{ bet=26.1*sin(alf*p-0.413 );

x1=b/(-1+3*tan(alf*p-0.245) );

x2=b/(-1+3*tan(alf*p+0.245) );

if (x2*tan(alf*p+0.0245)<0 && x1*tan(alf*p-0.0245)<0)

d=1.1547*(x2-x1);

else d=0;

s2=s2+d;

}

If (s2>s22)

s22=s2;

}

f2<<" Расположение локатора под углом к горизонту эффективнее вертикального расположения локатора в "<<s22/s1<<" раза";

}

4.3 Апробация программного обеспечения мобильного комплекса

Пример запуска программы, находящей оптимальную траекторию пролёта вертолёта вдоль магистрали, которая оценивает эффективность работы по количеству пересечённых газовых облаков лазерным локатором: вводим в файл, предназначенный для ввода данных значения дальности работы локатора и высоты через пробел. К примеру введем “300 100” (то есть дальность работы локатора равна 300 м, а высота равна 100 м). Запускаем программу и после запуска в выводном файле имеем следующее: “луч пересекает максимальное количество облаков с разным углом наклона при расстоянии от трубы до точки, в которую приходит лазер, равном 1”.

Пример запуска программы, находящей оптимальную траекторию пролёта вертолёта вдоль магистрали, которая оценивает эффективность работы по сумме длин отрезков, отсекаемых лучом при различном расположении облака: вводим в файл, предназначенный для ввода данных значения дальности работы локатора и высоты через пробел. К примеру, введем “300 100” (то есть дальность работы локатора равна 300 м, а высота равна 100 м). Запускаем программу и после запуска в выводном файле имеем следующее: “луч пересекает максимальное количество облаков с разным углом наклона при расстоянии от трубы до точки, в которую приходит лазер, равном 7”.

Пример запуска программы, оценивающей эффективность работы по количеству пересечённых газовых облаков лазерным локатором, относительно работы системы с вертикально закреплённым локатором: вводим в файл, предназначенный для ввода данных значения дальности работы локатора и высоты через пробел. К примеру введем “300 100” (то есть дальность работы локатора равна 300 м, а высота равна 100 м). Запускаем программу и после запуска в выводном файле имеем следующее: “ Расположение локатора под углом к горизонту эффективнее вертикального расположения локатора в 5.354 раза”.

Пример запуска программы, оценивающей эффективность работы по сумме длин отрезков, отсекаемых лучом при различном расположении облака, относительно работы системы с вертикально закреплённым локатором: вводим в файл, предназначенный для ввода данных значения дальности работы локатора и высоты через пробел. К примеру введем “300 100” (то есть дальность работы локатора равна 300 м, а высота равна 100 м). Запускаем программу и после запуска в выводном файле имеем следующее: “ Расположение локатора под углом к горизонту эффективнее вертикального расположения локатора в 2.176 раза”.

5. Поворотная платформа мобильного локатора

5.1 Разработка конструкции платформы

Для функционирования системы мониторинга состояния магистрального газопровода “наклонным” лучом, помимо программного обеспечения для расчёта траектории пролёта вдоль магистрали и расчёта угла наклона локатора, необходимо также разработать механизм, на котором будет закреплено приёмно-передающее устройство, и который будет менять угол наклона приёмно-передающего устройства.

На рис.приведена схема поворотной платформы.

Рис. Поворотная платформа для мобильного локатора. 1 - кронштейн, 2 поворотная платформа. Linear motor - линейный сервопривод

Данная платформа выполняется из пятимиллиметровой стали и обеспечивает поворот приёмно-передающего устройства в пределах от 30 до 150°. Саму поворотную платформу поворачивает сервопривод. Для расчёта серводвигателя необходимо знать, какой необходимо ему подавать максимальный крутящий момент на поворотную платформу, что бы она принимала необходимое положение. Для этого на рис приведена упрощённая схема поворотной платформы, необходимая для расчёта максимальной силы, которую нужно снять с привода.

