Razumijevanje akustične emisije
Definicija: Što je akustična emisija?
Akustična emisija (AE) je generiranje prolaznih elastičnih valova naprezanja u materijalima koji su izloženi deformaciji, širenju pukotina, trenju ili drugim nepovratnim mikrostrukturnim promjenama. U praćenju stanja strojeva, AE testiranje koristi osjetljive ultrazvučne senzore (frekvencijski raspon od 100-1000 kHz) za otkrivanje ovih visokofrekventnih valova naprezanja, pružajući rano upozorenje na aktivne mehanizme oštećenja poput rasta pukotina, oštećenja ležajeva ljuštenje, pukotine od korozije napona, i procese trenja koji se ne bi mogli otkriti konvencionalnim vibracija analiza.
AE je komplementarna analizi vibracija: dok vibracije detektiraju mehaničko kretanje, AE detektira materijalna oštećenja na mikroskopskoj razini, često pružajući ranija upozorenja o razvoju kvarova. Posebno je vrijedna za opremu spore brzine, tlačne posude i konstrukcije gdje je analiza vibracija teška ili nije osjetljiva na kritične načine oštećenja.
Izvori akustične emisije
Vezano za pukotine
- Rast pukotine: Svako postupno proširenje pukotine oslobađa val naprezanja
- Otvaranje/zatvaranje pukotine: Dišuće pukotine stvaraju emisije
- Mikropukotine: Male pukotine prije vidljivih oštećenja
- Osjetljivost: Detektira aktivnost pukotina mjesecima prije promjena vibracija
Nedostaci ležaja
- Događaji ljuštenja (ljuštenje materijala)
- Širenje površinske pukotine
- Kontakt hrapavosti i trenje
- Ranije otkrivanje od analize omotača u nekim slučajevima
Trenje i trošenje
- Klizni kontakt generira emisije
- Događaji trošenja ljepila
- Raspad podmazivanja
- Kontinuirane emisije od aktivnog trošenja
Deformacija materijala
- Plastična deformacija pod preopterećenjem
- Kompozitna delaminacija
- Lom vlakana
Mjerni sustav
AE senzori
- Rezonantni piezoelektrični senzori (100-1000 kHz)
- Montirano na konstrukciju s pomoću spojnice
- Visoka osjetljivost na ultrazvučne valove naprezanja
- Niska osjetljivost na zvučne vibracije (filtrirano)
Obrada signala
- Predpojačala: Pojačanje od 40-60 dB u blizini senzora
- Filtri: Propusni pojas 100-1000 kHz uklanja niskofrekventne vibracije
- Otkrivanje: Prelazak praga, brojanje pogodaka, mjerenje energije
- Analiza: Parametri događaja (amplituda, trajanje, energija, broj)
Ključni parametri
- Broj pogodaka: Broj emisijskih događaja
- Energija događaja: Integrirana energija signala
- RMS razina: Kontinuirana emisijska aktivnost
- Raspodjela amplitude: Spektar ozbiljnosti događaja
Primjene u strojevima
Praćenje ležajeva
- Rano otkrivanje krhotina (prije simptoma vibracija)
- Procjena stanja podmazivanja
- Praćenje trenja i trošenja
- Dopuna vibracijama za potpunu procjenu
Detekcija pukotina
- Aktivno praćenje rasta pukotina
- Integritet tlačne posude
- Inspekcija zavara
- Praćenje stanja konstrukcija
Stanje zupčanika i spojnice
- Kvaliteta kontakta zuba
- Dovoljnost podmazivanja
- Napredak trošenja
- Degradacija spojnog elementa
Oprema za male brzine
- Gdje je konvencionalna analiza vibracija slaba (< 100 okretaja u minuti)
- AE ne ovisi o brzini
- Učinkovito pri bilo kojoj brzini, uključujući nulu
Prednosti
Visoka osjetljivost
- Otkriva oštećenja na mikroskopskoj razini
- Ranije upozorenje od vibracije
- Osjetljiv na aktivne procese oštećenja
Lokalizacija izvora
- Više senzora može triangulirati izvor AE
- Identificira koja komponenta degradira
- Korisno u složenim sklopovima
Neovisnost brzine
- Radi pri bilo kojoj brzini, uključujući i stacionarno
- Ispitivanje tlačnih posuda (bez rotacije)
- Ležajevi vrlo niske brzine
Ograničenja
Složenost
- Potrebna specijalizirana oprema i stručnost
- Interpretacija složenih signala
- Interferencija pozadinske buke
- Nije jednostavno na temelju praga poput vibracija
Ograničena penetracija
- Visokofrekventni valovi brzo slabe
- Senzori moraju biti relativno blizu izvora
- Velike strukture mogu zahtijevati mnogo senzora
Osjetljivost okoliša
- Električna buka može ometati
- Mehanički udarci stvaraju lažne signale
- Zahtijeva tiho okruženje
Integracija s analizom vibracija
Komplementarne tehnologije
- AE za rano otkrivanje mikroskopskih oštećenja
- Vibracije za makroskopsko mehaničko stanje
- Zajedno pružaju potpunu sliku
Potvrda
- AE označava aktivno oštećenje
- Vibracija potvrđuje ozbiljnost i identificira specifičan kvar
- Kombinirano samopouzdanje veće nego pojedinačno
Akustična emisija pruža jedinstvene mogućnosti ranog upozoravanja otkrivanjem ultrazvučnih valova naprezanja od oštećenja materijala i procesa deformacije. Iako zahtijeva specijaliziranu opremu i stručnost, AE testiranje nadopunjuje konvencionalnu analizu vibracija identificiranjem aktivnih oštećenja na mikroskopskim razinama prije nego što dođe do makroskopskih promjena vibracija, omogućujući najraniju moguću intervenciju za komponente osjetljive na pukotine i opremu spore brzine.