.
ANALOGIJA HIDRAULIČNIH PROCESA SA ELEKTRIČNIM I KVANTNO
MEHANIČKIH U DIJAGNOSTICI SA INFRA CRVENOM TV
ANALOGY HYDRAULIC POWER AND QUANTUM PROCESS
MECHANICAL DIAGNOSIS IN INFRA RED TV
mr.Nebojša Zdravković dipl.ing.rud; Rukovodilac mašinske tehničke pripreme:
Ogranak”Kolubara-Površinski kopovi”
-Baroševac;RJ” Tamnava-Istočno polje”, Kalenić.
REZIME: Analogija pojava i procesa u hidrauličnim instalacijama , elemnatima i komponenatama, sa radom i pojavama u električnim sistemima za napajanje pokretačkih jedinica sa kvantno mehaničkim analizama, KAO PODLOGA INOVATIVNIH ZAHVATA U ODRŽAVANJU, DIJAGNOSTIKA INFRACRVENOM TV.
Ključne reči: Analogija, dijagnostika infracrvanom TV,infracrveno zračenje
SUMMARY: The analogy of phenomena and processes in hydraulic installations, elemnats and components, operations and phenomena in electrical systems for power drivingunit of the quantum mechanical analysis, INNOVATIVE PROJECT AS A BASE MAINTENANCE, DIAGNOSTIC INFRARED TV.
Keywords: analogy, diagnostic infrared TV, infrared radiation
UVOD
ANALOGIJA
Analogija je logička metoda, a logika je nauka o oblicima ispravne misli i metodama saznanja.
Analogija je oblik posrednog zaključivanja, kod kojeg se polazi od celokupnog ili pojedinačnog, pa se na njima zaključuje po sličnosti. Ako su dva predmeta ili sistema, slična po nekim osobinama, možemo zaključiti da su slična i u drugim osobinama. Po tome postoji mogućnost za ispravan zaključni sud. To je još verovatnije ako se upoređuju bitne osobine i njihovi sastavi.
Ako nam je poznato sadašnje stanje mehaničkog sistema, odnosno položaj i brzina čestica, i ako su uz to poznate sile koje deluju između tih čestica, tada možemo da predvidimo budućnost tog sistema ili da otkrijemo njegovu prošlost. Čestice su osnova od kojih je izgrađena struktura mikrokosmosa.
Principi analogije ovde su vezani za fizičke vrednosti i valičine, hidrauličkih i električnih sistema, koji odaju termičko zračenje, koje se objašnjava i sagledava matematičko-fizičkom analizom u korelaciji sa kvantno mehaničkim zakonitostima.
Nils Bor je 1913. godine predstavio model atoma koji se po njemu naziva: Borov model atoma. Bor je postavio dva postulata. Prema prvom postulatu; Elektroni se mogu obrtati oko jezgra atoma samo po određenim kvantnim putanjama. Putanje su obeležene sa n, a to je redni broj putanje. One se obeležavaju celim brojevima, gde je n = 1, 2, 3 itd. Po njima se mogu kretati
elektroni, čiji broj zavisi od rednog broja putanje. Poluprečnici tih putanja, međusobno se odnose kao kvadrati celih brojeva, r1:r2:r3 ... = 1:4:9 ...
Prema drugom postulatu; Elektroni ne mogu zračiti energiju, odnosno svetlost, dok se kreću jednom od kvantnih putanja. Oni ,,zrače'' samo onda kada prelaze ili skaču sa jedne kvantne putanje n, koja je udaljenija od jezgra, a koja je putanja veće energije En, na neku drugu putanju m, a koja je putanja manje energije Em.
Ideja primene teorije kvanta na Radefordov model atoma pružila je fizici ne samo sliku o unutrašnjoj građi atoma, već je poslužila i za objašnjenje mnogih fizičkih i hemijskih pojava. (zasnovana je kvantna mehanika, mikrosvet - kosmos).
