Akustiskās emisijas izpratne
Definīcija: Kas ir akustiskā emisija?
Akustiskā emisija (AE) ir pārejošu elastīgu sprieguma viļņu ģenerēšana materiālos, kuros notiek deformācija, plaisu izplatīšanās, berze vai citas neatgriezeniskas mikrostrukturālas izmaiņas. Mašīnu stāvokļa uzraudzībā AE testēšanā tiek izmantoti jutīgi ultraskaņas sensori (100–1000 kHz frekvenču diapazonā), lai noteiktu šos augstfrekvences sprieguma viļņus, sniedzot agrīnu brīdinājumu par aktīviem bojājumu mehānismiem, piemēram, plaisu augšanu, gultņu bojājumiem. lobīšanās, sprieguma korozijas plaisāšana, un berzes procesi, kas nebūtu nosakāmi ar parastajiem vibrācija analīze.
AE papildina vibrācijas analīzi: kamēr vibrācija nosaka mehānisku kustību, AE nosaka materiālu bojājumus mikroskopiskā līmenī, bieži vien sniedzot agrākus brīdinājumus par attīstošiem bojājumiem. Tā ir īpaši vērtīga lēnas darbības iekārtām, spiedtvertnēm un konstrukcijām, kur vibrācijas analīze ir sarežģīta vai nejutīga pret kritiskiem bojājumu režīmiem.
Akustiskās emisijas avoti
Ar kreku saistīti
- Plaisu augšana: Katrs pakāpeniskais plaisas paplašinājums atbrīvo sprieguma vilni
- Plaisas atvēršana/aizvēršana: Elpojošas plaisas rada emisijas
- Mikroplaisāšana: Nelielas plaisas pirms redzamiem bojājumiem
- Jutīgums: Atklāj plaisu aktivitāti mēnešus pirms vibrācijas izmaiņām
Gultņu defekti
- Atlupšanās gadījumi (materiāla atdalīšanās)
- Virsmas plaisu izplatīšanās
- Nelīdzens kontakts un berze
- Dažos gadījumos agrāka noteikšana nekā aploksnes analīze
Berze un nodilums
- Bīdāms kontakts, kas rada emisijas
- Līmes nodiluma gadījumi
- Eļļošanas sadalījums
- Nepārtrauktas emisijas no aktīvās valkāšanas
Materiāla deformācija
- Plastiska deformācija pārslodzes apstākļos
- Kompozīta delaminācija
- Šķiedru lūzums
Mērīšanas sistēma
AE sensori
- Rezonanses pjezoelektriskie sensori (100–1000 kHz)
- Uzmontēts uz konstrukcijas ar savienotāju
- Augsta jutība pret ultraskaņas sprieguma viļņiem
- Zema jutība pret dzirdamām vibrācijām (izfiltrēta)
Signālu apstrāde
- Priekšpastiprinātāji: 40–60 dB pastiprinājums sensora tuvumā
- Filtri: Joslas caurlaide 100–1000 kHz noņem zemfrekvences vibrācijas
- Atklāšana: Sliekšņa šķērsošana, triecienu skaitīšana, enerģijas mērīšana
- Analīze: Notikumu parametri (amplitūda, ilgums, enerģija, skaits)
Galvenie parametri
- Rezultātu skaits: Emisijas notikumu skaits
- Pasākuma enerģija: Integrētā signāla enerģija
- RMS līmenis: Nepārtraukta emisijas aktivitāte
- Amplitūdas sadalījums: Notikuma smaguma spektrs
Pielietojumi mašīnās
Gultņu uzraudzība
- Agrīna šķembu noteikšana (pirms vibrācijas simptomu parādīšanās)
- Eļļošanas stāvokļa novērtējums
- Berzes un nodiluma uzraudzība
- Papildinājums vibrācijai pilnīgai novērtēšanai
Plaisu noteikšana
- Aktīva plaisu augšanas uzraudzība
- Spiediena trauka integritāte
- Metinājuma pārbaude
- Strukturālās veselības uzraudzība
Pārnesumu un savienojuma stāvoklis
- Zobu kontakta kvalitāte
- Eļļošanas pietiekamība
- Nodiluma progresēšana
- Sakabes elementa degradācija
Zema ātruma aprīkojums
- Ja tradicionālā vibrācijas analīze ir vāja (< 100 apgr./min)
- AE nav atkarīgs no ātruma
- Efektīvs jebkurā ātrumā, ieskaitot nulli
Priekšrocības
Augsta jutība
- Atklāj bojājumus mikroskopiskā līmenī
- Agrāks brīdinājums nekā vibrācija
- Jūtīgi pret aktīviem bojājumu procesiem
Avota lokalizācija
- Vairāki sensori var triangulēt AE avotu
- Identificē, kura sastāvdaļa degradējas
- Noderīgi sarežģītās konstrukcijās
Ātruma neatkarība
- Darbojas jebkurā ātrumā, ieskaitot stāvēšanu
- Spiediena trauku pārbaude (bez rotācijas)
- Ļoti zema ātruma gultņi
Ierobežojumi
Sarežģītība
- Nepieciešams specializēts aprīkojums un zināšanas
- Sarežģīta signālu interpretācija
- Fona trokšņa traucējumi
- Nav vienkārši balstīts uz slieksni, piemēram, vibrācija
Ierobežota iespiešanās
- Augstas frekvences viļņi strauji vājinās
- Sensoriem jāatrodas relatīvi tuvu avotam
- Lielām konstrukcijām var būt nepieciešams daudz sensoru
Vides jutīgums
- Elektriskais troksnis var traucēt
- Mehāniski triecieni rada viltus signālus
- Nepieciešama klusa vide
Integrācija ar vibrācijas analīzi
Papildinošas tehnoloģijas
- AE agrīnai mikroskopisku bojājumu noteikšanai
- Vibrācija makroskopiskam mehāniskam stāvoklim
- Kopā sniedz pilnīgu priekšstatu
Apstiprinājums
- AE norāda uz aktīviem bojājumiem
- Vibrācija apstiprina nopietnību un identificē konkrētu kļūmi
- Kopējā pārliecība ir augstāka nekā atsevišķi
Akustiskā emisija nodrošina unikālas agrīnās brīdināšanas iespējas, atklājot ultraskaņas sprieguma viļņus, kas rodas materiālu bojājumu un deformācijas procesos. Lai gan AE testēšanai ir nepieciešams specializēts aprīkojums un zināšanas, tā papildina tradicionālo vibrācijas analīzi, identificējot aktīvos bojājumus mikroskopiskā līmenī, pirms notiek makroskopiskas vibrācijas izmaiņas, nodrošinot pēc iespējas ātrāku iejaukšanos plaisām jutīgu komponentu un lēnas darbības iekārtu gadījumā.