Перспективные методы неразрушающего контроля состояния конструкций зданий и сооружений

помех, влияющих на работу систем управления, большая гибкость в перестройке режимов, невозможность перегрузки.

Однако высокая стоимость активных фильтров ограничивает их применение. В этой связи возникла необходимость поиска компромиссных решений, каковым являются гибридные фильтры (ГФ). Принцип действия гибридного фильтра основан на формировании силовым электронным устройством в цепях пассивных фильтров токов и напряжений, изменяющих частотные характеристики фильтра для повышения его эффективности. В настоящее время разрабатываются различные методы управления пассивными фильтрами на основе применения активных фильтров, выполняющих функцию исполнительного органа регулятора параметров пассивных фильтров. Установленная мощность активной части снижается более чем на порядок по сравнению с мощностью параллельно включенного активного фильтра. Кроме того, появляется возможность автоматической коррекции параметров фильтра в процессе эксплуатации. Наибольшее распространение получили параллельные способы подключения активной части к пассивной (рис. 4) [4].

Можно сделать вывод, что доля потребителей, ухудшающих качество электроэнергии в системах электроснабжения, увеличивается. Одновременно растет число электроприемников, предъявляющих повышенные требования к качеству электроэнергии (вычислительная техника, средства автоматизации и др., выполненные на базе микропроцессоров). Все это указывает на необходимость применения специальных средств обеспечения качества электроэнергии, которые должны отвечать современным требованиям: быть компактными, высокодинамичными (практически мгновенно реагировать на любые изменения в нагрузке), экономичными, иметь возможность выбора эксплуатационного режима. Внедрение рассматриваемых устройств должно быть обеспечено комплексом мероприятий - от нормативно-технических до эксплуатационных. Должны быть разработаны инженерные методики оценки гармонических составляющих учитывающие режимы функционирования объекта, методики выбора типов и установленных мощностей средств компенсации, методики выбора мест установки средств компенсации.

Список литературы:

1. Михайлов А.К. Специальные вопросы объектов Министерства Обороны.// ЛВВИСУ, 1987 г.

2. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. 4-е издание переработанное и дополненное.// Энергоатомиздат, М. 2000 г.

3. Железко Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии. Руководство для практических расчетов.//ЭНАС, М. 2009г.

4. Розанов Ю.К. Силовая электроника: учебник для вузов. 2-е издание// Издательский дом МЭИ, М 2009 г.

5. ГОСТ 32144-13. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

Проектирование, строительство и реконструкция объектов военного назначения

УДК 355.76:629.198 К17

Богомолов С.И.

Bogomolov S.I.

Перспективные методы неразрушающего контроля состояния конструкций зданий и сооружений Perspective methods for nondestructive testing of the condition of structures of buildings and constructions

Аннотация:

В статье излагаются три новых метода неразрушающего контроля строительных конструкций при оценке технического состояния зданий и сооружений.

Abstract:

In this state three methods undestroyed control of building construction is expounding. This methods is using for valuing technical condition of building and structure. These methods are named: Kirlian-effect, earth radar methods and road detector.

Ключевые слова: оценка технического состояния сооружений, Кирлиан-эффект, геолокатор.

9

Key words: valuing technical condition of building and structure, undestroyed control of building, Kirlian-effect, earth radar methods, road detector.

Обследования объектов наземной космической инфраструктуры показывают, что до 30% из них находятся в неработоспособном состоянии.

В 2012-2014 годах специалистами Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского были проведены обследования состояния сооружений технического и стартового комплексов (ТК и СК) ракет-носителей (РН) «Зенит» и «Союз». Для определения технического состояния зданий и сооружений была разработана методика [1], основанная на использовании математической модели достижения предельного состояния сооружений и, на соответствующей ей вероятностной функции. При этом в качестве основного критерия предельного состояния сооружения использовался коэффициент общего запаса несущей способности.

Обследования технического состояния сооружений в соответствии с [2, 3] выполнялись в следующей последовательности:

- выполнялся анализ имеющейся рабочей и проектной документации на строительство или реконструкцию объекта;

- проводился общий визуальный осмотр здания, фотосъемка общих видов, намечались участки детального изучения конструкций, составлялся план отрывки фундаментов, определялись участки неразрушающих испытаний;

- проводилась фотофиксация дефектов и повреждений, составлялась ведомость повреждений;

- выполнялись неразрушающие испытания строительных конструкций;

- определялись категории технического состояния каждого строительного элемента, а также здания и сооружения в целом;

- разрабатывались мероприятия по устранению дефектов (повреждений) для повышения технического состояния конструкций (не ниже требуемого или назначенного).

