Метою роботи є підвищення вірогідності та оперативності контролю технічного стану РВС шляхом розроблення методу та системи контролю зміни НДС матеріалу стінки РВС за просторовим переміщенням точок її поверхні, що дасть змогу не враховувати сили та навантаження, які діють на резервуар. Для досягнення цієї мети потрібно вирішити такі задачі: - проаналізувати завдання та сучасні досягнення в галузі методів контролю технічного стану РВС та контролю НДС їх стінок; - розробити теоретичні засади методу контролю зміни НДС матеріалу стінки РВС на основі закону Гука для пружньодеформованого ізотропного тіла; - вдосконалити метод відтворення переміщень поверхні стінки резервуара за даними про координати окремих точок її поверхні; - розробити метод та систему безконтактного вимірювання координат точок поверхні стінки РВС, а також апаратні та програмні засоби для їх реалізації; - провести експериментальні дослідження та промислову апробацію розробленого методу контролю зміни НДС матеріалу стінки РВС та створених апаратно-програмних засобів; - розробити систему контролю зміни НДС матеріалу стінки РВС за координатами точок їх поверхні, виміряними в два моменти часу, оцінити її метрологічні характеристики та вірогідність контролю. Об'єкт досліджень - процес контролю зміни НДС матеріалу стінки РВС, зумовлений комплексною дією різноманітних впливових факторів. Предмет досліджень - методи і технічні засоби для контролю зміни НДС матеріалу стінки РВС. ЗМІСТ ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ 5 ВСТУП 7 РОЗДІЛІ АНАЛІЗ ПРОБЛЕМИ КОНТРОЛЮ НАПРУЖЕНО- ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ВЕРТИКАЛЬНИХ СТАЛЕВИХ ЦИЛІНДРИЧНИХ РЕЗЕРВУАРІВ 13 1.1. Аналіз конструктивних особливостей вертикальних сталевих циліндричних резервуарів з точки зору контролю напружено-деформованого стану 13 1.2. Огляд сучасних методів оцінювання стану резервуарів 21 1.3. Огляд існуючих приладів для вимірювання напружень 29 1.4. Аналіз математичних моделей оцінювання напружено-деформованого стану резервуарів 35 1.5. Постановка задачі 37 РОЗДІЛ 2 ТЕОРЕТИЧНІ ПЕРЕДУМОВИ РОЗРОБЛЕННЯ МЕТОДУ КОНТРОЛЮ ЗМІНИ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ МАТЕРІАЛУ СТІНОК ВЕРТИКАЛЬНИХ СТАЛЕВИХ ЦИЛІНДРИЧНИХ РЕЗЕРВУАРІВ 39 2.1. Розроблення математичної моделі контролю зміни напружено-деформованого стану матеріалу стінки резервуара за переміщеннями точок поверхні 39 2.1.1. Основні математичні залежності, використані для побудови моделі 39 2.1.2. Апроксимація переміщень поверхні стінки резервуара згладжуючими сплайнами..... 45 2.2. Перевірка розробленої моделі на прикладі задачі Ламе 50 2.3. Врахування впливу зварних з'єднань та хлопунів на контроль зміни напружено-деформовано стану матеріалу стінки резервуара 54 2.3.1. Врахування впливу зварних з'єднань 54 2.3.2. Врахування впливу хлопунів 56 Висновки до розділу . .59 РОЗДІЛ З МЕТОДИЧНЕ, ТЕХНІЧНЕ І ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ МЕТОДУ КОНТРОЛЮ ЗМІНИ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ 61 3.1. Методика проведення експериментальних досліджень. 61 3.2. Розроблення програмного забезпечення для обробки одержаних експериментальних даних 62 3.3. Результати експериментальних досліджень 67 3.4. Дослідження зміни напружено-деформованого стану матеріалу стінки резервуара при гідровипробовуванні 79 3.5. Перевірка адекватності розробленого програмного забезпечення з використанням програмного пакету SolidWorks 82 Висновки до розділу 84 РОЗДІЛ 4 РОЗРОБЛЕННЯ СИСТЕМИ КОНТРОЛЮ ЗМІНИ НАПРУЖЕНО- ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ МАТЕРІАЛУ СТІНКИ ВЕРТИКАЛЬНИХ СТАЛЕВИХ ЦИЛІНДРИЧНИХ РЕЗЕРВУАРІВ..; 85 4.1. Розроблення системи визначення координат точок поверхні стінки резервуара 85 4.2. Розроблення кутового позиціонера 88 4.2.1. Розроблення функціональної схеми кутового позиціонера.... 88 4.2.2. Вибір елементної бази та розроблення принципової електричної схеми кутового позиціонера 90 4.2.3. Розроблення програмного забезпечення керування кутовим позиціонером 97 4.3. Розроблення методики визначення координат точок поверхні стінки резервуара 101 4.4. Розроблення програмного забезпечення для визначення координат за проекцією лазерного променя на стінку резервуара 107 4.5. Визначення загальної похибки вимірювання системи визначення координат точок поверхні стінки резервуара 112 4.6. Промислова апробація розробленої системи визначення координат точок стінки РВС 119 4.7. Розроблення системи контролю зміни напружено-деформованого стану матеріалу стінки вертикальних сталевих циліндричних резервуарів..... 122 4.8. Вірогідність та оперативність контролю НДС матеріалу стінок РВС…………………………………………………………………… 128 Висновки до розділу 134 ВИСНОВКИ 136 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 138 ДОДАТКИ 151