Разумевање акустичне емисије
Дефиниција: Шта је акустична емисија?
Акустична емисија (AE) је стварање пролазних еластичних таласа напрезања у материјалима који су подвргнути деформацији, ширењу пукотина, трењу или другим неповратним микроструктурним променама. У праћењу стања машина, AE тестирање користи осетљиве ултразвучне сензоре (фреквентни опсег 100-1000 kHz) за детекцију ових високофреквентних таласа напрезања, пружајући рано упозорење на активне механизме оштећења као што су раст пукотина, напрезање лежајева љуштење, пуцање од корозије од напрезања, и процесе трења који не би били откривени конвенционалним вибрација анализа.
АЕ је допуна анализи вибрација: док вибрације детектују механичко кретање, АЕ детектује оштећења материјала на микроскопском нивоу, често пружајући ранија упозорења о развоју кварова. Посебно је вредна за опрему са малом брзином, посуде под притиском и структуре где је анализа вибрација тешка или није осетљива на критичне начине оштећења.
Извори акустичне емисије
Везано са пукотинама
- Раст пукотина: Свако постепено проширење пукотине ослобађа талас напона
- Отварање/затварање пукотина: Пукотине које дишу стварају емисије
- Микропукотине: Мале пукотине пре видљивих оштећења
- Sensitivity: Детекција пукотина месецима пре промена вибрација
Дефекти лежајева
- Догађаји љуштења (љуштење материјала)
- Ширење површинских пукотина
- Контакт и трење неравнине
- Раније откривање него анализа омотача у неким случајевима
Трење и хабање
- Клизни контакт генерише емисије
- Догађаји хабања лепка
- Распад подмазивања
- Континуиране емисије од активног хабања
Деформација материјала
- Пластична деформација под преоптерећењем
- Композитна деламинација
- Лом влакана
Систем мерења
АЕ сензори
- Резонантни пиезоелектрични сензори (100-1000 kHz)
- Монтира се на конструкцију помоћу спојнице
- Висока осетљивост на ултразвучне таласе напрезања
- Мала осетљивост на чујне вибрације (филтрирано)
Обрада сигнала
- Претпојачала: Појачање од 40-60 dB у близини сензора
- Филтери: Пропусни опсег 100-1000 kHz уклања нискофреквентне вибрације
- Детекција: Прелазак прага, бројање погодака, мерење енергије
- Анализа: Параметри догађаја (амплитуда, трајање, енергија, бројање)
Кључни параметри
- Број погодака: Број емисија
- Енергија догађаја: Интегрисана енергија сигнала
- Ниво РМС-а: Континуирана емисијска активност
- Расподела амплитуде: Спектар озбиљности догађаја
Примене у машинама
Праћење лежајева
- Рано откривање одвајања (пре симптома вибрација)
- Процена стања подмазивања
- Праћење трења и хабања
- Допуна вибрацијама за потпуну процену
Детекција пукотина
- Активно праћење раста пукотина
- Интегритет посуде под притиском
- Инспекција завара
- Праћење здравља конструкција
Стање зупчаника и спојнице
- Квалитет контакта зуба
- Адекватност подмазивања
- Напредак хабања
- Деградација спојног елемента
Опрема за малу брзину
- Тамо где је конвенционална анализа вибрација слаба (< 100 обртаја у минути)
- АЕ не зависи од брзине
- Ефикасно при било којој брзини, укључујући нулу
Предности
Висока осетљивост
- Детекција оштећења на микроскопском нивоу
- Раније упозорење него вибрација
- Осетљив на активне процесе оштећења
Локализација извора
- Вишеструки сензори могу триангулисати АЕ извор
- Идентификује која компонента се деградира
- Корисно у сложеним склоповима
Независност од брзине
- Ради при било којој брзини, укључујући и стационарно
- Тестирање посуда под притиском (без ротације)
- Лежајеви са веома малом брзином
Ограничења
Сложеност
- Потребна је специјализована опрема и стручност
- Интерпретација сложених сигнала
- Интерференција позадинске буке
- Није једноставно засновано на прагу као вибрације
Ограничена пенетрација
- Високофреквентни таласи брзо слабе
- Сензори морају бити релативно близу извора
- Великим структурама може бити потребно много сензора
Осетљивост животне средине
- Електрична бука може да омета
- Механички удари стварају лажне сигнале
- Захтева тихо окружење
Интеграција са анализом вибрација
Комплементарне технологије
- АЕ за рано откривање микроскопских оштећења
- Вибрације за макроскопско механичко стање
- Заједно пружају комплетну слику
Потврда
- АЕ указује на активно оштећење
- Вибрација потврђује озбиљност и идентификује специфичан квар
- Комбиновано самопоуздање је веће него за било који од њих појединачно
Акустична емисија пружа јединствене могућности раног упозоравања детекцијом ултразвучних таласа напрезања од оштећења материјала и процеса деформације. Иако захтева специјализовану опрему и стручност, АЕ тестирање допуњује конвенционалну анализу вибрација идентификовањем активних оштећења на микроскопским нивоима пре него што дође до макроскопских промена вибрација, омогућавајући најранију могућу интервенцију за компоненте осетљиве на пукотине и опрему са малом брзином.