Hiểu về phân tích siêu âm
Phân tích siêu âm — còn gọi là siêu âm trên không khí và trên cấu trúc — là một giám sát tình trạng công nghệ lắng nghe các âm thanh tần số cao nằm ngoài phạm vi nghe thông thường của con người. Con người thường có thể nghe được tần số lên đến khoảng 20 kilohertz (kHz); các thiết bị siêu âm được thiết kế để phát hiện âm thanh trong dải 20 kHz đến 100 kHz. Những phát xạ tần số cao này được sinh ra bởi ma sát, rối loạn dòng chảy và phóng điện điện — ba điều gần như luôn đi kèm với một lỗi đang phát triển. Thiết bị phát hiện siêu âm, chuyển đổi nó thành tín hiệu âm thanh có thể nghe được thông qua tai nghe, và đo cường độ của nó (biên độ), được hiển thị dưới dạng mức decibel (dB). Thực tế, nó cho phép một người kiểm tra “nghe” các vấn đề mà nếu không thì hoàn toàn im lặng, làm cho nó trở thành một bổ sung mạnh mẽ cho Phân tích rung động and nhiệt ảnh in a modern bảo trì dự đoán chương trình.
1. Định nghĩa: Phân tích siêu âm là gì?
Về cốt lõi, phân tích siêu âm là về việc nắm bắt năng lượng âm thanh mà tai con người không thể ghi nhận được. Vật lý ở đây rất quan trọng: sóng siêu âm có bước sóng ngắn và tính chất hướng cao, chúng suy giảm nhanh chóng theo khoảng cách và xuyên qua các rào cản rắn. Đây chính xác là điều làm cho kỹ thuật này rất hữu ích cho kiểm tra — vì âm thanh tắt đi nhanh chóng, phép đo lớn nhất có thể tin cậy chỉ ngược trở lại nguồn, cho phép một nhân viên kiểm tra xác định một rò rỉ hoặc một tiếp điểm bị lỗi một cách tự tin.
Siêu âm được tạo ra bất cứ khi nào có ma sát (ổ cầu khô hoặc bị hư hỏng), nhiễu động (khí thoát ra qua một khe nhỏ), hoặc phóng điện (tia cung, theo dõi và vương miện). Dụng cụ phát hiện phát xạ này bằng cảm biến trong không khí (một micrô siêu âm) hoặc cảm biến tiếp xúc (một sóng dẫn được ấn vào bề mặt để nắm bắt âm thanh lan truyền qua cấu trúc). Tín hiệu bắt được sau đó được điều kiện và trình bày cho nhân viên kiểm tra dưới dạng cả một tông âm có thể nghe được và một mức dB bằng số, do đó chẩn đoán kết hợp một tai được huấn luyện với một phép đo khách quan, có thể được theo dõi xu hướng.
2. Cách thức hoạt động: Dị hóa
Công nghệ cốt lõi bên trong một thiết bị siêu âm được gọi là sự dị điệu. Đây là một quá trình điện tử chuyển đổi chính xác tín hiệu siêu âm tần số rất cao, không thể nghe được thành tín hiệu tần số thấp hơn trong phạm vi có thể nghe được, without thay đổi ký tự ban đầu của âm thanh. “tiếng xổc xổc” của một rò rỉ không khí nén vẫn nghe như tiếng xổc xổc trong tai nghe, và “tiếng kêu lách cách” của một cung điện vẫn nghe như tiếng kêu lách cách. Sự dịch thuật trung thành đó là điều làm cho chẩn đoán trực quan: một nhân viên kiểm tra học cách nhận dạng chữ ký của mỗi lỗi bằng tai.
Phương pháp xử lý tần số trung gian hoạt động bằng cách trộn tín hiệu siêu âm đến với tần số tham chiếu ổn định được tạo ra bên trong dụng cụ. Sự trộn tạo ra tần số chênh lệch rơi vào dải có thể nghe được. Vì các mối quan hệ biên độ ban đầu được giữ nguyên, phép đo decibel trên đồng hồ vẫn là một đại lượng có ý nghĩa, có thể lặp lại được mà có thể được ghi lại và theo dõi xu hướng theo thời gian — chuyển “nghe như tệ hơn” chủ quan thành một mức tăng dB được ghi chép hỗ trợ quyết định bảo trì.
3. Ứng dụng chính trong bảo trì
Phân tích siêu âm là một công nghệ đa năng với nhiều ứng dụng có giá trị cao:
a) Phát hiện rò rỉ
Đây là ứng dụng phổ biến nhất và có lợi nhất về mặt tài chính. Dòng khí turbulent — không khí nén, hơi nước, nitơ hoặc bất kỳ môi chất nào dưới áp lực — thoát ra từ ống, van hoặc bình chứa tạo ra một lượng lớn âm thanh siêu âm dải rộng.
- Quy trình: Một thanh sát kiểm tra sử dụng thiết bị siêu âm cầm tay với cảm biến trong không khí để quét một khu vực. Dụng cụ có tính định hướng cao, do đó khi đưa gần hơn đến vị trí rò rỉ, tín hiệu âm thanh nghe được trong tai nghe sẽ to hơn và bài đọc dB trên đồng hồ tăng lên, hướng dẫn thanh sát kiểm tra thẳng đến nguồn.
