超音波分析の理解
1. 定義: 超音波分析とは何ですか?
超音波分析 (空中超音波/構造物超音波)は、人間の可聴範囲をはるかに超える高周波音を検知する状態監視技術です。人間は通常、約20キロヘルツ(kHz)までの音を聞き取ることができます。超音波機器は、20kHzから100kHzの範囲の音を検出するように設計されています。
これらの高周波音は、摩擦、乱流、アーク放電によって発生します。超音波装置は、この高周波音を検出し、ヘッドホンで聞こえる可聴信号に変換し、その強度(振幅)を測定します。測定結果はデシベル(dB)レベルで表示されます。これにより、検査員は、本来であれば完全に音で確認できない問題を「聞く」ことができます。
2. 仕組み:ヘテロダイン
超音波機器の中核技術は ヘテロダインこれは、非常に高周波で聞こえない超音波信号を、音本来の特性を変えることなく、可聴範囲内の低周波信号に正確に変換する電子プロセスです。これにより、圧縮空気の漏れによる「シュー」という音や電気アークによる「パチパチ」という音が、ヘッドフォンではヒスノイズやパチパチという音のように聞こえるため、非常に直感的な診断が可能になります。
3. メンテナンスにおける主な用途
超音波分析は、さまざまな価値の高い用途を持つ多用途の技術です。
a) 漏れ検出
これは最も一般的で経済的にもメリットのある用途です。加圧されたパイプや容器から噴出するガス(圧縮空気、蒸気、窒素など)の乱流によって、大量の広帯域超音波が発生します。
- 手続き 検査員は、空中センサーを備えた携帯型超音波装置を用いて、対象エリアをスキャンします。この装置は指向性が高く、漏洩箇所に近づくにつれて、ヘッドホンから聞こえる可聴信号が大きくなり、メーターのdB表示も増加します。
- メリット 圧縮空気の漏れを発見して修理することで、工場では年間数万ドル、数十万ドルもの無駄なエネルギーコストを節約できます。
b) 電気検査
電気系統の故障 アーク放電、トラッキング、コロナ放電 中電圧および高電圧電気機器では超音波を生成します。
- 手続き 検査員は密閉された電気キャビネットを外側から安全に検査できます。故障によって発生した超音波は、キャビネットのシール部の隙間から漏れ出します。
- メリット これは、アークフラッシュ事故につながる前に重大な電気故障を非接触で検出する優れた方法であり、プラントの安全性を高めます。また、パネルを開けて点検を行う前に使用する優れたスクリーニングツールでもあります。 サーモグラフィー.
c) 機械検査(状態に基づく潤滑)
超音波は、転がり軸受の状態を評価し、潤滑方法を指導するのにも非常に効果的です。
- 手続き 接触型超音波センサーをベアリングハウジング上に配置します。
- 解釈:
- 健全で十分に潤滑されたベアリングは、低く一定の「シュー」という音を発します。
- 潤滑が必要なベアリングは、dB値が高くなります。技術者はグリースをゆっくりと塗布し、dB値が下がり始めたらすぐに塗布を止めることで、過剰な潤滑を防ぐことができます。
- ベアリングに欠陥(スポールなど)があると、転動体が欠陥にぶつかる際に「パチパチ」または「ポキッ」という繰り返しの音が発生します。これはベアリングの故障を非常に早期に警告するものです。
4. 超音波 vs. 振動解析
ベアリング解析において、超音波と振動は互いに補完し合います。超音波は、非常に初期の段階の故障(ステージ1)や潤滑の問題を検出するのに優れている場合が多くあります。振動解析は、振動スペクトルで可視化された後期段階の故障(例えば、外輪の故障と内輪の故障を区別するなど)の正確な診断に優れています。