Разбиране на ултразвуковия анализ
Ултразвуков анализ — наричан още въздушно-преносим и структурно-преносим ултразвук — е мониторинг на състоянието технология, която улавя високочестотни звуци, значително над обхвата на човешкото слухово възприятие. Хората обикновено могат да чуват до около 20 килохерца (kHz); ултразвуковите уреди са проектирани да улавят звуци в диапазона от 20 kHz до 100 kHz. Тези високочестотни емисии се генерират от триене, турбулентност и електрическа дъга — три явления, които почти винаги съпътстват възникваща повреда. Уредът засича ултразвука, преобразува го в звуков сигнал, който се чува през слушалки, и измерва неговата интензивност (амплитуда), която се показва като ниво в децибели (dB). По този начин той позволява на инспектора да „чуе“ проблеми, които иначе биха били напълно безшумни, което го прави мощно допълнение към анализ на вибрациите и термография in a modern прогнозна поддръжка programme.
1. Определение: Какво е ултразвуков анализ?
В основата си ултразвуковият анализ се състои в улавянето на акустична енергия, която човешкото ухо не може да улови. Тук физиката играе важна роля: ултразвуковите вълни са с къса дължина на вълната и са силно насочени, като силата им бързо намалява с разстоянието и при преминаване през твърди прегради. Именно това прави тази техника толкова полезна за инспекции — тъй като звукът бързо заглъхва, най-силният сигнал надеждно сочи към източника, което позволява на инспектора да локализира с увереност теч или дефектен контакт.
Ултразвук се генерира навсякъде, където има триене (сух или повреден лагер), турбулентност (изтичане на газ през малък отвор) или електрически разряд (електрическа дъга, пробиване и корона). Уредът улавя тази емисия чрез въздушен сензор (ултразвуков микрофон) или контактен сензор (вълновод, притиснат към повърхността, за да улавя звука, пренасян по конструкцията). Уловеният сигнал след това се обработва и се представя на инспектора както като звуков тон, така и като числово ниво в децибели, така че диагнозата съчетава обученото ухо с обективно измерване, което позволява проследяване на тенденциите.
2. Как работи: Хетеродиниране
Основната технология в ултразвуковия апарат се нарича хетеродиниране. Това е електронен процес, който преобразува с висока точност ултразвуковия сигнал с много висока честота, който е нечуваем, в сигнал с по-ниска честота в рамките на чуваемия диапазон, without без да се променя оригиналният характер на звука. „Шумоленето“ от изтичане на сгъстен въздух все още звучи като шумолене в слушалките, а „пращенето“ от електрическа дъга все още звучи като пращене. Именно това точно пресъздаване прави диагностиката толкова интуитивна: инспекторът се научава да разпознава по звука характерните признаци на всяка повреда.
Хетеродирането действа чрез смесване на входящия ултразвуков сигнал със стабилна еталонна честота, генерирана вътре в уреда. При смесването се получава различна честота, която попада в обхвата на чуваемите честоти. Тъй като първоначалните съотношения на амплитудите се запазват, показанието в децибели на измервателния уред остава значима и възпроизводима величина, която може да бъде регистрирана и анализирана във времето — превръщайки субективното усещане „звучи по-зле“ в документирано увеличение на децибелите, което подкрепя решението за техническо обслужване.
3. Ключови приложения в поддръжката
Ултразвуковият анализ е универсална технология с няколко ценни приложения:
а) Откриване на течове
Това е най-разпространеното и икономически изгодно приложение. Турбулентното движение на газ — сгъстен въздух, пара, азот или друга среда под налягане — изтичащ от тръба, клапан или съд, генерира голямо количество широколентов ултразвук.
- Процедура: Инспекторът използва преносим ултразвуков апарат с въздушен сензор, за да сканира дадена зона. Уредът е силно насочен, така че когато се приближи към теч, звуковият сигнал в слушалките става по-силен, а показанията в децибели на измервателния уред се повишават, което насочва инспектора директно към източника.
