Понимание ультразвукового анализа
Ультразвуковой анализ — также называемый воздушным и контактным ультразвуком — представляет собой мониторинг состояния Технология, позволяющая улавливать высокочастотные звуки, лежащие значительно выше диапазона человеческого слуха. Обычно человек слышит звуки частотой до 20 килогерц (кГц); ультразвуковые приборы рассчитаны на обнаружение звуков в диапазоне от 20 до 100 кГц. Эти высокочастотные излучения возникают в результате трения, турбулентности и электрической дуги — трех явлений, которые почти всегда сопровождают зарождающуюся неисправность. Прибор улавливает ультразвук, преобразует его в слышимый сигнал, который можно услышать в наушниках, и измеряет его интенсивность (амплитуду), которая отображается в децибелах (дБ). Фактически это позволяет инспектору «услышать» проблемы, которые в противном случае остались бы совершенно незаметными, что делает прибор мощным дополнением к анализ вибраций и термография в современном предиктивное техническое обслуживание программа.
1. Определение: Что такое ультразвуковой анализ?
По сути, ультразвуковой анализ заключается в улавливании акустической энергии, которую человеческое ухо не способно уловить. Здесь важную роль играют физические законы: ультразвуковые волны имеют короткую длину волны и высокую направленность, а также быстро затухают с расстоянием и при прохождении через твердые преграды. Именно это делает данный метод столь полезным для диагностики — поскольку звук быстро затухает, наиболее громкий сигнал надежно указывает на источник, позволяя инспектору с уверенностью определить место утечки или неисправного контакта.
Ультразвук возникает везде, где имеет место трение (сухой или поврежденный подшипник), турбулентность (утечка газа через небольшое отверстие) или электрический разряд (дуговой разряд, пробой и коронный разряд). Прибор регистрирует эти излучения с помощью либо воздушного датчика (ультразвукового микрофона), либо контактного датчика (волновода, прижатого к поверхности для улавливания звука, передаваемого по конструкции). Затем уловленный сигнал обрабатывается и представляется инспектору в виде как звукового сигнала, так и числового значения уровня в дБ, благодаря чему диагностика сочетает в себе натренированный слух с объективным измерением, позволяющим выявить тенденции.
2. Как это работает: Гетеродинирование
Основная технология, используемая в ультразвуковом аппарате, называется гетеродинирование. Это электронный процесс, который точно преобразует ультразвуковой сигнал очень высокой частоты, неслышимый для человека, в сигнал более низкой частоты, находящийся в пределах слышимого диапазона, без не изменяя исходный характер звука. «Шипение» утечки сжатого воздуха по-прежнему звучит как шипение в наушниках, а «треск» электрической дуги — как треск. Именно благодаря такой точной передаче звука диагностика становится настолько интуитивной: инспектор учится распознавать по звуку характерные признаки каждой неисправности.
Принцип гетеродинирования заключается в смешивании поступающего ультразвукового сигнала со стабильной опорной частотой, генерируемой внутри прибора. В результате смешивания возникает разностная частота, лежащая в пределах слышимого диапазона. Поскольку исходные соотношения амплитуд сохраняются, показания измерителя в децибелах остаются значимой и воспроизводимой величиной, которую можно регистрировать и отслеживать во времени — благодаря чему субъективное ощущение «звучит хуже» превращается в задокументированное увеличение уровня шума в дБ, что служит основанием для принятия решения о техническом обслуживании.
3. Ключевые области применения в техническом обслуживании
Ультразвуковой анализ — это универсальная технология с множеством важных применений:
а) Обнаружение утечек
Это наиболее распространённый и экономически выгодный вариант применения. Турбулентный поток газа — сжатого воздуха, пара, азота или любой другой среды под давлением — выходящий из трубы, клапана или резервуара, генерирует значительное количество широкополосного ультразвука.
- Процедура: Инспектор использует портативный ультразвуковой прибор с воздушным датчиком для сканирования территории. Прибор обладает высокой направленностью, поэтому по мере приближения к месту утечки звуковой сигнал в наушниках становится громче, а показания децибел на измерительном приборе растут, что позволяет инспектору точно определить местоположение источника.