OSNOVNE POSTAVKE I KARAKTERISTIKE RADA HIDRAULIČNIH SITEMA
Osnovnu funkciju vrši fluid(hidraulično ulje fosilnog ili sintetičkog porekla), zavi
snosti od viskoziteta, brzine međusobnog kretanja elemenata i dodirnog pritiska, strujnog pritiska raste ili opada koefici-
jent trenja dodirnih površina (Striebeck-ova kriva –sl.b.01).
U tom smislu javljaju se tri režima kontakta ulja u uređajima i cevovodima, istraženi u funkciji flida ulja za pokreta-
nje i podmazivanje:
- granično koje se javlja kada se površine dva elementa mestimično dodiruju i to najčešće na početku kretanja;
Slika br.01. Striebeck-ova kriva
- hidrodinamičko kada se površine potpuno razdvoje slojem ulja ili maziva (strujanje ulja u cevovodu)
- mešovito koje predstavlja prelaz između navedena dva režima.
Koeficijent trenja μ ima najmanju vrednost pri mešovitom podmazivanju, ali se u praksi ne sreće i ne preporučuje zbog njegove labilnosti. Povećanje koeficijenta trenja pri hidrodinamičkoom strujanju i podmazivanju nastupa zbog povećanja turbulencije sa porastom brzine v.
Slika br.02.Vizuelna sistematizacija kont.
Trenje klizanja, ne zavisi od normalne sile, a sila trenja se suprotstavlja kretanju(Leonardo da Vinči).
FT = μ FN
Slika .br.8.6.1.2 Adsorpcija polarnih molekula: a- monomolekularni slojevi na kontaktnim površinama, b) višemolekularni sloj na kontaktnoj površini
OSNAVNE POSTAVKE KVANTNE MEHANIKE
Kvantna mehanika proučava ponašanje elektrona i ostalih elementarnih čestica u atomima, molekulama i kristalima.
Metalni kristali. Metali imaju niz specifičnih osobina kao što su dobra provodljivost električne struje i toplote, visok sjaj, tvrdoća, visoka tačka topljenja, a koje su objašnjene zonskom teorijom (Slika br.03). U kristalnoj rešetki metala katjoni su u čvorovima kristalne rešetke, a elektroni se nalaze u određenim energetskim trakama ili zonama. Širina zabranjene zone između valentne i provodne zone je mala tako da elektroni mogu uz malu energiju da pređu u provodnu zonu u kojoj se ponašaju delokalizovano, što objašnjava veliku električnu i toplotnu provodljivost metala. Elementi smešteni na levoj strani i u sredini periodnog sistema su metali i imaju ovaj tip kristalne rešetke.
Slika br.03 Šematski prikaz nastajanja traka ili zona (primer u metalnom litijumu)
ZRAČENJE CRNOG TELA
Crno telo je definisano kao telo koje apsorbuje sva zračenja energije talasa, svih talasnih dužina koja na njega padaju. Ova definicija se potvrđuje Kirhofovim (Gustav Kirchhoff) zakonom, koji govori o tome, da ako telo apsorbuje sva elektromagnetska zračenja svih talasnih dužina, ona je sposobna da emituje elektromagnetske talase svih talasnih dužina.
Slika br. 04. Crno telo absorbuje celo prispelo prispelo zračenje
Realna tela se ponašaju po zakonima prenosa toplotne energije, koji se opisuje apsorbcijom, refleksijom i transmisijom ( upijanje, odbijanje i provođenje ).
Slika br.05. Refleksija, absorcija, transmisivnost
Toplotno zračenje, materijalnog sitema kristalnih tela ili rezervoara amorfnih stuktura, nastaje promenom stacionarnog stanja materije pre unošenja poremećaja u sistem. Poremećaj može da bude uticaj spolja ili iznutra. Spoljni uticaji su grupisani u mehaničke i talasne. Mehanički poremećaji su sva poznata naponska stanja, sudar-udarac, hemiski procesi. Talasni poremećajisu prirodna zračenja i uticaj polja sila makro kosmosa.
Unutrašnji poremećaji su vezani za procese prirodnog raspadanja i sistema sopstvenih oscilacija koje potiču od odno
subatomskih čestica u sistemu atoma kojeg izgrađuju.