- Những lợi ích: Tìm và sửa chữa rò rỉ không khí nén có thể tiết kiệm cho một nhà máy hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm nghìn đô la mỗi năm trong năng lượng bị lãng phí. Không khí nén là một trong những tiện ích đắt nhất trong một nhà máy, và một rò rỉ duy nhất có thể nghe thấy nếu bỏ không xử lý sẽ làm tăng chi phí mỗi giờ máy nén hoạt động để bù đắp.
b) Kiểm tra điện
Các sự cố điện như hồ quang, theo dõi và corona trong thiết bị điện áp trung và cao tạo ra âm thanh siêu âm, thường là trước khi tạo ra đủ nhiệt để được thấy bằng camera hồng ngoại.
- Quy trình: Một thanh sát kiểm tra có thể quét an toàn các tủ điện kín từ bên ngoài. Âm thanh siêu âm được tạo ra bởi một lỗi thoát ra qua khoảng trống không khí trong các con dấu của tủ, do đó bảng điều khiển không bao giờ phải mở để phát hiện vấn đề.
- Những lợi ích: Đây là một cách xuất sắc, không tiếp xúc để phát hiện các lỗi điện nghiêm trọng trước khi chúng dẫn đến sự cố tia điện, trực tiếp nâng cao an toàn nhà máy. Nó cũng là một bước sàng lọc lý tưởng để thực hiện trước mở một bảng điều khiển cho nhiệt ảnh, giúp quyết định xem bảng điều khiển có an toàn để mở hay không. Cả hai phương pháp đứng cạnh các kỹ thuật không xâm lấn khác như kiểm tra không phá hủy.
c) Kiểm tra cơ học (Bôi trơn theo tình trạng)
Âm thanh siêu âm cũng rất hiệu quả để đánh giá tình trạng của các vòng bi cuộn và để hướng dẫn thực hành bôi trơn — một kỷ luật thường được gọi là bôi trơn dựa trên âm thanh hoặc điều kiện.
- Quy trình: Một cảm biến siêu âm tiếp xúc được đặt trên phần vỏ của vòm bi, bắt giữ âm thanh truyền qua cấu trúc mà vòm bi tạo ra khi nó quay.
- Giải thích:
- Một ổ trục khỏe mạnh, được bôi trơn tốt sẽ tạo ra tiếng “rít” nhỏ và đều.
- Một vòm bi cần nhớt cho thấy bài đọc dB cao hơn. Một kỹ thuật viên bôi nhớt từ từ, dừng lại ngay khi mức dB bắt đầu giảm — ngăn chặn bôi trơn quá mức mà chính nó gây ra mòn ổ trục và hư hỏng lõi.
- Một vòm bi với một khiếm khuyết đang phát triển như vết nứt phát ra tiếng “kêu cót” hoặc “nổ” lặp đi lặp lại khi các phần tử lăn cuộn va chạm vào khiếm khuyết, tạo ra âm thanh rất early warning của hỏng ổ trục.
4. Siêu âm vs. Phân tích rung động
Đối với phân tích vòng bi, siêu âm và Phân tích rung động bổ sung hơn là cạnh tranh. Siêu âm thường tốt hơn trong việc phát hiện các sự cố ở giai đoạn rất sớm (Giai đoạn 1) và các vấn đề về bôi trơn, bởi vì dấu hiệu đầu tiên của sự cố là một phát xạ tần số cao mờ nhạt lâu trước khi khiếm khuyết đủ lớn để làm vòng bi chuyển động đáng kể. Phân tích rung động tốt hơn trong việc chẩn đoán bản chất chính xác của sự cố ở giai đoạn sau — ví dụ, để phân biệt một tần số thông qua quả cầu trên vòng ngoài khiếm khuyết từ một tần số thông qua quả cầu trên vòng trong khiếm khuyết — khi khiếm khuyết được nhìn thấy trong rung động quang phổ và có thể xác định được thông qua tần số lỗi ổ trục. Nhiều chuyên gia phân tích rung động sử dụng phân tích đường bao để trích xuất những tác động vòng bi sớm giống nhau từ tín hiệu rung động, làm hẹp khoảng cách giữa hai kỹ thuật.
5. Vai trò của siêu âm trong một chương trình sân đo
Siêu âm, hồng ngoại, phân tích dầu và rung động mỗi cái nhìn một khía cạnh khác nhau của tình trạng máy, và các chương trình độ tin cậy mạnh nhất xếp chúng lại với nhau. Siêu âm phát hiện rò rỉ, tiếp xúc tạo ra tia lửa hoặc vòng bi bị cố định trong vài giây; rung động sau đó định lượng tình trạng cơ học và cho bạn biết Tại sao. Khi quét tuyến đường tiết lộ âm thanh vòng bi tăng hoặc mức 1× cao mất cân bằng, bước tiếp theo tự nhiên là đặt một công cụ hai kênh thực sự trên máy. Một bộ phân tích và lân bằng động thái như Balanset-1A đo kích thước 1× biên độ và pha trong các vòng bi của chính máy ở tốc độ hoạt động, vì vậy khi siêu âm đã chỉ ra vấn đề về máy quay, bạn có thể chẩn đoán một sự mất cân bằng và sửa chữa nó tại chỗ — đóng vòng lặp giữa phát hiện và sửa chữa mà không cần gửi rotor đến một cửa hàng.