- Предимства: Откриването и отстраняването на течове на сгъстен въздух може да спести на предприятието десетки, а дори и стотици хиляди долари годишно от загубена енергия. Сгъстеният въздух е една от най-скъпите енергийни ресурси във фабриката, а дори и един-единствен чуваем теч, който не бъде отстранен, води до нарастване на разходите с всеки час, през който компресорът работи на пълна мощност, за да компенсира загубата.
б) Електрическа инспекция
Електрически неизправности като дъгообразуване, проследяване и корона в съоръженията за средно и високо напрежение всички генерират ултразвук, често преди да се нагреят достатъчно, за да бъдат забелязани от инфрачервена камера.
- Процедура: Инспекторът може безопасно да сканира затворени електрически шкафове отвън. Ултразвукът, генериран от повреда, се излъчва през въздушните пролуки в уплътненията на шкафа, така че не е необходимо да се отваря панелът, за да се открие проблемът.
- Предимства: Това е отличен, безконтактен начин за откриване на сериозни електрически неизправности, преди те да доведат до възникване на електрическа дъга, което пряко повишава безопасността на производствения обект. Освен това това е идеална стъпка за провеждане на скрининг преди отваряне на панел за термография, което помага да се прецени дали изобщо е безопасно да се отвори панелът. И двата метода се използват наред с други неинвазивни техники, като например неразрушителни изпитвания.
в) Механична проверка (смазване въз основа на състоянието)
Ултразвукът е изключително ефективен и за оценка на състоянието на лагерите с търкалящи се елементи, както и за определяне на практиките за смазване — област, която често се нарича акустично смазване или смазване въз основа на състоянието.
- Процедура: На корпуса на лагера се поставя контактен ултразвуков сензор, който улавя структурно предаваните звуци, излъчвани от лагера при въртенето му.
- Тълкуване:
- Здравият, добре смазан лагер ще издава нисък, постоянен „съскащ“ звук.
- Лагер, който се нуждае от смазване, показва по-висока стойност на децибелите. Техникът нанася смазката бавно и спира в момента, в който нивото на децибелите започне да спада — като по този начин се предотвратява прекомерното смазване, което само по себе си води до износване на лагерите и повреда на уплътнението.
- Лагер с възникващ дефект, като например изпъкналост издава повтарящ се „пращящ“ или „пукащ“ звук, когато ролковите елементи удрят дефекта, което води до много ранно предупреждение от повреда на лагера.
4. Анализ чрез ултразвук срещу анализ чрез вибрации
За анализ на лагерите, ултразвук и анализ на вибрациите се допълват, а не си конкурират. Ултразвуковото изследване често е по-ефективно при откриването на повреди в много ранен стадий (стадий 1) и проблеми със смазването, тъй като първият признак за неизправност е слаба високочестотна емисия, дълго преди дефектът да стане достатъчно голям, за да предизвика измеримо отклонение на лагера. Анализът на вибрациите е по-ефективен при диагностицирането на точния характер на повреда в по-късен стадий — например, при разграничаването на честота на преминаване на топката по външния пръстен дефект от a честота на преминаване на топката по вътрешната писта дефект — щом недостатъкът стане видим при вибрацията спектър и може да бъде идентифициран чрез честоти на дефектите в лагерите. Много анализатори на вибрации използват анализ на обвивката за да се извлекат същите ранни удари по лагерите от сигнала за вибрации, като по този начин се намали разликата между двете методики.
5. Ролята на ултразвуковото изследване в полевата програма
Ултразвукът, инфрачервеното излъчване, анализът на маслото и вибрациите разкриват различни аспекти от състоянието на машината, а най-ефективните програми за надеждност ги комбинират. Ултразвукът сигнализира за теч, искрящ контакт или износен лагер за секунди; след това вибрациите количествено определят механичното състояние и ви информират защо. Когато на екрана за маршрута се появи сигнал за нарастващ курс или повишен 1× дисбаланс, естествената следваща стъпка е да се монтира истински двуканален уред на машината. Преносим анализатор и балансир като например Балансет-1а измерва 1× амплитуда и фаза в самите лагери на машината при работна скорост, така че след като ултразвуковото изследване е установило проблем във въртящата се техника, можете да поставите диагноза на дисбаланс и да го поправите на място — като затворите цикъла между откриването на проблема и отстраняването му, без да изпращате ротора в сервиз.
