Ultraskaņas analīzes izpratne
Ultraskaņas analīze — ko sauc arī par gaisā izplatītu un pa konstrukcijām izplatītu ultraskaņu — ir stāvokļa uzraudzība tehnoloģija, kas uztver augstfrekvences skaņas, kuras ir ievērojami augstākas par cilvēka dzirdes diapazonu. Cilvēki parasti spēj dzirdēt skaņas līdz aptuveni 20 kiloherciem (kHz); ultraskaņas instrumenti ir paredzēti skaņu uztveršanai diapazonā no 20 kHz līdz 100 kHz. Šīs augstfrekvences emisijas rodas berzes, turbulences un elektriskās loka izlādes rezultātā — trīs faktori, kas gandrīz vienmēr pavada veidojošos bojājumu. Ierīce uztver ultraskaņu, pārvērš to dzirdamā signālā, ko var dzirdēt austiņās, un mēra tās intensitāti (amplitūdu), kas tiek parādīta decibeliem (dB). Faktiski tas ļauj inspektoram „dzirdēt” problēmas, kas citādi ir pilnīgi klusas, padarot to par spēcīgu papildinājumu vibrācijas analīze un termogrāfija modernā prognozējošā apkope programma.
1. Definīcija: Kas ir ultraskaņas analīze?
Būtībā ultraskaņas analīze ir saistīta ar tādas akustiskās enerģijas uztveršanu, ko cilvēka auss nespēj uztvert. Šeit nozīme ir fizikai: ultraskaņas viļņi ir īsviļņu un ļoti virziena, un to intensitāte strauji samazinās attālumā un, šķērsojot cietus šķēršļus. Tieši tas padara šo metodi tik noderīgu pārbaudēm — tā kā skaņa ātri izdziest, vislielākais signāls uzticami norāda uz avotu, ļaujot inspektoram pārliecinoši noteikt noplūdes vai bojātu kontaktu.
Ultraskaņa rodas visur, kur notiek berze (sauss vai bojāts gultnis), turbulences (gāzes izplūde caur nelielu atveri) vai elektriskā izlāde (lokveida izlāde, izlādes ceļš un koronārā izlāde). Ierīce uztver šo izstarojumu, izmantojot vai nu gaisa sensoru (ultraskaņas mikrofonu), vai kontakta sensoru (viļņvadu, kas piespiests pret virsmu, lai uztvertu caur konstrukciju pārnesto skaņu). Uztvertais signāls tiek apstrādāts un inspektoram parādīts gan kā dzirdams signāls, gan kā skaitliskais dB līmenis, tādējādi diagnostika apvieno apmācītu ausi ar objektīvu, tendences atspoguļojošu mērījumu.
2. Kā tas darbojas: Heterodīna
Ultraskaņas instrumenta galvenā tehnoloģija tiek saukta par heterodīns. Tas ir elektronisks process, kas precīzi pārveido ļoti augstfrekvences, nedzirdamo ultraskaņas signālu par zemākas frekvences signālu dzirdamajā diapazonā, bez nemainot skaņas sākotnējo raksturu. Saspiesta gaisa noplūdes „šņākšana” austiņās joprojām skan kā šņākšana, un elektriskā loka „krakšķēšana” joprojām skan kā krakšķēšana. Tieši šī precīzā atveidošana padara diagnostiku tik intuitīvu: inspektors iemācās ar ausi atpazīt katras kļūdas raksturīgo skaņu.
Heterodīna darbības princips balstās uz ienākošā ultraskaņas signāla sajaukšanu ar stabilu etalona frekvenci, kas tiek ģenerēta ierīces iekšienē. Sajaukšanas rezultātā rodas starpfrekvence, kas atrodas dzirdamajā diapazonā. Tā kā sākotnējās amplitūdu attiecības tiek saglabātas, mērītāja rādījums decibelos paliek nozīmīgs un atkārtojams lielums, ko var reģistrēt un analizēt laika gaitā — tādējādi subjektīvo iespaidu „skan sliktāk“ pārvēršot dokumentētā dB pieaugumā, kas pamato lēmumu par apkopi.
3. Galvenie pielietojumi apkopē
Ultraskaņas analīze ir daudzpusīga tehnoloģija ar vairākiem augstvērtīgiem pielietojumiem:
a) Noplūžu noteikšana
Šis ir visizplatītākais un finansiāli izdevīgākais pielietojums. Gāzes — saspiesta gaisa, tvaika, slāpekļa vai jebkuras citas saspiestas vides — turbulenta plūsma, izplūstot no caurules, vārsta vai tvertnes, rada lielu daudzumu platjoslas ultraskaņas.
- Procedūra: Inspektors izmanto rokas ultraskaņas ierīci ar gaisa sensoru, lai pārbaudītu konkrētu zonu. Ierīcei ir ļoti spēcīga virziena selektivitāte, tāpēc, tuvinot to noplūdei, skaņas signāls austiņās kļūst skaļāks un mērītāja rādītājs dB vienībās palielinās, tādējādi virzot inspektoru tieši uz noplūdes avotu.