Kvantna elektrodinamika
Kvantna mehanika i teorija relativiteta početkom dvadesetog veka, donele su
revoluciju u opisivanju prirode. Ipak ove dve teorije nisu bile usaglašene. Veliki trud da se ovo prevaziđe urodio je divnim plodom. Tokom tridesetih i četrdesetih godina napravljena je jedna od najlepših i najboljih fizičkih teorija – kvantna elektrodinamika. Tamo gde se kvantna i relativistička mehanika sreću rađa se jedna sasvim nova i drugačija fizika u kojoj se čestice u neprestanoj igri stvaraju i uništavaju i kreću napred i nazad kroz vreme pa čak i brže od svetlosti po svim mogućim putanjama, da bi na kraju, u zbiru, savršeno reprodukovale ono što od njih u klasičnom svetu očekujemo da vidimo.
Slika br.06 - Dirakova jednačina. γ su 4x4 matrice pa zbog toga se Dirakova jednačina svodi na četiri jednačine. Na taj način talasna funkcija postaje vektor sa četiri komponente koji u ovom slučaju ima posebno ime – spinor(Preuzeto od Piše: Marko Simonović, Kvantna elektrodinamika).
Kod napojnih mreža visokog i niskog napona, strujni krug se zatvara između generatora naizmenične struje, preko vodova za prenos i napajanje motora. U ovom krugu, dolazi do osnovne uzročno posledične reakcije metala od kojih su izrađeni, a to je otpor provođenu struje. Manifestacija ove reakcije je toplotno zrašenje, koje se detetuje kao temperatura vodova i uređaja, u ovom slučaju termovizijskom kamerom.
Termovizijska kamera stvara sliku koja predstavlja raspodelu količine zračenja koje posmatrani objekat sam stvara i emituje. U formiranju termovizijske slike učestvuje i svetlost
koja se reflektuje od objekata, ali je to efekat nižeg reda.
Kod termovizijske kamere svaki je piksel u stvari poseban senzor temperature, a termovizijska slika je grafička reprezentacija izmerenih vrednosti u hiljadama tačaka na objektu.
VAKUM
Specifikum makrokosmosa i mikro kosmosa, a tako i same strukture stacionarnog stanja poznatog vida materije je VAKUM. Njegove fizičke karakteristike, kao i domet uticaja na suštinu i ponašanje materije i energiji je ogroman. Ovde je na njegovom prisustvu kao napomena, na sve napred napisanom.
IZBOR TERMO KAMERE
Termo kamera se bira prema elektromagnektnom spektru, i talasnoj dužini infracrvenog zračenja. Talasna dužina IC zračenja je u polju raspona 0,7 do 1000 μm. Infracrveni detektori ili sistemi se dele prema njihovoj talasnoj dužini. Jedinice koje se koriste je mikrometa(μm). Sistem koji može da detektuje radijaciju od 8 do 12 μm talasne dužine spadaju u dugotalasne. Oni koji detektuju radijaciju od 3 do 5 μm spadaju u kratkotalasne
Spektar je grafik na čijoj je osi ordinata prikazuje energiju ili neku analitičku funkciju energije. Najčešće se pojam
Slika br.07 Spektar elektromagnetnog zračenja
spektar koristi kao "spektar elektromagnetnog zračenja". Kao analitičke funkcije energije u spektru elektromagnetnog zračenja koriste se:
talasna dužina – udaljenost između najbliže dve tačke iste elongacije i iste faze na talasu:
frekvencija – broj titraja koje neki talas izvede u jedinici vremena:
talasni broj – broj talasnih ciklusa u nekoj dužinskoj jedinici:
gdje je E energija fotona, c brzina svjetlosti, a h Planckova konstanta.
Spektar elektromagnetnog zračenja se dijeli na više dijelova. Podjela zavisi i od nauke koja koristi spektar. Opšta podela je na: gama zračenje, rendgensko zračenje, ultraljubičasto zračenje, vidljivu svjetlost, infracrveno zračenje, mikrotalasno zračenje i radiotalase.
