Przegląd aplikacji badań emisji akustycznej

Producent: Vallen Systeme

Opis produktu

Przegląd aplikacji badań emisji akustycznej

Korozja ♦ Integralność ♦ Wycieki ♦ Wyładowania niezupełne ♦ Monitorowanie stanu wewnętrznego (SHM) ♦ Badania i rozwój

Testy integralności

Procesy przemysłowe często wymagają przechowywania i przetwarzania niebezpiecznych materiałów. Uszkodzenie urządzeń do przechowywania lub przetwarzania tych substancji może mieć katastrofalne skutki dla środowiska oraz ludzi. Z tego powodu rządy nakładają surowe przepisy na operatorów zakładów przemysłowych, wymagając regularnej kontroli sprzętu. W wielu krajach akceptowaną metodą kontroli są testy AE w połączeniu z inną objętościową metodą NDT, taką jak testowanie ultradźwiękowe (UT). Wynik badania AE pokazuje defekty, które mogą zostać następnie przebadanie przy pomocy, np. UT aby określić ich wielkość.

Badanie AE może zostać przeprowadzone na pracującym urządzeniu lub przechowywanym obiekcie wypełnionym medium. Czasochłonne opróżnianie obiektu, w celu przeprowadzenia testów od wewnątrz i/ lub hydro testów nie jest już konieczne. Testy AE gwarantują minimalny przestój urządzeń oraz gwarantują bardzo wiarygodne rezultaty.

Test AE wykrywa i lokalizuje defekty w testowanych obiektach. Analiza danych pozwala na rozróżnienie intensywności sygnału z różnych źródeł AE. Klasyfikacja źródeł pozwala na podjęcie decyzji o dalszych działaniach.

Testy korozji

Korozja jest bezpośrednim zagrożeniem dla zbiorników, w których przechowywany jest środek korodujący. Daleko posunięta korozja prowadzi do wycieków, a w najgorszym przypadku nawet do utraty integralności (szczelności). Każde takie uszkodzenie powoduje straty kapitału oraz wprowadza ryzyko powstania zniszczeń generujących dodatkowe koszta. Przeciekający obiekt może zanieczyszczać środowisko i stanowić zagrożenie dla ludzi. Dlatego dla operatora kluczowa jest wiedza o stanie zbiorników, w celu zaplanowania konserwacji.

Testowanie AE to metoda wskazująca aktywną korozję i przecieki w zbiornikach. Metoda testów wykorzystuje emisję akustyczną procesu korozji lub wyciekającego medium.  Jest to metoda nieinwazyjna, niewymagająca wcześniejszego otwierania i czyszczenia zbiornika. Wynik testu AE podaje rekomendowany najdłuższy czas pracy do kolejnej inspekcji.

Od wielu lat AE pozwala na wykrywanie korozji zbiorników magazynowych o płaskim dnie. Na podstawie analizy danych AE źródła korozji mogą być łatwo lokalizowane i przypisywane do klas w zależności od szkodliwości. Okres działania przed kolejną inspekcją bazuje na stopniu korozji źródła.

Badanie wycieków

Wycieki w zaworach, rurociągach lub zbiornikach magazynowych powodują straty transportowanego lub przechowywanego medium, np. twoich aktywów, wydobywanie się zanieczyszczeń i niebezpiecznych czynników zarówno dla środowiska, jak i dla ludzi. Wykrywanie wycieków jest ważnym zadaniem operatorów zakładów przemysłowych i rurociągów dla bezpieczeństwa i dla ochrony kapitału.

Badania AE to nieinwazyjne metoda detekcji, kwalifikacji i lokalizacji wycieków. Przepływ turbulentny wyciekającego medium generuje fale dźwiękowe  w zakresie ultradźwiękowym, które mogą być wykrywane i analizowane przez system pomiarowy AE.

