Akustinės emisijos supratimas
Akustinė emisija (AE) - tai pereinamųjų tampriųjų įtempių bangų susidarymas medžiagos viduje, kai ji deformuojasi, plinta plyšiai, vyksta trintis ar kiti negrįžtami mikrostruktūros pokyčiai. Mašinose būklės stebėjimas, AE bandymuose naudojami jautrūs ultragarso jutikliai, veikiantys 100-1000 kHz diapazone, kad aptiktų šias aukšto dažnio įtempių bangas, ir taip iš anksto įspėja apie aktyvius pažeidimo mechanizmus - įtrūkimų augimą, guolių pleiskanojimas, įtempto korozinio įtrūkimo, ir trinties procesus, kurie nebūtų aptinkami įprastiniais vibracija analizė.
1. Apibrėžimas: Kas yra akustinė emisija?
Pagrindinė idėja yra ta, kad pati medžiaga yra signalo šaltinis. Kai įtemptas komponentas paslūgsta, įtrūksta arba trinasi, staigus vietinis energijos išsiskyrimas sklinda per kietąjį kūną kaip maža įtempių banga, panašiai kaip seisminė banga sklinda per lūžio liniją. Todėl AE papildo vibracinę analizę: vibracija aptinka mechaninius judesys visos mašinos mastu, o AE nustato medžiagą žala mikroskopiniu lygmeniu, dažnai anksčiau įspėjant apie atsirandantį gedimą. Tai ypač vertinga lėtaeigei įrangai, slėginiams indams ir konstrukcijoms, kurių vibracinė analizė yra sudėtinga arba tiesiog nejautri kritiniams pažeidimo režimams.
2. Akustinės emisijos šaltiniai
AE atsiranda, kai staiga išsiskiria sukaupta tamprioji energija. Pagrindiniai šaltiniai mašinose yra šie:
- Susiję su įtrūkimais: kiekvienas laipsniškas įtrūkimo išsiplėtimas skleidžia įtempių bangą; “kvėpuojantys” įtrūkimai skleidžia spinduliuotę, kai jie atsiveria ir užsiveria; mikroįtrūkimai skleidžia spinduliuotę dar prieš pastebimus pažeidimus. AE gali aptikti įtrūkimų aktyvumą mėnesiais anksčiau nei vibracijos pokyčiai - tai pagrindinis privalumas stebint, ar nėra veleno įtrūkimas arba laipsniškai nuovargis žala.
- Guolių defektai: išlindimas (medžiagos nusilupimas nuo riedėjimo takelio), paviršiaus įtrūkimų plitimas ir kontaktas su šerpetomis - visi šie reiškiniai sklinda, kartais anksčiau nei gaubtinės analizė gali pažymėti tą patį guolio defektas.
- Trintis ir dilimas: dėl slydimo kontakto, klijų dilimo įvykių ir tepimo gedimo susidaro daugiau ar mažiau nenutrūkstama emisija, kurios lygis priklauso nuo susidėvėjimo greičio.
- Medžiagos deformacija: plastinė deformacija dėl perkrovos, kompozito sluoksniavimasis ir pluošto lūžis sukelia būdingą emisiją.
3. Matavimo sistema
Norint užfiksuoti šimtus kilohercų siekiančius signalus, reikia specialios prietaisų grandinės, kuri gerokai skiriasi nuo standartinės akselerometro sąrankos.
AE jutikliai
Rezonansiniai pjezoelektriniai jutikliai (100-1000 kHz) su konstrukcija sujungti akustine jungtimi. Jie labai jautrūs ultragarsinėms įtempio bangoms, tačiau sąmoningai nejautrūs garsinei vibracijai, kuri yra filtruojama - priešingai nei plačiajuostis jutiklis. pjezoelektrinis akselerometras naudojamas įprastiems vibracijos darbams.
Signalų apdorojimas
- Išankstiniai stiprintuvai: 40-60 dB stiprinimas, taikomas prie pat jutiklio, kad silpnas signalas būtų pakeltas virš kabelio triukšmo.
- Filtrai: 100-1000 kHz dažnių juostos pralaidumo pakopa, atmetanti žemo dažnio vibraciją ir mechaninį foną.
- Aptikimas: slenksčio peržengimo, pataikymų skaičiavimo ir energijos matavimo, o ne įprasto spektro.
- Analizė: kiekvieno įvykio apibūdinimas pagal amplitudę, trukmę, energiją ir skaičių.
Pagrindiniai parametrai
Diagnostikos išvestis yra statistinių duomenų rinkinys - pataikymų skaičius (išmetimo įvykių skaičius), renginio energija (integruota signalo energija), Vidutinės kvadratinės vertės lygis (nuolatinio išmetamųjų teršalų kiekio rodiklis) ir amplitudės pasiskirstymas (įvykio stiprumo spektras), o ne vibracijos analizei įprastos dažnių diagramos.
