Ultragarsinės analizės supratimas
Ultragarsinė analizė — dar vadinamas ore ir per konstrukcijas sklindančiu ultragarsu — yra būklės stebėjimas technologija, kuri fiksuoja aukšto dažnio garsus, gerokai viršijančius žmogaus klausos ribas. Paprastai žmogus gali išgirsti garsus iki maždaug 20 kilohercų (kHz); ultragarso prietaisai sukurti aptikti garsus 20–100 kHz dažnių diapazone. Šiuos aukšto dažnio signalus sukelia trintis, sūkuriai ir elektros išlydžiai – trys veiksniai, kurie beveik visada lydi besiformuojančią gedimą. Prietaisas aptinka ultragarsą, paverčia jį girdimu signalu, kurį galima išgirsti per ausines, ir matuoja jo intensyvumą (amplitudę), kuris rodomas decibelais (dB). Iš esmės tai leidžia inspektoriui „išgirsti“ problemas, kurios kitu atveju būtų visiškai negirdimos, todėl tai yra galingas papildymas vibracijos analizė ir termografija in a modern nuspėjamoji priežiūra programa.
1. Apibrėžimas: Kas yra ultragarsinė analizė?
Iš esmės ultragarso analizė remiasi žmogaus ausies neužfiksuojamos akustinės energijos registravimu. Čia svarbus fizikos dėsnis: ultragarso bangos yra trumpo bangos ilgio ir labai kryptingos, be to, jos greitai silpnėja tolygai didėjant atstumui ir prasiskverbiant per kietas kliūtis. Būtent tai ir daro šią techniką tokią naudingą atliekant patikrinimus – kadangi garsas greitai nutyla, stipriausias signalas patikimai nurodo šaltinį, leidžiant inspektoriui tiksliai ir užtikrintai nustatyti nutekėjimo vietą ar netinkamą kontaktą.
Ultragarsas susidaro ten, kur vyksta trintis (sausas arba pažeistas guolis), susidaro sūkuriai (dujos išsiveržia pro mažą angą) arba atsiranda elektros iškrovos (lygiagretės, elektros takeliai ir korona). Prietaisas šį spinduliavimą fiksuoja naudodamas ore esantį jutiklį (ultragarsinį mikrofoną) arba kontaktinį jutiklį (prie paviršiaus prispaustą bangolaidį, skirtą struktūrinio garso fiksavimui). Užfiksuotas signalas yra apdorojamas ir pateikiamas inspektoriui kaip garsinis tonas ir skaitmeninis dB lygis, todėl diagnozė apima tiek apmokyto ausies klausą, tiek objektyvų, tendencijas atspindintį matavimą.
2. Kaip tai veikia: heterodino
Pagrindinė ultragarso prietaiso technologija vadinama heterodiniškas. Tai elektroninis procesas, kuris labai aukšto dažnio, negirdimą ultragarso signalą tiksliai paverčia žemesnio dažnio signalu, esančiu girdimo dažnių diapazone, without nepakeičiant garso pirminio pobūdžio. Suslėgto oro nuotėkio „šnypštimas“ ausinėse vis tiek skamba kaip šnypštimas, o elektros lanko „traškėjimas“ – kaip traškėjimas. Būtent toks tikslus atkūrimas leidžia diagnozuoti gedimus taip intuityviai: inspektorius išmoksta ausimi atpažinti kiekvieno gedimo požymius.
Heterodinavimo principas grindžiamas gaunamo ultragarso signalo sumaišymu su stabiliu etaloniniu dažniu, generuojamu prietaiso viduje. Sumaišius susidaro skirtumo dažnis, kuris patenka į girdimojo dažnio diapazoną. Kadangi išlieka pradiniai amplitudžių santykiai, matuoklio rodomas decibelų skaičius išlieka reikšmingu ir pakartojamu dydžiu, kurį galima registruoti ir stebėti jo pokyčius laikui bėgant – taip subjektyvus įspūdis „skamba blogiau“ virsta dokumentuotu decibelų padidėjimu, kuris pagrindžia sprendimą dėl techninės priežiūros.
3. Pagrindinės techninės priežiūros taikymo sritys
Ultragarsinė analizė yra universali technologija, turinti keletą didelės vertės pritaikymų:
a) Nuotėkių aptikimas
Tai yra labiausiai paplitęs ir ekonomiškai naudingiausias taikymo atvejis. Iš vamzdžio, vožtuvo ar rezervuaro išsiveržiantis dujų – suspausto oro, garų, azoto ar bet kokios kitos slėginės terpės – sūkurinis srautas sukuria didelį kiekį plačiajuosčio ultragarso.
- Procedūra: Inspektorius naudoja rankinį ultragarso prietaisą su oro jutikliu, kad nuskaitytų tam tikrą plotą. Prietaisas yra labai kryptinis, todėl, priartėjus prie nuotėkio vietos, ausinėse girdimas signalas tampa garsesnis, o matuoklio rodmenys decibelais didėja, taip nukreipdami inspektorių tiesiai prie šaltinio.