Рис. Упрощённая схема поворотной платформы

Рис. Упрощённая схема платформы с размерами для расчёта необходимой сервопривода

Оценим, какой момент силы приходится на точку крепления поворотной платформы к кронштейну, когда платформа располагается как на рис 6.3, на котором указаны необходимые размеры для расчёта привода. Для этого необходимо воспользоваться формулой для определения момента силы

M = F * L

где F - сила, действующая на объект, L - плечо, равное отрезку, проведённого через точку, относительно которой считается момент перпендикулярно к вектору силы. На поворотную платформу воздействует сила тяжести, посчитаем эту силу:

Fg = m * g = 5 * 10 = 50 Н

Где m - масса в кг (в нашем случае масса поворотной платформы с локатором равна 5 кг), g -ускорение свободного падения, примерно равная 10 м/с.

Посчитаем плечо силы тяжести относительно точки крепления платформы к кронштейну.

Lg = 0.2 * sin(30°) = 0.1 м

Теперь посчитаем момент силы тяжести

Mg = Fg * Lg = 50*0.1 = 5 H/м

Обозначим через F силу, с которой серводвигатель будет толкать платформу. Найдём плечо силы F

L = 0.2 * cos(30°) = 0.17 м

Из выражения для момента силы, следует, что F = M / L. Что бы обеспечивать поворот платформы до этой точке необходимо что бы момент силы тяжести был не больше момента силы тяжести платформы, т.о. что бы найти F необходимо приравнять Mg к M. Тогда минимальная сила сервопривода равна:

F = Mg / L = 5 / 0.17 = 29.41 H

Теперь оценим, какой момент силы приходится на точку крепления поворотной платформы к кронштейну, когда платформа располагается как на рис., на котором указаны необходимые размеры для расчёта привода.

Рис. Упрощённая схема платформы с размерами для расчёта необходимой сервопривода

В данном положении на поворотную платформу воздействует всё та же сила тяжести, что и в предыдущем случае, которая считается по формуле. Плечо силы тяжести будет таким же, а следовательно и модуль момента силы тяжести будет таким же.

Плечо силы, с которой серводвигатель будет двигать платформу будет другим.

L = 0.2 * sin(20°) = 0.07 м

Тогда сила, которую необходимо приложить серводвигателю для того, что бы данная платформа находилась в таком положении равна:

F = Mg / L = 5 / 0.07 = 71.43H

Так же серводвигатель должен иметь рабочий ход в 29 см.

5.2 Разработка сервопривода платформы

В качестве привода предлагается использовать один из серводвигателей компании “motor power company” SKA DDL 30.80. Данный линейный серводвигатель выпускается с различными “Magnet Track” (что означает магнитная полоса, магнитная дорожка), по которой перемещается каретка. “Magnet Track” бывает 120, 240 и 480 мм. Мы выбираем последнюю, это связано с необходимостью рабочего хода привода в 29 см а так же длиной “Moving Coil” (каретка). Moving Coil выпускается двух видов: рассчитанной на рабочую силу в 40 Н и 80Н. Первая в длину составляет 10 см, вторая 18см. Так как серводвигатель должен выдавать силу в 71.43 Н, выбираем вторую Moving Coil, обеспечивающую запас по силе примерно в 8 Н.

Что бы разрабатываемая система дистанционного мониторинга работала исправно, необходимо знать зависимость угла наклона поворотной платформы от длины, на которую переместил серводвикатель поворотную платформу относительно кронштейна.

Рис. Упрощённая схема механизма поворотной платформы, предназначенная для расчёта зависимости b(bet).

Воспользуемся теоремой синусов для треугольника BDO

От сюда найдём DO и DB

Зная DO найти DС не составит труда ( DC = DO + OC), так же как и DA (DA = DB + BA).

Теперь по теореме косинусов можно найти b

Подставив значения DO и DС в (6.11) получим зависимость расстояния, на которое нужно выдвинуть Magnet Track, от необходимого угла наклона локатора.

6. Экономическая часть

6.. Рынок товаров

В настоящее время поворотных платформ, предназначенных для поворота мобильного локатора для мониторинга состояния газопровода, на рынке не существует. Это связано с тем, что данный метод зондирования пока не был предложен. Именно по этой причине не было предложено программное обеспечение, рассчитывающее необходимую траекторию пролёта вдоль МГ.

6.2 Расчет себестоимости продукции

В таблице приведен расчет себестоимости составных компонентов устройства.