В ходе обследований использовались неразрушающие методы и средства контроля для оценки физико-механических свойств материалов и напряженно-деформированного состояния конструкций, а также с целью обнаружения дефектов и повреждений. Наиболее часто применялись следующие методы: ультразвуковые, магнитометрические, вибрационные, механические с отколом углов конструкций. При проведении обследований использовалась шкала дефектов и повреждений в соответствии с ГОСТ 15467-79:

1. Критический дефект (повреждение).

2. Значительный дефект (повреждение).

3. Малозначительный дефект.

Оценка технического состояния несущих и ограждающих конструкций производилась с использованием следующих категорий состояния по [2, 3].

1. Работоспособное (исправное).

2. Ограниченно работоспособное .

3. Неработоспособное (недопустимое).

4. Аварийное.

Обследования проводились на следующих объектах: сооружение № 70 и сооружение №41 площадки 42. Они представляют собой общепромышленные монтажно-испытательные залы с двумя боковыми пристройками. В плане сооружения прямоугольные, генеральные размеры составляют 54,4х42,6х12 м и 120х48х23 м соответственно.

Стартовое сооружение № 1 площадки 45 (СК «Зенит») с размерами в плане 63,7х35,7 м. Сооружение заглубленное, запроектировано в сборно-монолитном варианте и состоит из двух блоков - «А» и «Б». На нулевой отметке блоки находятся под единой монолитной плитой покрытия толщиной 800...1200 мм. В ходе обследований были выявлены дефекты различного характера:

1. Критическое повреждение (сооружение № 41) в виде смещения стальной надоконной перемычки торцевой стены. Опирание составляло на одном конце 50 мм с выпиранием наружу на 150 мм.

2. Значительное повреждение (сооружение № 41) в виде отклонения откатных ворот от вертикали на 30 мм, сквозные и несквозные трещины в кирпичной кладке шириной раскрытия до 4 мм длиной 0,5-3 м.

3. Значительные дефекты (сооружение №70): разрушение отмостки, проседание стен на 20-50 мм, превышающие допустимые значения, отклонение кирпичных стен от вертикали на 20-80 мм.

4. Малозначительные дефекты (сооружение №1): трещины в стенах и колоннах, разрушение плит покрытия газоходов.

Так же объектом обследования являлось сооружение № 1001 стартового комплекса РН «Союз». Сооружение № 1001 заглубленное, имеет железобетонный и бетонный газоход, отражатель - из чугунных плит. Сооружение выполнено в сборно-монолитном варианте и состоит из двух блоков. На нулевой отметке блоки находятся под единой монолитной плитой покрытия толщиной 800.. .1000 мм. В ходе обследований были обнаружены многочисленные повреждения значительного характера: трещины в бетонных конструкциях пилонов, отслоение ограждающих плит покрытия пилонов, локальные разрушения монолитных плит перекрытий площадок обслуживания (так называемые козырьки), а также сквозные трещины в чугунных плитах покрытия газоотражателя, многочисленные разрушения бетонных покрытий газоходов и ливнестоков.

Опыт проведения обследований зданий и сооружений объектов наземной инфраструктуры космодрома Байконур показывает, что существующие методы и средства неразрушающего контроля не в полной мере, по объективным показателям и скорости проведения работ, позволяют оценить состояние конструкций по прочностным и эксплуатационным показателям, выявить скрытые дефекты и повреждения, а именно:

1. использованные ультразвуковые приборы типа ИПА-МГ позволяли определять, в основном, поверхностную прочность бетонных и железобетонных конструкций;

2. магнитометрические приборы типа ИЗС и ИПА не позволяли исследовать состояние арматуры на глубине более 50-70 мм;

3. контроль сварных швов и основного металла с помощью прибора типа «Пеленг» очень сложен в эксплуатации, требует много времени для настройки и проведения измерений. Для его использования необходима тщательная и длительная подготовка зондируемых участков;

4. для исследования состояния фундаментов приходится отрывать шурфы, что значительно увеличивает трудозатраты, ограничивает количество мест обследования;

5. для выявления структуры перекрытий и покрытий необходимо выполнять вскрытия, что для эксплуатируемых сооружений в большинстве случаев не представляется возможным.

