Zrozumienie emisji akustycznej
Definicja: Czym jest emisja akustyczna?
Emisja akustyczna (AE) to generowanie przejściowych fal naprężeń sprężystych w materiałach podlegających odkształceniom, propagacji pęknięć, tarciu lub innym nieodwracalnym zmianom mikrostrukturalnym. W monitorowaniu stanu maszyn, badania AE wykorzystują czułe czujniki ultradźwiękowe (zakres częstotliwości 100–1000 kHz) do wykrywania tych fal naprężeń o wysokiej częstotliwości, zapewniając wczesne ostrzeganie o aktywnych mechanizmach uszkodzeń, takich jak wzrost pęknięć, uszkodzenia łożysk. łuszczenie, pękanie korozyjne naprężeniowe, i procesy tarcia, których nie dałoby się wykryć za pomocą konwencjonalnych metod wibracja analiza.
AE stanowi uzupełnienie analizy drgań: podczas gdy wibracje wykrywają ruch mechaniczny, AE wykrywa uszkodzenia materiału na poziomie mikroskopowym, często zapewniając wcześniejsze ostrzeżenia o rozwijających się awariach. Jest to szczególnie cenne w przypadku urządzeń wolnoobrotowych, zbiorników ciśnieniowych i konstrukcji, w których analiza drgań jest trudna lub niewrażliwa na krytyczne rodzaje uszkodzeń.
Źródła emisji akustycznej
Związane z pęknięciem
- Wzrost pęknięć: Każde stopniowe rozszerzanie pęknięcia uwalnia falę naprężeń
- Otwieranie/zamykanie szczeliny: Pęknięcia oddechowe generują emisje
- Mikropęknięcia: Małe pęknięcia przed widocznymi uszkodzeniami
- Wrażliwość: Wykrywa aktywność pęknięć na miesiące przed zmianą wibracji
Wady łożysk
- Zdarzenia łuszczenia się materiału (odpryskiwanie)
- Propagacja pęknięć powierzchniowych
- Kontakt chropowaty i tarcie
- W niektórych przypadkach wcześniejsze wykrycie niż analiza otoczki
Tarcie i zużycie
- Ślizgowy kontakt generujący emisje
- Zdarzenia związane ze zużyciem kleju
- Awaria smarowania
- Ciągłe emisje z aktywnego zużycia
Odkształcenie materiału
- Odkształcenie plastyczne pod wpływem przeciążenia
- Rozwarstwienie kompozytowe
- Pęknięcie włókien
System pomiarowy
Czujniki AE
- Rezonansowe czujniki piezoelektryczne (100-1000 kHz)
- Zamontowany na konstrukcji za pomocą instalacji sprzęgającej
- Wysoka wrażliwość na ultradźwiękowe fale naprężeń
- Niska wrażliwość na drgania słyszalne (odfiltrowane)
Przetwarzanie sygnałów
- Przedwzmacniacze: Wzmocnienie 40-60 dB w pobliżu czujnika
- Filtry: Pasmo przenoszenia 100-1000 kHz usuwa drgania o niskiej częstotliwości
- Wykrywanie: Przekroczenie progu, zliczanie trafień, pomiar energii
- Analiza: Parametry zdarzenia (amplituda, czas trwania, energia, liczba)
Kluczowe parametry
- Liczba trafień: Liczba zdarzeń emisyjnych
- Energia wydarzenia: Zintegrowana energia sygnału
- Poziom RMS: Ciągła aktywność emisyjna
- Rozkład amplitudy: Widmo powagi zdarzeń
Zastosowania w maszynach
Monitorowanie łożysk
- Wczesne wykrywanie odprysków (przed objawami drgań)
- Ocena stanu smarowania
- Monitorowanie tarcia i zużycia
- Uzupełnienie wibracji w celu zapewnienia pełnej oceny
Wykrywanie pęknięć
- Aktywny monitoring wzrostu pęknięć
- Integralność zbiornika ciśnieniowego
- Kontrola spoin
- Monitorowanie stanu konstrukcji
Stan przekładni i sprzęgieł
- Jakość kontaktu zębów
- Odpowiednie smarowanie
- Postęp zużycia
- Degradacja elementu sprzęgającego
Sprzęt wolnoobrotowy
- Tam, gdzie konwencjonalna analiza drgań jest słaba (< 100 obr./min)
- AE nie jest zależne od prędkości
- Skuteczny przy każdej prędkości, w tym zerowej
Zalety
Wysoka czułość
- Wykrywa uszkodzenia na poziomie mikroskopowym
- Wcześniejsze ostrzeżenie niż wibracje
- Wrażliwy na aktywne procesy uszkadzające
Lokalizacja źródła
- Wiele czujników może triangulować źródło AE
- Identyfikuje, który komponent ulega degradacji
- Przydatne w złożonych zespołach
Niezależność prędkości
- Działa przy każdej prędkości, także stacjonarnej
- Badanie naczyń ciśnieniowych (bez obrotu)
- Łożyska o bardzo niskiej prędkości
Ograniczenia
Złożoność
- Wymagany specjalistyczny sprzęt i wiedza specjalistyczna
- Złożona interpretacja sygnału
- Zakłócenia szumu tła
- Nie jest to proste, oparte na progach, jak wibracje
Ograniczona penetracja
- Fale o wysokiej częstotliwości szybko się osłabiają
- Czujniki muszą znajdować się stosunkowo blisko źródła
- Duże konstrukcje mogą wymagać wielu czujników
Wrażliwość na środowisko
- Szum elektryczny może powodować zakłócenia
- Uderzenia mechaniczne powodują fałszywe sygnały
- Wymaga cichego otoczenia
Integracja z analizą drgań
Technologie uzupełniające
- AE do wczesnego wykrywania uszkodzeń mikroskopowych
- Wibracje dla makroskopowego stanu mechanicznego
- Razem dają pełny obraz
Potwierdzenie
- AE oznacza aktywne uszkodzenie
- Wibracje potwierdzają powagę usterki i identyfikują konkretną usterkę
- Łączne zaufanie jest wyższe niż w przypadku każdego z nich osobno
Emisja akustyczna zapewnia unikalne możliwości wczesnego ostrzegania poprzez wykrywanie ultradźwiękowych fal naprężeń powstających w wyniku uszkodzeń i odkształceń materiału. Choć wymaga specjalistycznego sprzętu i wiedzy, badania akustyki akustycznej uzupełniają konwencjonalną analizę drgań, identyfikując aktywne uszkodzenia na poziomie mikroskopowym, zanim nastąpią makroskopowe zmiany drgań, umożliwiając wczesną interwencję w przypadku komponentów wrażliwych na pęknięcia i urządzeń o niskiej prędkości obrotowej.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 