Slika br.08.Snimak u radu kućišta pumpe SAUER
Slika br.09 Hidraulina šema instalacije za pokretanje pogonske zvezde ekstraktora prijemnog bunkera Objekta I(Tamnavski kopovi-Postrojenje za pripremu uglja)
Slika br.10. Snimak u radu kućišta motora SAUER
Slika br.11.Visoko naponska mreža 5kv
Slika br.12. Visoko naponska 5kv elektro linija za napajanja motora ZK(F)N 6160/44( 400 kW In = 47,5 A;Broj obrtaj n = 1 480 min-1)
SIika br.13 - Snimak table sa osiguračima (vidi se jedan pregrejan osigurač).
ZAKLJUČCI:
Od velikog je značaja, za tačno dijagnostičko tumačenje slika termovizijskom kamerom, dobro teoretsko poznavanje sistema i delova sistema objekata koji se snimaju, kao i princip rada Termovizije kao dijagnostičkog sistema.
Iskustvo i praksa osoblja koje vrši dijagnostiku pomoću Termovizije, kao i neophodna kompletna oprema su neophodan uslov da bi se rezultati snimanja, praktično ikoristili u praksi održavanja, i smanjio udeo havariskih otkaza.
Princip Analogije kao postulat razumevanja i tačnog tumačenja značenja, kako temperaturnih polja, tako i tačaka u temperaturnom polju, sa stanovišta utvrđivanja stanja sistema, tako i delova tog sistema. U ovom slučaju stanje hidrauličnih komponenata, stanje fluda u sistemu, tako i u električnim kolima za napajanje pogona.
Ovde treba istaći, da podloga zračenja u osnovi je veza dometa analogije spoznaje između hidrodinamike, kvantne fizike i elektro dinamike, i u osnovi oslikava prirodno stanje dostignutog tehnološkog znanja. U koliko postoji nesuglasica, u tim postulatima, u toliko je teže shvatiti stanje posmatranih sistema i njihovih delova kod tumačenja snimaka termovizijkom kamerom.
NAPOMENA: Rad nije obuhvatio snimke naponskih stanja čeličnih konstrukcija, i razaranja pojedinih epruveta, kako bi se ipitali direktni uticaj mehaničkih promena, snimljenih termoviziskom kamerom. Tako da nisam u prilici to da istaknem, ali ako budem izlagao rad nadam se da ću imati te snimke.
LITERATURA:
1.PRIRUČNIK MEHANIKA FLUIDA
Privredni pregled; Beograd 1975.
2. KVANTNA TEORISKA FIZIKA, Dr.Ljubisav Novaković,Naučna knjiga;Beograd,1991.
3. FIZIKA,Ljubiša Nešić, PMF Beograd, 2005.
4. Red i nered,entropija i (i)reverzibilnost,Antonije Šiber, Bjenička c.46, Zagreb 2010.
5. LES ATOMES(ATOMI) ,Jean Perrin,MEBRE DE L ´ INSTITUT.- PRIX NOBEL.-REDACTION NOUVELLE, PARIS,1936.(F.ALCAN).
6. ATOMSKA ENERGIJA Samul Glasstone, 1950,New Jorc.(Naučna Knjiga, Beograd, 1960.)
7. OD ATOMA DO NEBESKIH TELA poreklo rotacije nebeskih tela(1.Deo; teorija visokih pritisaka) Pavle Savić, Novi Sad, 1978.
8. Kurs predavanja PUMPE, VENTILATORI, KOMPRESORI Prof.dr Kačkin i Prof.dr Djajić, RGF-Beograd 1971/72.
9. Priručnik za ulazne i eksploatacine kontrole maziva, Prof.dr.Miroslav Banbić.dipl.inž.
10.Tehnika podmazivanja, seminarIKOS Novi sad, 2005.
11. R. D. Hudson, Infrared System Engineering, John Wiley, 1969.
12. J. M. Lioyd, Thermal Imaging Systems,Plenum Press, 1975.
13. G. Gaussorgues, La Thermographie Infrarouge, Techniqueet Documentstion,
(Lavoisier), 1984.
14. L. M. Biberman Ed., Electro-Optical Imaging: Szstem Performance and Modeling, SPIE, 2000.
15 M. Bass, Handbook of Optics, McGraw-Hill, 1995.