В этой связи предлагается использовать следующие перспективные методы и средства неразрушающего контроля:

— метод, основанный на эффекте Кирлиана (так называемый Кирлиан-эффект). В качестве средства обследования используются Кирлиан-приборы немецких фирм «Bюmed» и «Inforay», Кроуноскоп Российского предприятия

«Телебиомед»;

— геолокационный метод, в качестве средства обследования можно использовать прибор «Алладин» (разработка РФ);

— рентгеновский метод, в качестве средства обследования можно использовать дорожный детектор «Кондор» (разработка РФ).

— метод, основанный на использовании Кирлиан-эффекта, позволяет вскрыть внутреннюю структуру конструкции

[4].

Для получения Кирлиан-эффекта необходимо иметь высокочастотный излучатель электромагнитного поля и приемник, визуализирующий взаимодействие данного излучателя с исследуемым объектом. На один электрод излучателя подаётся высокое напряжение от 1 до 40 кВ при частоте 200-15000 Гц. Другим электродом служит сам объект. Оба электрода разделены между собой изолятором и тонким слоем воздуха, молекулы которого подвергаются диссоциации под действием электромагнитного поля, возникающего между двумя электродами. В данном слое воздуха происходит высокочастотный разряд, который виден человеческим глазом, изображенный на рис. 1.

Г" .

.Л—

Рис. 1. Образцы визуализации коронного разряда. На ключах в местах интенсивного внешнего механического воздействия свечение более интенсивное, неравномерное.

Данный эффект объясняется тем, в различных точках поля, окружающего объект, электроны получают разные импульсы, т.е. перескакивают на разные атомарные уровни, что приводит к испусканию квантов света разной

длины. Последний факт регистрируется человеческим глазом, фотодиодами или же цветной фотобумагой.

В настоящее время разработаны промышленные образцы техники, например, Кроуноскоп (разработка РФ), Кирлиан-прибор немецкой фирмы «Biomed» и Кирлиан-аппараты фирмы «Inforay».

Визуализируемые образы коронного разряда Кирлиан-эффекта позволяют, например, судить о неравномерности деструкции металлических деталей, сварных соединений: это дает возможность распознать тот или иной дефект/повреждение, его развитие и оценить срок дальнейшей работы конструкции.

Геолокационный способ обследования зданий и сооружений может быть использован для определения заглубления фундаментов, их параметров в плане и по высоте, послойного исследования грунтового основания (определения толщины слоя и его плотности). Для перекрытий возможно определение слоев, толщин и плотностей, составляющих конструкций. В железобетонных конструкциях возможно определение места расположения арматуры и ее диаметра, величины защитного слоя, а также толщины конструкции.

Типовой состав геолокационного комплекса включает в себя:

• генератор радиоволн (сантиметровый, дециметровый, метровый);

• приемник радиоволн;

• устройство обработки сигнала, его представления в цифровом виде;

• визуализатор дефектов конструкции (LCD-дисплей);

• анализатор сигналов (ПЭВМ);

• программный комплекс обработки, визуализации сигналов, представления результатов.

Например, георадар ALADDIN (разработка ООО «Параметр», Москва) применяется при обследовании

зданий, сооружений, коммуникаций. С его помощью возможно построить трехмерную волновую структуру обследуемого объекта, обнаружить полости в бетоне, найти затененные арматурные стержни, определить толщину и целостность бетонной конструкции, обнаружить скрытую электропроводку, определить состояние стен, полов, перекрытий. Георадар использует антенный блок полной поляризации. При работе с данным прибором следует учитывать тот факт, что максимальная толщина обследуемых конструкций не может превышать 80 см. Что же касается обследования грунтов, то максимальная глубина заложения фундамента не должна превышать 3 метров.

Рентгеновский метод неразрушающего контроля конструкций реализован в приборе «Кондор» (дорожный детектор) [5]. Его разработали в Научно-исследовательском институте технической физики и автоматизации (НИИТФА) госкорпорации «Росатом» в 2013 г. В состав прибора входят:

• рентгеновский плотномер;

• георадар;

• блок сбора, обработки, хранения и визуализации данных;

• датчики перемещения, профилирования и позиционирования GPS.

Прибор позволяет выявлять внутренние повреждения дорожного полотна (асфальтобетонного), определять структуру дорожного полотна и его подстилающие основы, измерять плотность асфальтобетона, определять толщину каждого слоя дороги. Это способствует выявлению фактов отступления от проектных требований. Прибор может быть использован для исследования перекрытий и фундаментов.