- Ieguvumi: Saspiestā gaisa noplūžu atklāšana un novēršana var ietaupīt rūpnīcai desmitiem vai pat simtiem tūkstošu dolāru gadā, kas citādi tiktu iztērēti enerģijas zudumos. Saspiestais gaiss ir viens no dārgākajiem resursiem rūpnīcā, un pat viena vienīga dzirdama noplūde, kas netiek novērsta, rada izmaksas katru stundu, kamēr kompresors strādā ar pilnu jaudu, lai to kompensētu.
b) Elektroinspekcijas
Elektriskas kļūmes, piemēram, loka izlāde, sekošana un korona vidēja un augsta sprieguma iekārtās visas rada ultraskaņu, bieži vien pirms tās sāk izdalīt pietiekami daudz siltuma, lai to varētu uztvert infrasarkana kamera.
- Procedūra: Inspektors var droši pārbaudīt slēgtos elektroskapjus no ārpuses. Kļūdas radītais ultraskaņas signāls izkļūst caur gaisa spraugām skapja blīvēs, tāpēc, lai atklātu problēmu, skapis nav jāatver.
- Ieguvumi: Tas ir lielisks bezkontakta veids, kā atklāt nopietnas elektriskas kļūdas, pirms tās izraisa loka izlādes negadījumu, tādējādi tieši uzlabojot iekārtas drošību. Tas ir arī ideāls pārbaudes posms, ko veikt pirms atverot logu termogrāfija, palīdzot izlemt, vai paneļa atvēršana vispār ir droša. Abas metodes papildina citas neinvazīvas metodes, piemēram, nerūpnieciskā pārbaude.
c) Mehāniskā pārbaude (stāvoklim atbilstoša eļļošana)
Ultraskaņa ir ļoti efektīva arī rullīšu gultņu stāvokļa novērtēšanai un eļļošanas prakses vadīšanai — šo jomu bieži dēvē par akustisko vai stāvokļa vadītu eļļošanu.
- Procedūra: Uz gultņa korpusa tiek uzstādīts kontaktultraskaņas sensors, kas uztver strukturālo troksni, ko gultnis izstaro, griežoties.
- Interpretācija:
- Veselīgs, labi ieeļļots gultnis radīs zemu, vienmērīgu "šņācošu" skaņu.
- Gultnis, kam nepieciešama smērviela, uzrāda augstāku dB rādījumu. Tehniķis smērvielu uzklāj lēnām, apstājoties brīdī, kad dB līmenis sāk pazemināties — tādējādi novēršot pārlieku eļļošanu, kas pati par sevi izraisa gultņu nodilums un plombas bojājumi.
- Gultnis ar veidojošos defektu, piemēram, spall izdod atkārtotu „krakšķošu“ vai „paukšķošu“ skaņu, kad rullīši saskaras ar defektu, radot ļoti agrīnā brīdināšana no gultņa atteice.
4. Ultraskaņas analīze pret vibrāciju analīzi
Gultņu analīzei, ultraskaņas un vibrācijas analīze viens otru papildina, nevis konkurē. Ultraskaņa bieži vien labāk palīdz atklāt ļoti agrīnā stadijā esošas kļūmes (1. stadija) un eļļošanas problēmas, jo pirmā traucējumu pazīme ir vājš augstfrekvences signāls, kas parādās ilgi pirms defekts kļūst pietiekami liels, lai ievērojami ietekmētu gultņa darbību. Vibrāciju analīze ir piemērotāka, lai noteiktu vēlākā stadijā esošas kļūmes precīzo raksturu — piemēram, atšķirtu bumbiņas piespēles biežums ārējā gredzenā defekts no bumbiņas pagrieziena biežums iekšējā gredzenā defekts — tiklīdz trūkums kļūst redzams vibrācijā spektrs un identificējams pēc gultņu defektu frekvences. Daudzi vibrāciju analītiķi izmanto aploksnes analīze lai no vibrācijas signāla izdalītu tieši šos agrīnās gultņu triecienus, tādējādi samazinot atšķirību starp abām metodēm.
5. Ultraskaņas izmantošana lauka programmā
Ultraskaņa, infrasarkanais starojums, eļļas analīze un vibrācija katrs atspoguļo atšķirīgu mašīnas stāvokļa aspektu, un vislabākās uzticamības programmas tos apvieno. Ultraskaņa dažu sekunžu laikā norāda uz noplūdi, dzirksteļojošu kontaktu vai nepietiekami eļļotu gultni; savukārt vibrācija kvantitatīvi novērtē mehānisko stāvokli un sniedz informāciju par kāpēc. Ja maršruta ekrānā parādās pieaugošs signāla tonis vai paaugstināts 1× nelīdzsvarotība, loģisks nākamais solis ir uzstādīt uz iekārtas īstu divkanālu mērinstrumentu. Pārnēsājams analizators un balansieris, piemēram, Balanset-1A mēra 1× amplitūda un fāze mašīnas pašu gultņos darba ātrumā, tāpēc, tiklīdz ultraskaņa ir norādījusi uz problēmu rotējošajā iekārtā, varat noteikt nelīdzsvarotība un novērst to uz vietas — tādējādi noslēdzot ciklu no defekta atklāšanas līdz remontam, nerūpējoties par rotora nogādāšanu darbnīcā.