Таблица

7. Экологическая часть

Утечка газа из МГ является очень опасным фактором для окружающей среды, из-за которого может возникнуть пожар, который наносит вред лесам или полям. А порой, если газопровод проложен с нарушением техники безопасности рядом с домами, может повлечь порчу имущества и являться угрозой для жизни и здоровья человека. Примером такого происшествия был взрыв газопровода вблизи СНТ “Алмаз” (московская область), вследствие которого пострадали 12 дачных участков.

Для уменьшения вероятности происхождения таких случаев необходимо осуществлять постоянные мероприятия по выявлению дефектов газопровода, и чем эти мероприятия будут эффективней, тем лучше.

8. Охрана труда

8.1 Исследование возможных опасных факторов при написании работы на ЭВМ

Любой производственный процесс, в том числе и эксплуатация электронно-вычислительных машин (ЭВМ) сопряжена c появлением опасных и вредных факторов. Согласно ГОСТу 12.0.002-80 опасным называют производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к травме, острому отравлению или другому внезапному резкому ухудшению здоровья, или смерти. Вредный производственный фактор - производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях может привести к заболеванию, снижению работоспособности и (или) отрицательному влиянию на здоровье потомства. Для написания данной работы на ЭВМ используются следующие элемента ЭВМ: 1. Системный блок; 2. дисплей; Рассмотрим, какие могут быть опасные и вредные факторы при эксплуатации указанных элементов вычислительной техники.

8.2 Поражение электрическим током

Вычислительная техника питается от сети в 220 B (50 Гц), a безопасным для человека напряжением считается напряжение U < 40 B, поэтому при работе c вычислительной техникой появляется опасный фактор поражение электрическим током.

Электрический ток оказывает на человека следующие воздействия:

1. Электролитическое действие тока выражается в разложении органической жидкости, крови и проявляется в изменении их физико- химического состава.

2. Механическое действие тока приводит к разрыву мышечных тканей.

3. Биологическое действие тока заключается в способности тока раздражать и возбуждать живые ткани организма.

Любое из перечисленных воздействий тока может привести к электрической травме, т.е. к повреждению организма, вызванному воздействием электрического тока или электрической дуги.

Работа с компьютером накладывает обязанности по охране в виду того, что персональные ЭВМ и видеоматериалы на электронно-лучевых трубках являются источниками широкополосных электромагнитных излучений: мягкого рентгеновского, ультрафиолетового, ближнего инфракрасного радиочастотного диапазона.

Точных методик по защите от вредных факторов при работе с компьютером пока нет, но существуют следующие самые распространенные требования.

Пользователь должен располагаться от экрана не ближе, чем на вытянутую руку, чтобы соседние мониторы находились на расстоянии не менее 222 сантиметров.

Почти четвертая часть травм, полученная от электричества, объясняется появлением напряжения на нетоковедущих металлических частях электроустановок, не находящихся под током в нормальных условиях эксплуатации (корпуса, пульты управления и т.д.). Чаще всего это происходит вследствие повреждения изоляции в кабелях, электромоторах, проводах или короткого замыкания фазы на корпусе. Прикосновение человека к корпусам, которые оказались под током, приводит к поражениям с различными по тяжести исходами.

Наиболее эффективным и практичным способом защиты персонала от потенциала на нетоковедущих частях является защитное заземление.

Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землей металлических нетоковедущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением.

Защитное действие заземления основано на том, что, имея незначительное сопротивление по сравнению с сопротивлением человека, заземляющее устройство при замыкании фазы на корпус основное количество тока отводит в землю минуя человека, прикоснувшегося к корпусу. Отсюда следует, что основным требованием к заземляющему устройству является как можно меньшее сопротивление его растеканию тока в земле.

8.3 Правила по технике безопасности

1. Запрещается включать ЭВМ при неисправной защите электропитания;

2. Запрещается подключать и отключать разъемы кабелей электропитания и блоков вентиляции при данном напряжении электросети;

3. Запрещается заменять съемные элементы и производить пайку напряжением;

4. Запрещается включать ЭВМ при неисправной системой вентиляции;

5. Запрещается устанавливать предохранители, номиналы которых не соответствуют документации;

6. Запрещается пользоваться неисправной аппаратурой и инструментом;

7. Запрещается соединять и разъединять розетки и вилки разъемов, находящиеся под напряжением;

8. Запрещается снимать крышки и щиты, закрывающие доступ к токоведущим частям;

9. Запрещается пользоваться электрическим паяльником с напряжением более 36 Вольт и незаземленным корпусом.