Rurociągi o dowolnej średnicy mogą być sprawdzane bez konieczności uzyskania całkowitego dostępu do rurociągu. W celu lokalizacji miejsca wycieku czujniki AE muszą zostać zamontowane w określonych odległościach, które gwarantują, że fale zostaną zarejestrowane przez co najmniej dwa czujniki.

Testy wyładowań niezupełnych

Wyładowanie niezupełne, to zjawisko elektryczne polegające miejscowym wyładowaniu elektrycznym. Wyładowania niezupełne  powodują postępującą degradację materiałów izolacyjnych, co ostatecznie doprowadza do awarii. Takie wyładowanie elektryczne może ostatecznie doprowadzić do całkowitej zniszczenia sprzętu.  Zniszczeń należy unikać szczególnie w przypadku bardzo drogiego wyposażenia, takiego jak transformatory, używane przy wytwarzaniu energii, lub w inteligentne sieci energetyczne. Niezawodność dostaw energii elektrycznej dla konsumentów i przemysłu w dużej mierze zależy od ciągłej pracy transformatorów.

Integralność izolacji musi być monitorowana i potwierdzana na etapie produkcji  oraz podczas pracy w regularnych odstępach czasu. Okresowe inspekcje mogą ujawnić wczesne sygnały ostrzegające o konieczności konserwacji.

Pomiar AE jest odpowiednią metodą pozwalającą na wykrycie i zlokalizowanie wyładowań niezupełnych w transformatorach. Jest to metoda nieinwazyjna, pozwalająca na monitorowanie całej objętości transformatora. Badanie AE może zostać przeprowadzone w czasie pracy transformatora.

Monitorowanie stanu wewnętrznego (SHM)

Monitorowanie stanu wewnętrznego (SHM) pozwala wykryć uszkodzenia w strukturze obiektu oraz zapewnia środki do analizy zgromadzonych danych. SHM charakteryzuje monitorowanie obiektów inżynierskich, takich jak mosty, tamy, budynki itp. przez długi okres czasu przy użyciu dużej liczby czujników. Ze względu na dużą ilość zgromadzonych danych pomiarowych przy ich analizie konieczne jest podejście statystyczne.

Wynik SHM powinien dostarczyć operatorowi lub właścicielowi struktury inżynierskiej wiarygodne informacje dotyczące integralności struktury. SHM bazuje na założeniu, że oszacowanie uszkodzeń wymaga porównania dwóch (odseparowanych czasowo) stanów obiektu.

Dzięki wykorzystaniu emisji akustycznej SHM pozwala wykrywać aktywnie rosnące usterki, podczas gdy inne metody wymagają okresowych inspekcji by stwierdzić, czy pęknięcie jest szkodliwe, czy nie. Ze względu na to, że naprawa istniejących pęknięć może czasem przynieść strukturze więcej szkód niż pożytku, konieczne jest ustalenie, czy defekt jest szkodliwy czy nieszkodliwy, zanim dokona się napraw.

Metoda AE może zlokalizować odległe lub ukryte wady. Wyklucza to konieczność bezpośredniego i bliskiego dostępu do miejsca wystąpienia defektu.

Metoda AE jest jedną z niewielu metod NDE (badania nieniszczące) odpowiednią do długoterminowego, ciągłego monitorowania usterek. Metoda AE jest bardziej czuła niż inne metody NDE i może wykryć nawet usterki w początkowym stadium rozwoju. Inne metody są w stanie wiarygodnie wykryć defekty tylko, gdy są one powyżej pewnej wielkości. Metody te są bardzo zależne od wielkości defektu i dostępu do powierzchni badanego obiektu.

Dla badań SHM potrzebny jest wiarygodnie działający sprzęt, zdolny do rejestrowania, analizowania, ostrzegania i alarmowania w czasie rzeczywistym przez 24 godziny 7 dni w tygodniu. Vallen Systeme dostarcza sprzętu pomiarowego, który spełnia wymagania SHM.