- Privalumai: Suspausto oro nuotėkių nustatymas ir pašalinimas gali padėti gamyklai sutaupyti dešimtis ar net šimtus tūkstančių dolerių per metus, kuriuos kitaip išleistų energijos nuostoliams. Suspaustas oras yra viena iš brangiausių gamybos išlaidų gamykloje, o net ir vienas girdimas nuotėkis, jei jo nepašalinama, kas valandą didina išlaidas, nes kompresorius turi dirbti didesniu pajėgumu, kad kompensuotų nuotėkį.
b) Elektros įrangos apžiūra
Tokios elektros gedimų rūšys kaip lanko, sekimo ir korona vidutinės ir aukštos įtampos įranga skleidžia ultragarsą, dažnai dar prieš tai, kai susidaro pakankamai šilumos, kad ją būtų galima užfiksuoti infraraudonųjų spindulių kamera.
- Procedūra: Inspektorius gali saugiai patikrinti uždaras elektros spintas iš išorės. Gedimo sukelti ultragarsiniai signalai prasiskverbia pro oro tarpus spintos sandarikliuose, todėl norint nustatyti gedimą niekada nereikia atidaryti skydelio.
- Privalumai: Tai puikus, nekontaktinis būdas aptikti rimtus elektros gedimus, kol jie nesukelia elektros lanko išsiveržimo, taip tiesiogiai didinant gamyklos saugumą. Be to, tai yra idealus patikrinimo etapas, kurį reikėtų atlikti prieš atidaryti langą termografija, padedančios nuspręsti, ar skydelį apskritai saugu atidaryti. Abu šie metodai taikomi kartu su kitomis neinvazinėmis technikomis, pavyzdžiui, neardomieji bandymai.
c) Mechaninė apžiūra (tepimas pagal būklę)
Ultragarsas taip pat yra labai veiksmingas vertinant ritininių guolių būklę ir nustatant tepimo tvarką – šią sritį dažnai vadina akustiniu arba būklės pagrįstu tepimu.
- Procedūra: Ant guolio korpuso pritvirtinamas kontaktinis ultragarso jutiklis, kuris fiksuoja guolio sukimosi metu skleidžiamą struktūrinį garsą.
- Aiškinimas:
- Sveikas, gerai suteptas guolis skleis žemą, pastovų „šnypščiantį“ garsą.
- Guolis, kuriam reikia tepalų, rodo didesnį dB rodmenį. Technikas tepalus tepa lėtai ir sustoja, kai tik dB lygis pradeda mažėti – taip išvengiama per didelio tepimo, kuris pats savaime sukelia guolių susidėvėjimas ir sandariklio pažeidimus.
- Guolis, kuriame atsiranda toks defektas kaip spall skleidžia pasikartojantį „traškėjimo“ ar „spragtelėjimo“ garsą, kai riedėjimo elementai atsitrenkia į defektą, o tai suteikia labai išankstinis perspėjimas iš guolio gedimas.
4. Ultragarso ir vibracijos analizė
Guolių analizei, ultragarsui ir vibracijos analizė viena kitą papildo, o ne konkuruoja. Ultragarsas dažnai geriau padeda nustatyti pačios ankstyviausios stadijos gedimus (1 stadija) ir tepimo problemas, nes pirmasis gedimo požymis yra silpnas aukšto dažnio signalas, pasirodantis gerokai anksčiau, nei defektas tampa pakankamai didelis, kad pastebimai pajudintų guolį. Vibracijos analizė geriau tinka nustatyti vėlesnės stadijos gedimo tikrąją prigimtį – pavyzdžiui, atskirti rutulio perdavimo dažnis išoriniame žiede defektas nuo kamuolio perdavimo dažnis vidiniame žiede defektas — kai trūkumas tampa matomas vibracijos metu spektras ir atpažįstamas pagal guolių gedimų dažniai. Daugelis vibracijos analitikų naudoja gaubtinės analizė išgauti tuos pačius ankstyvuosius guolių smūgius iš vibracijos signalo, taip sumažinant atotrūkį tarp šių dviejų metodų.
5. Ultragarso taikymas lauko tyrimuose
Ultragarsas, infraraudonųjų spindulių matavimai, alyvos analizė ir vibracijos matavimai leidžia įvertinti skirtingus mašinos būklės aspektus, o geriausios patikimumo užtikrinimo programos juos sujungia į vieną visumą. Ultragarsas per kelias sekundes nustato nuotėkį, kibirkščiuojantį kontaktą ar nepakankamai teptą guolį; o vibracijos matavimai įvertina mechaninę būklę ir pateikia informaciją kodėl. Kai maršruto ekrane pasirodo stiprėjantis signalinis tonas arba padidėjęs 1× disbalansas, natūralus kitas žingsnis – įrengti mašinoje tikrą dviejų kanalų prietaisą. Nešiojamas analizatorius ir balansavimo stendas, pavyzdžiui, Balanset-1A matuoja 1× amplitudė ir fazė mašinos guoliuose esant darbinio greičio sąlygoms, todėl, kai ultragarsas nurodo su besisukančia įranga susijusią problemą, galite nustatyti disbalansas ir ištaisyti gedimą vietoje — taip užbaigiant ciklą nuo gedimo nustatymo iki jo pašalinimo, nesiunčiant rotoriaus į dirbtuvę.