При проведении всех видов работ необходимо присутствие не менее двух человек, допущенных к работе с электроустановками и имеющих соответствующую квалификационную группу по нормам техники безопасности для электроустановок с напряжением до 1000 Вольт.

При нормальном отключении ЭВМ, вентиляцию рекомендуется отключать через 15 минут после отключения ЭВМ.

Выводы

Разработанный метод, а также программное обеспечение и поворотная платформа могут быть использованы как модернизация системы дистанционного мониторинга для увеличения эффективности её работы. Данный метод может применяться не только для ПАДК ЛУГ, но и для других систем дистанционного зондирования состояния МГ.

Список литературы

1. Абдулова Э. Г. Контроль качества трубопроводов с применением акустико-эмиссионного метода контроля 7 с.

2. Авдиенко В.В., Белов М.Л. и др. Мониторинг многокомпонентных газовых смесей с помощью лазерного оптико-акустического полигазоанализатора //Журнал прикладной спектроскопии, 1996. - Т.63, №5. С. 755 - 759.

3. Бизюлев А.Н., Сысоев А.М., Мужицкий В.Ф. Вихретоковый дефектоскоп ВД-12НФП //Контроль. Диагностика. - 2004, №9. - С. 5-7.

4. Гурвич А.К., Ермолов И.Н., Сажин С.Г. Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн.I: Общие вопросы. Контроль проникающими веществами /Под ред. В.В. Сухорукова. - М.: Высш. шк., 1992. - 242 с.

5. Бондаренко П.М. Новые методы и средства контроля состояния подземных труб. - М.: Машиностроение, 1991. - 149 с.

6. Алеев Р.М. Оптико-электронные технологии и средства повышения надежности и безопасности объектов трубопроводного транспорта энергоресурсов: Дис. доктора техн.наук. - Казань,2003. - 426 с.

7. Мужицкий В.Ф., Карпов С.В. Дефектоскоп для обследования участков поверхности труб магистральных газопроводов на наличие стресс-коррозионных повреждений //Дефектоскопия. - 1999, №3. - С. 68 - 77.

8. Алеев Р.М., Овсянников В.А., Чепурский В.Н. Эффективность воздушной тепловизионной аппаратуры при контроле продуктопроводов Оптический журнал. - 1993, №1. - С. 132 - 141.

9. Белозеров А.Ф., Омелаев А.И., Филлипов В.Л. Современные направления применения ИК радиометров и тепловизоров в научных исследованиях и технике //Оптический журнал. - 1998. - Т.65, №6. - С. 19 - 23.

10. Вавилов В.П. Тепловые методы неразрушающего контроля. - М.: Машиностроение, 1991. - 435 с.

11. Шилин Б.В. Тепловая аэросъемка при изучении природных ресурсов. - Л.: Гидрометиоиздат, 1980. - 347 с.

12. Филиппов Ц.Г. Дистанционные методы производственно-экологического мониторинга предприятий транспорта и подземного хранения газа //Сборник докладов. - Сочи, 2002. - С. 127 - 134.

13. Мухамедяров Р.Д. Аэрокосмический мониторинг экологического и техногенного состояния газонефтепродуктов //Тез.докл. 3-й Межд. конф. «Диагностика трубопроводов». - Москва, 2001. - С. 91 - 92.

14. Плюснин И.И., Бушмелева К.И., Бушмелев П.Е. Мобильная система диагностического обслуживания и мониторинга газопроводных систем Фундаментальные исследования. - 2006. - №1. - С. 61 - 63.

15. Пат. - полезн. мод. №51745. РФ. G01N 21/61. Локатор утечек газа «ЛУГ» /Плюснин И.И., Глуховцев А.А., Демко А.И., Бушмелева К.И., Суханюк А.М. //Б.И. - 2006. - №6.

Размещено на Allbest.ur