- Преимущества: Выявление и устранение утечек сжатого воздуха может сэкономить предприятию десятки, а то и сотни тысяч долларов в год за счет сокращения энергопотерь. Сжатый воздух — один из самых дорогостоящих видов энергоресурсов на производстве, и даже одна единственная утечка, которую слышно, но которая остается неустраненной, приводит к росту затрат с каждым часом работы компрессора, который вынужден компенсировать эту потерю.
б) Электротехническая инспекция
Такие электрические неисправности, как дуговое разряд, отслеживание и коронный разряд в оборудовании среднего и высокого напряжения все они генерируют ультразвук, зачастую ещё до того, как выделяют достаточно тепла, чтобы их можно было зафиксировать инфракрасной камерой.
- Процедура: Инспектор может без опаски проводить сканирование закрытых электрических шкафов снаружи. Ультразвук, генерируемый неисправностью, проникает наружу через зазоры в уплотнениях шкафа, поэтому для выявления неисправности не требуется открывать панель.
- Преимущества: Это отличный бесконтактный способ выявления серьезных электрических неисправностей до того, как они приведут к возникновению дуги, что напрямую повышает безопасность предприятия. Кроме того, это идеальный этап проверки, который следует проводить до открытие панели для термография, помогая определить, безопасно ли вообще открывать панель. Оба метода дополняют другие неинвазивные методы, такие как неразрушающий контроль.
c) Механический осмотр (смазка по состоянию)
Ультразвуковое исследование также чрезвычайно эффективно для оценки состояния подшипников качения и для определения схем смазки — этой области часто дают название «акустическая смазка» или «смазка с учетом состояния».
- Процедура: Контактный ультразвуковой датчик устанавливается на корпусе подшипника и улавливает звук, распространяющийся по конструкции и излучаемый подшипником при вращении.
- Интерпретация:
- Исправный, хорошо смазанный подшипник будет издавать низкий, постоянный “шипящий” звук.
- Подшипник, требующий смазки, показывает более высокое значение в дБ. Техник наносит смазку медленно, останавливаясь в тот момент, когда уровень дБ начинает снижаться, — тем самым предотвращая избыточную смазку, которая сама по себе приводит к износ подшипников и повреждения уплотнений.
- Подшипник с зарождающимся дефектом, таким как spall вызывает повторяющийся «треск» или «хлопок», когда тела качения ударяются о дефект, что приводит к очень раннее предупреждение из отказ подшипника.
4. Ультразвуковой анализ и вибрационный анализ
Для анализа подшипников, ультразвукового контроля и анализ вибраций взаимодополняют друг друга, а не конкурируют. Ультразвуковое исследование часто более эффективно выявляет неисправности на самой ранней стадии (стадия 1) и проблемы со смазкой, поскольку первым признаком неисправности является слабый высокочастотный сигнал задолго до того, как дефект станет достаточно большим, чтобы вызвать заметное смещение подшипника. Анализ вибрации лучше подходит для диагностики точной природы неисправности на более поздних стадиях — например, для различения частота прохождения шарика по наружному кольцу дефект от частота прохождения шарика по внутренней дорожке дефект — как только дефект становится заметным при вибрации спектр и идентифицируемый по частот дефектов подшипника. Многие специалисты по анализу вибраций используют анализе огибающей извлечь из сигнала вибрации те же самые ранние удары по подшипникам, сократив разрыв между этими двумя методами.
5. Роль ультразвукового исследования в полевой программе
Ультразвуковой анализ, инфракрасная диагностика, анализ масла и вибрационный мониторинг позволяют оценить различные аспекты технического состояния оборудования, а наиболее эффективные программы обеспечения надежности объединяют все эти методы. Ультразвуковой анализ за считанные секунды выявляет утечку, искрение контактов или недостаток смазки в подшипнике; вибрационный мониторинг затем количественно оценивает механическое состояние и сообщает вам почему. Когда на экране маршрута появляется сигнал о повышении пеленга или повышенный сигнал 1× дисбаланс, естественным следующим шагом станет установка на станке настоящего двухканального прибора. Такой портативный анализатор и балансировочный станок, как Балансет-1А измеряет 1× амплитуда и фаза в подшипниках самого агрегата при рабочей скорости, поэтому, как только ультразвуковое исследование выявит проблему в вращающемся оборудовании, вы сможете поставить диагноз дисбаланс и устранить неисправность на месте — тем самым сократив время между обнаружением и ремонтом, не отправляя ротор в мастерскую.
