Pochopenie akustickej emisie
Definícia: Čo je to akustická emisia?
Akustická emisia (AE) je generovanie prechodných elastických napäťových vĺn v materiáloch, ktoré prechádzajú deformáciou, šírením trhlín, trením alebo inými nezvratnými mikroštrukturálnymi zmenami. Pri monitorovaní stavu strojov využíva AE testovanie citlivé ultrazvukové senzory (frekvenčný rozsah 100 – 1 000 kHz) na detekciu týchto vysokofrekvenčných napäťových vĺn, čím poskytuje včasné varovanie pred aktívnymi mechanizmami poškodenia, ako je rast trhlín, poškodenie ložiska... odlupovanie, praskanie z korózie pod napätím, a procesy trenia, ktoré by nebolo možné zistiť konvenčnými metódami vibrácie analýza.
AE dopĺňa analýzu vibrácií: zatiaľ čo vibrácie detekujú mechanický pohyb, AE detekuje poškodenie materiálu na mikroskopickej úrovni a často poskytuje včasné varovania pred vznikajúcimi poruchami. Je obzvlášť cenná pre pomalobežné zariadenia, tlakové nádoby a konštrukcie, kde je analýza vibrácií náročná alebo necitlivá na kritické režimy poškodenia.
Zdroje akustických emisií
Súvisiace s prasklinami
- Rast trhlín: Každé postupné rozšírenie trhliny uvoľňuje vlnu napätia
- Otvorenie/zatvorenie trhliny: Dýchacie trhliny vytvárajú emisie
- Mikropraskanie: Malé praskliny pred viditeľným poškodením
- Citlivosť: Detekuje aktivitu trhlín mesiace pred zmenami vibrácií
Vady ložísk
- Odlupovanie (odlupovanie materiálu)
- Šírenie povrchových trhlín
- Kontakt a trenie s drsnosťou
- V niektorých prípadoch je detekcia skoršia ako analýza obálky
Trenie a opotrebenie
- Klzný kontakt generujúci emisie
- Udalosti opotrebovania lepidla
- Rozklad mazania
- Nepretržité emisie z aktívneho opotrebenia
Deformácia materiálu
- Plastická deformácia pri preťažení
- Delaminácia kompozitu
- Lomenie vlákien
Merací systém
Snímače AE
- Rezonančné piezoelektrické senzory (100 – 1 000 kHz)
- Namontované na konštrukciu pomocou spojky
- Vysoká citlivosť na ultrazvukové stresové vlny
- Nízka citlivosť na počuteľné vibrácie (odfiltrované)
Spracovanie signálu
- Predzosilňovače: Zisk 40-60 dB v blízkosti senzora
- Filtre: Pásmová priepust 100 – 1 000 kHz odstraňuje nízkofrekvenčné vibrácie
- Detekcia: Prekročenie prahu, počítanie zásahov, meranie energie
- Analýza: Parametre udalosti (amplitúda, trvanie, energia, počty)
Kľúčové parametre
- Počet zobrazení: Počet emisných udalostí
- Energia udalosti: Integrovaná energia signálu
- Úroveň RMS: Nepretržitá emisná aktivita
- Rozloženie amplitúdy: Spektrum závažnosti udalostí
Aplikácie v strojárstve
Monitorovanie ložísk
- Včasná detekcia odlupovania (pred príznakmi vibrácií)
- Posúdenie stavu mazania
- Monitorovanie trenia a opotrebenia
- Doplnok k vibráciám pre úplné posúdenie
Detekcia trhlín
- Aktívne monitorovanie rastu trhlín
- Integrita tlakovej nádoby
- Kontrola zvarov
- Monitorovanie stavu konštrukcií
Stav prevodovky a spojky
- Kvalita kontaktu zubov
- Dostatočné mazanie
- Postup opotrebovania
- Degradácia spojovacieho prvku
Nízkootáčkové zariadenia
- Tam, kde je konvenčná vibračná analýza slabá (< 100 ot./min.)
- AE nezávisí od rýchlosti
- Účinné pri akejkoľvek rýchlosti vrátane nuly
Výhody
Vysoká citlivosť
- Detekuje poškodenie na mikroskopickej úrovni
- Skoršie varovanie ako vibrácie
- Citlivé na aktívne procesy poškodenia
Lokalizácia zdroja
- Zdroj AE dokáže triangulovať viacero senzorov
- Identifikuje, ktorá súčasť degraduje
- Užitočné v zložitých zostavách
Nezávislosť od rýchlosti
- Funguje pri akejkoľvek rýchlosti vrátane státia
- Skúšanie tlakových nádob (bez rotácie)
- Ložiská s veľmi nízkou rýchlosťou
Obmedzenia
Zložitosť
- Vyžaduje sa špecializované vybavenie a odborné znalosti
- Interpretácia komplexných signálov
- Rušenie šumom pozadia
- Nie je to jednoduché na základe prahu ako vibrácie
Obmedzená penetrácia
- Vysokofrekvenčné vlny rýchlo zoslabujú
- Senzory musia byť relatívne blízko zdroja
- Veľké štruktúry môžu potrebovať veľa senzorov
Citlivosť na prostredie
- Elektrický šum môže rušiť
- Mechanické nárazy vytvárajú falošné signály
- Vyžaduje tiché prostredie
Integrácia s vibračnou analýzou
Doplnkové technológie
- AE pre včasnú detekciu mikroskopického poškodenia
- Vibrácie pre makroskopické mechanické podmienky
- Spoločne poskytujú ucelený obraz
Potvrdenie
- AE označuje aktívne poškodenie
- Vibrácie potvrdzujú závažnosť a identifikujú konkrétnu poruchu
- Kombinovaná dôvera vyššia ako pri každom z nich samostatne
Akustická emisia poskytuje jedinečné možnosti včasného varovania detekciou ultrazvukových napäťových vĺn z procesov poškodenia materiálu a deformácie. Hoci si vyžaduje špecializované vybavenie a odborné znalosti, AE testovanie dopĺňa konvenčnú analýzu vibrácií identifikáciou aktívneho poškodenia na mikroskopických úrovniach skôr, ako dôjde k makroskopickým zmenám vibrácií, čo umožňuje najskorší možný zásah v prípade komponentov citlivých na trhliny a pomalobežných zariadení.
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 