивидуальных навыков дефектоскопистов и их опыта работы (т.е. здесь действует тот самый пресловутый человеческий фактор). И существующие протоколы ручного контроля, получаемые в процессе ультразвукового контроля, не содержат полную информацию о дефектах и не позволяют достаточно точно оценить динамику их развития и создать базу данных, содержащую объективную информацию о техническом состоянии рельсов.

Решение указанных задач в полной мере обеспечивают современные рельсовые дефектоскопы типа УДС2-РДМ-23, УДС2-РДМ-12 и УДС2-35М реализующие представление зарегистрированных сигналов в виде дефектограмм, получаемых в процессе сканирования дефектных рельсов ручными преобразователями. Кстати, это единственные в отечественной практике рельсовые дефектоскопы, имеющие возможность получить образ дефекта, т.е., как говорилось выше, «образмерить» его в трех проекциях.

Необходимо несколько слов сказать о процессе контроля стыков, сваренных алюминотермитным способом.

Процесс ультразвукового контроля сварных алюминотермитных стыков рельсов весьма трудоемок, поскольку эти стыки имеют много конструктивных отражателей, находящихся в приливе стыков. Часто достаточно сложно на фоне шумов выделить информативный сигнал от дефекта и, как следствие, правильно оценить качество сварного шва. В подавляющем большинстве дефекты алюминотермитной сварки (непровары, поры, шлаковые включения, трещины, надрывы) вызваны нарушением технологии сварки и находятся внутри шва.

Подтверждение достоверности результатов ультразвукового контроля алюминотермитных стыков методом излома затруднительно, ибо вероятность обнаружения дефекта на изломе сварного рельса мала по следующим причинам:

– излом рельса, сваренного алюминотермитным методом, часто не проходит через дефект термитного стыка;

– дефект представляет из себя совокупность микротрещин и включений, которые плохо видны невооруженным глазом.

Поэтому в процессе исследований с целью оценки достоверности результатов ультразвукового контроля из алюминотермитного стыка вырезались образцы, содержащие опасные дефекты, обнаруженные при ультразвуковом контроле этого стыка. Полученные образцы проверялись металлографическим методом.

Применение дефектограмм с помощью сканирующего устройства при ультразвуковом контроле рельсов, сварных стыков и элементов стрелочных переводов с помощью дефектоскопов УДС2– РДМ-23 позволяет:

– существенно повысить информативность результатов ультразвукового контроля;

– обеспечить выделение сигналов, отраженных от дефектов, на фоне шумов и отражений от конструктивных элементов контролируемых изделий;

– существенно сократить время, необходимое для объективной оценки размеров и местоположения обнаруженных дефектов;

– обеспечить независимость результатов ультразвукового контроля от индивидуальных навыков дефектоскопистов по сканированию дефектных рельсов с помощью ручных преобразователей;

– объективно оценивать динамику развития зарегистрированных дефектов;

– по результатам ультразвукового контроля оформлять протоколы ручного контроля и формировать базу данных дефектных рельсов, содержащую объективную информацию о техническом состоянии рельсов и качестве работы дефектоскопистов;

– получать достаточную информацию для принятия правильного решения о степени опасности обнаруженных дефектов.

И последнее, протокол контроля отныне представляет собой доказательную базу контроля рельса, что является новой формой отношений между дефектоскопистами и путейцами.

Указанные выше обстоятельства позволяют значительно увеличить эффективность УЗК рельсов, сварных стыков, элементов стрелочных переводов и повысить безопасность движения поездов.

Техническая политика НПО «РДМ-ВИГОР», выстраиваемая в рамках ISO 9001:2008, состоит в том, чтобы с помощью разрабатываемых дефектоскопов создать систему комплексного контроля рельсов, которая бы охватывала три взаимосвязанные подсистемы НК рельсов на разных стадиях выявления дефектов. Т.е. на всем этапе эксплуатации рельсов – контроль рельсов в пути, контроль сварных соединений в пути, а также на этапе восстановления и сварки на рельсосварочных предприятиях.

Особое значение придается в НПО «РДМ-ВИГОР» качеству выпускаемых преобразователей. Для контроля качества ПЭП разработан и серийно производится ультразвуковой тестер УЗТ-РДМ, с помощью которого определяются выходные параметры ПЭП с возможностью распечатки протокола. Важность применения этого тестера состоит в том, что на нем можно проверять ультразвуковые преобразователи разных производителей и получить объективную оценку их качества. Однако не только в этом состоит достоинство данного прибора, с помощью него можно осуществлять поверку (калибровку) дефектоскопов, а также стандартных образцов, применяемых для настройки дефектоскопов, таких как СО-3Р и СО-2 по затуханию и скорости распространения ультразвуковой волны.

Другими словами, в электронном блоке тестера сосредоточен комплект стендовой аппаратуры для поверки дефектоскопов, тестер обладает уникальной особенностью – наличием встроенного в УЗТ-РДМ цифрового осциллографа.

Тестер является единственным, на сегодняшний день аппаратом, обеспечивающим проверку параметров и характеристик ультразвуковых дефектоскопов, а также ручных преобразователей и резонаторов. С помощью тестера можно определить общие требования к качеству резонаторов и преобразователей, выпускаемых разными производителями, которые поставляются в качестве запчастей.

НПО «РДМ-ВИГОР» вовлечено в систему постоянного совершенствования мобильных средств, которые в последнее время ведутся особенно интенсивно. Это объясняется той тенденцией развития систем дефектоскопии с упором на мобильные системы.