4. Taikymas mašinose
AE savo vietą užima tais atvejais, kai pažeidimai yra mikroskopiniai, lėtai besivystantys arba paslėpti nuo vibracijos jutiklių:
- Guolių stebėjimas: ankstyvas įtrūkimų aptikimas prieš pasireiškiant vibracijos simptomams, tepimo būklės įvertinimas, trinties ir nusidėvėjimo stebėjimas - tai galingas vibracijos papildymas, leidžiantis susidaryti išsamų guolių vaizdą.
- Įtrūkimų aptikimas: aktyvaus įtrūkimų augimo, slėginių indų vientisumo, suvirinimo siūlių patikros ir platesnio masto konstrukcijos būklės stebėsena.
- Pavaros ir movos būklė: įvertinti dantų kontakto kokybę ir tepimo tinkamumą, sekti dilimo progresavimą ir stebėti, ar nesusidėvi sukabinimo elementas, - taip įprastinė sistema tampa dar gilesnė. pavarų defektas ir sujungimo defektas diagnostika.
- Mažo greičio įranga: Mažiau kaip 100 aps/min įprastinė vibracijos analizė yra silpna, nes gedimo energija pasiskirsto plonai; AE nepriklauso nuo greičio ir veikia esant bet kokiam greičiui, įskaitant nulinį.
5. Privalumai ir apribojimai
AE suteikia tokių galimybių, kokių neturi joks kitas būklės stebėjimo metodas, tačiau jį taikyti yra sudėtinga.
Privalumai
- Didelis jautrumas: jis aptinka mikroskopinio lygio pažeidimus, įspėja anksčiau nei vibracija ir reaguoja į aktyvius pažeidimo procesus, kai jie vyksta.
- Šaltinio lokalizavimas: keli jutikliai gali nustatyti AE šaltinio padėtį ir nustatyti, kuris komponentas blogėja - tai neįkainojama sudėtinguose mazguose.
- Nepriklausomybė nuo greičio: jis veikia bet kokiu greičiu, įskaitant stacionarų, kuris tinka slėginių indų bandymams (be sukimosi) ir labai mažo greičio guoliams.
Apribojimai
- Sudėtingumas: tam reikia specialios įrangos ir patirties; signalus reikia interpretuoti ir tai nėra paprastas slenksčių palyginimas, kaip tai daroma atliekant pagrindinę vibracijos stebėseną.
- Ribota skvarba: aukšto dažnio bangos greitai silpnėja, todėl jutikliai turi būti palyginti arti šaltinio, o didelėse konstrukcijose jų gali prireikti daug.
- Jautrumas aplinkos veiksniams: elektrinis triukšmas ir mechaniniai smūgiai sukelia klaidingus signalus, todėl svarbu užtikrinti ramią matavimo aplinką.
Dėl šio sudėtingumo AE paprastai naudojama kartu su kitais metodais, o ne juos pakeičia. Jis priklauso tai pačiai pažangių aukšto dažnio metodų grupei, kaip ir ultragarso tyrimas ir impulsinis metodas, ir tai yra pripažinta neardomieji bandymai.
6. Integracija su vibracijos analize
AE ir vibracija yra galingiausios kartu, nes kiekviena iš jų uždengia kitos akląją zoną. AE puikiai tinka ankstyviems mikroskopiniams pažeidimams aptikti; vibracija puikiai tinka makroskopinei mechaninei būklei apibūdinti, pvz. disbalansas ir nesuderinimas. Įprastoje darbo eigoje AE naudojamas kaip trigeris - jis pažymi, kad yra aktyvių pažeidimų, o tada pereinama prie vibracijos, kad būtų patvirtintas rimtumas ir nustatytas konkretus gedimas. Bendras patikimumas yra daug didesnis nei taikant bet kurį iš šių metodų atskirai, todėl įprasta vibracijos analizė programa tebėra daugelio gamyklų pagrindas, o AE naudojama tik įtrūkimams jautrioms sudedamosioms dalims ir lėtaeigiam turtui. Praktikoje kasdien besisukanti mašina pirmiausia tikrinama nešiojamuoju analizatoriumi, pvz. Balanset-1A disbalanso, poslinkio ir guolių tendencijų, o AE pasitelkiama sunkesniems, lėtesniems ar saugai svarbiems atvejams.
Trumpai tariant, akustinė emisija suteikia unikalią ankstyvojo perspėjimo galimybę, nes klausomasi ultragarsinių įtempio bangų, kurios sukelia medžiagos pažeidimus ir deformacijas. Tam reikia specialios įrangos ir įgūdžių, tačiau, užfiksavus aktyvius pažeidimus mikroskopiniu lygmeniu prieš atsirandant makroskopiniams vibracijos pokyčiams, galima kuo anksčiau imtis intervencijos į įtrūkimams jautrius komponentus ir lėtaeigę įrangą.