«Кондор» сертифицирован в Федеральном агентстве по техническому регулированию и метрологии. Свидетельство подтверждает, что прибор можно применять для проведения работ по неразрушающему контролю при измерении плотности верхнего слоя покрытия дорожного полотна в пределах 2000...2500 кг/м3, на основе полученных данных вычислять коэффициент уплотнения, а также выявлять нарушения технологии производства работ.

Использование новых приборов позволит определять внутренние дефекты и повреждения стальных, железобетонных, каменных и других конструкций и деталей. Приборы могут быть применены для определения заглубления фундаментов, их параметров в плане и по высоте. В перекрытиях возможно определение слоев, толщин и плотностей составляющих конструкций, в железобетонных конструкциях возможно определение расположения арматуры, её диаметра и величины защитного слоя. Приборы могут быть использованы с односторонним доступом к конструкции. При их использовании не потребуется подготовка поверхности исследуемого объекта. Обучение, проведение исследований не требует больших временных затрат. Сами приборы имеют компьютерный интерфейс, отображение зондируемых объектов производится на дисплеях и электронных экранах, воспроизводится наглядный «портрет» исследуемого объекта.

Список литературы

1. МРД 91-2011. Методические рекомендации по обследованию и мониторингу технического состояния

несущих элементов зданий и сооружений. - СПб.: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2012. - 110 с.

2. СП 13-102-2003*. Правила обследования несущих конструкций и зданий. - М.: Госстрой России, 2011. - 47 с.

3. ГОСТ 31937-2011. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. -М.: МНТКС, 2011. - 89 с.

4. Кирлиан В.Х., Кирлиан С.Д. В мире чудесных разрядов. - Краснодар: Сборник докладов и статей: «Кирлиановские чтения «Кирлиан-2000»», 1998. - С. 55-61.

УДК 355.673:621.182/621.18

А.В. Бондарев, А.В. Смирнов A. V. Bondarev, A. V. Smirnov

Основные направления и практический опыт реконструкции угольных котельных малой мощности по

технологии высокотемпературного кипящего слоя

The main directions and practical experience of reconstruction of low power coal boilers using the technology of

high-temperature fluidized bed

Аннотация:

В статье отражено существующее техническое состояние котельных малой мощности в военных городках Министерства Обороны РФ (МО РФ), муниципальных и ведомственных образованиях РФ. На основе анализа показаны пути реконструкции и строительства новых угольных котельных с целью модернизации оборудования, механизации и автоматизации всех технологических процессов. Показаны практические результаты внедрения на котельных малой мощности технологии сжигания угля в топках с высокотемпературным кипящим слоем.

Abstract:

The article deals with the existing technical condition of low power boilers in military camps of the Ministry of Defence Russian Federation, municipals districts. Based on analysis of the ways of reconstruction and construction of new coal-fired boilers the ways of upgrade equipment, mechanization and automation of all processes are proposed. The practical results of the implementation of coal combustion methods in high-temperature furnaces with fluidized bed of low-power boilers are proposed .

Ключевые слова: высокотемпературный кипящий слой, котлоагрегат КВП-1,74 ВТКС

Keywords: Boilers with high-temperature fluidized bed, boiler-KVP 1.74 VTKS

Успешное совершенствование коммунального обеспечения военных городков МО РФ и других силовых ведомств во многом зависит от эффективного использования топливно-энергетических природных ресурсов и, в частности, всех видов органического топлива, тепловой энергии и атмосферного воздуха.

В существующих условиях активного освоения топливно-энергетических ресурсов существенное значение имеют исследования связанные с котлами малой мощности (КММ), которыми оборудуются отопительные, отопительно-коммунальные котельные МО РФ, в муниципальных и ведомственных образованиях государства. Доля тепловой энергии от котельных с котлами малой мощности, единичной мощностью менее 10 Гкал/ч составляет 1020% от всего производства тепла.

Значительная часть котельных малой мощности на обширных территориях Урала, Сибири и Дальнего Востока страны работают на местных видах топлива, в основном на каменных и бурых углях с широким диапазоном основных характеристик (фракционного состава, теплотворной способности и зольности).

Такие котельные, как правило, с ручным обслуживанием, характеризующимися низким эксплуатационным КПД (менее 40-50 %), тяжелым ручным трудом и антисанитарными условиями работы эксплуатационного персонала, повышенным содержанием в дымовых газах вредных окислов, серы, азота, золовых и сажистых частиц.