Badania i rozwój

AE pozwala na precyzyjne  pomiary w czasie rzeczywistym w całej objętości obiektu, przy nieznacznym oddziaływaniu na badany obiekt. Ponadto możliwe jest wykrycie procesu niszczenia od samego początku. W większości przypadków wyniki pomiaru AE są wykorzystywane do poprawienia konstrukcji materiałów, np. poprawienia ich wytrzymałości. Zastosowania AE nie są ograniczone do poprawy materiałów inżynierskich. AE jest również stosowana do badania procesów schnięcia drewna, transportu wody w drzewach, złamań zmęczeniowych kości, degradacji implantu tkanki kostnej, itp.

Pomiary AE mogą zostać wykorzystane w bardzo szerokim zakresie zastosowań by zdobyć wiedzę i pogłębić zrozumienie zachowania materiału pod obciążeniem.

O emisji akustycznej

Emisja akustyczna (AE) to zjawisko, w którym generowane są przejściowe fale sprężyste przez np. odkształcenia plastyczne, propagację pęknięć, erozję, korozję, zderzenia lub wycieki [EN 1330-9].

Nagłe uwolnienie energii odkształcenia powoduje emisję przejściowych fal sprężystych. Jest to przyczyną odkształceń plastycznych, propagacji pęknięć, erozji, korozji i zderzeń. Wyjątek stanowi wyciek, gdzie mechanizmem emitowania przejściowych fal sprężystych jest przepływ turbulentny wyciekającego medium.

Gdy przejściowa fala sprężysta zostaje wygenerowana, będzie się ona rozchodziła w swoim ośrodku, aż w końcu osiągnie powierzchnię. Interakcja przejściowej fali sprężystej z powierzchnią powoduje ruch powierzchni. Czujniki emisji akustycznej zamontowane na powierzchni są w stanie zarejestrować jej najlżejszy ruch i przekonwertować go w sygnał elektryczny. Sygnał elektryczny z czujnika emisji akustycznej może zostać przetworzony, a jego właściwości wyodrębnione. Wyodrębnione właściwości danych i dane przejściowych sygnałów (przebiegi) są analizowane online w celu zlokalizowania i wyciągnięcia wniosków na temat mechanizmu ich źródła.

Emisja akustyczna jest zwykle monitorowana powyżej zakresu słyszalnych częstotliwości, w paśmie od 20kHz do 5MHz. Wykorzystanie pasma niskiej częstotliwości np. 20kHz – 100kHz jest zwykle wykorzystywane do monitorowane dużych obiektów. Zakres częstotliwości 100kHz – 300kHz jest odpowiedni do testów integralności. Jedynie w bardzo zaszumionych środowiskach AE jest mierzona w wysokiej częstotliwości (f>300kHz).

Emisja akustyczna jest atrakcyjna, ponieważ pozwala na całościowe dynamiczne oraz pasywne pomiary w czasie rzeczywistym. AE jest całościowa, ponieważ duże obiekty mogą być monitorowane przy użyciu jedynie kilku stacjonarnych czujników. Nawet defekty w niedostępnych lokalizacjach mogą zostać wykryte. AE jest dynamiczna, ponieważ wykrywa i potrafi zanalizować defekt w czasie jego występowania. Dlatego AE może być używana jako metoda pomiaru w czasie rzeczywistym. AE jest pasywna, ponieważ symulacja źródeł AE wymaga obciążenia testowanego obiektu.

Ponieważ fizyczny proces emisji akustycznej występuje wśród wielu różnorodnych materiałów i przy różnych warunkach obciążeń, metoda oferuje wielki potencjał do użytku jako narzędzie do monitoringu online. Ze względu na swoje nieodłączne zalety w porównaniu do innych technik, powinna zawsze być rozważana, gdy zachodzi zapotrzebowanie na wykrywanie i lokalizowanie w czasie rzeczywistym.

Zapytaj o przedmiot