Руководство НПО «РДМ-ВИГОР» понимает, что успехи совершенствования современной дефектоскопной техники в первую очередь зависят от развития науки. Технические новшества базируются на научно-технических знаниях. Однако случается так, что и техника ставит перед наукой все новые и новые задачи. Не случайно уровень развития современного общества определяют достижения науки и техники.

Как уже говорилось выше, не так давно состоялось заседание Научно-технического совета ОАО «РЖД» под председательством старшего вице-президента ОАО «РЖД» Гапановича В.А., по вопросу «Об основных направлениях развития систем диагностики и мониторинга объектов путевого хозяйства (путь, земляное полотно и искусственные сооружения) ОАО «РЖД» на период до 2025 года».

В заседании, в режиме видеоконференции приняли участие все железные дороги, входящие в ОАО «РЖД», в студиях которых находилось более 250 человек. Со всеми участниками конференции была установлена интерактивная видеосвязь, а непосредственно на совещании присутствовали представители железных дорог и представители научно-проектных организаций, институтов Академии наук РФ, ведущие разработчики и производители средств диагностики инфраструктуры.

Научно-технический совет оказался весьма знаковым для производителей дефектоскопной техники так как инициатором дальнейшего развития дефектоскопии и определением новых задач в отрасли оказались не научно-производственные предприятия, а сам пользователь этой техники – ОАО «РЖД».

Озвученные старшим вице-президентом Гапановичем В.А. перспективы развития техники заставили задуматься производителей и по-новому посмотреть на будущее неразрушающего контроля рельсов.

Несмотря на то, что дефектоскопия рельсов в ОАО «РЖД» находиться на довольно высоком уровне, уже в ближайшее время ей придется столкнуться с новыми технологическими вызовами, связанными с кардинальными переменами при переходе к высокоскоростному движению. Для того чтобы понять, как должна развиваться дефектоскопия, необходимо объективно оценить нынешнее состояние отрасли и правильно понимать ее недостатки.

С функционально-производственной точки зрения для нынешнего этапа использования дефектоскопной техники характерны следующие черты:

– большая доля ручного труда;

– полноценное участие человека (операторов, расшифровщиков и т.д.) в процессе контроля;

– ограниченная скорость получения и обработки информации о контроле;

– человеческий фактор в обработке (объективности) информации;

– большой процент устаревшей (с точки зрения современных требований) и изношенной дефектоскопной техники, находящейся в эксплуатации;

– недостаточный уровень (а зачастую, низкий) квалификации персонала;

– недостаточная достоверность контроля в силу применения устаревших схем прозвучивания, состояния пути и т.д.

Безусловно, уже сегодня существуют проекты и программы позволяющие уменьшить участие человека в процессе контроля рельсов и обработки данных по результатам контроля, однако в силу различных причин эти программы не приняли массовый характер применения на сети дорог. Существуют также проекты по реализации скоростного контроля, автоматизации процесса расшифровки данных.

Однако руководство ОАО «РЖД» пришло к выводу, что необходимо кардинально менять подход к технологии контроля рельсов, т.е. идеологию контроля.

На сегодняшний день основной критерий эффективности работы средств дефектоскопии рельсов выражается в количестве выявленных ОДР на 1000 км.

Задачи, которые ставятся перед средствами диагностики, это не просто выявить дефект, важно понять из полученной информации:

– каков характер дефекта;

– есть ли прочностной ресурс у дефектного рельса;

– стоимость затрат на все процессы.

Все это вписывается в принятую не так давно технологию комплексного управления надежностью и рисками на железнодорожном транспорте с использованием методологии обеспечения безотказности, готовности, ремонтопригодности и безопасности.

Ведь одним из ориентиров инновационного развития железнодорожной отрасли являются требования к безотказности, эксплуатационной готовности, ремонтопригодности и безопасности, в первую очередь, ее инфраструктуры.

Нашему предприятию представляется оптимальным решением снижения себестоимости контроля в применении необслуживаемой системы диагностики рельсов с автоматической расшифровкой, устанавливаемой на локомотивах, перевозящих грузы или пассажиров согласно графиков движения.

Для реализации данной концепции необходимо проведение большой работы по разработке такого оборудования, так как в корне меняется сам подход к контролю рельсов в пути.

Взятый курс на автоматизацию процесса диагностики предполагает реализацию сложных задачи как по разработке принципов и средств ввода и приема ультразвуковых колебаний при высоких скоростях, так и конструкторские задачи по обеспечению качественного сканирования контролируемого объекта.

Повышение производительности контроля требует ускорения работы по автоматизации процессов неразрушающего контроля, в том числе и автоматизации расшифровки дефектограмм.

Сегодня предприятие приступило к первому этапу реализации проекта необслуживаемого мобильного дефектоскопа. Оно заключается в разработке нового самоходного дефектоскопа. В данное мобильное средство закладываются новые возможности. Например, данный дефектоскоп сможет контролировать рельсы со скоростью до 100км/ч.

Также на нем будут установлены и опробованы на практике элементы и узлы будущего необслуживаемого дефектоскопа.

Заключительным этапом разработки нового дефектоскопа станет разработка автоматизированной расшифровки дефектограмм с возможностью оперативной передачи данных в общую информационную базу, разрабатываемую в настоящее время в ОАО «РЖД».

Задачи, поставленные перед нашим предприятием, достаточно амбициозные, но мы уверены в успехе. Наша уверенность основана на многолетнем опыте разработок дефектоскопного оборудования и сплоченном коллективе профессионалов.

© Евразия Вести VII 2015

www.eav.ru