Průmyslová ultrazvuková diagnostika

Řada nežádoucích jevů v průmyslových zařízeních je doprovázena vznikem ultrazvuku, a to jak šířícího se vzduchem, tak materiálem konstrukcí. Ultrazvuk vzniká při úniku médií netěsnostmi spojů nebo trhlinami v materiálu. Ultrazvuk se generuje při chodu valivých ložisek. Zdrojem ultrazvuku jsou také elektrické výboje. Všechny uvedené jevy a funkce je tedy možné diagnostikovat pomocí ultrazvuku. Proto byla vyvinuta celá řada ultrazvukových detekčních přístrojů, které pomáhají zjišťovat ultrazvukové projevy nežádoucích jevů a projevů chodu průmyslových zařízení. Je prokázané, že včasná detekce netěsnosti, zvýšeného valivého tření nebo výboje zachytí vznikající vadu v počátečním stadiu a tak se předejde rozsáhlým škodám způsobených jejím plným rozvinutím. Pod pojem ultrazvuk zahrnujeme v případě průmyslové diagnostiky akustické signály ve frekvenčním rozsahu od 20 do 100 kHz, tedy nad hranicí lidské slyšitelnosti. Výhodou ultrazvuku je jeho snadná směrová lokalizace a možnost selektivního filtrování a tím odlišení od rušivých zvuků v ostatních částech akustického spektra. Zjišťování úniků je založeno na vzniku ultrazvukového signálu při turbulentním proudění. Pokud nastane porušení těsnosti tlakové soustavy, dochází téměř vždy k turbulenci a je tedy generován ultrazvuk. Bylo zjištěno, že většina spektrálních složek tohoto ultrazvukového signálu se nachází v pásmu mezi 30 a 50 kHz. Na stejném principu funguje opačný jev, a to porušení vakuového systému. Intenzita ultrazvuku se mění s tlakovým rozdílem netěsnosti a se vzdáleností. Může být proto měřítkem velikosti netěsnosti. Diagnostika úniků se používá při kontrole rozvodů tlakového vzduchu, páry a technických plynů. Zde se nejvíce uplatňuje ultrazvuk šířící se vzduchem. Při kontrole netěsností ventilů, odvaděčů kondenzátu a při hledání úniků z potrubí uložených ve zdech nebo v terénu se spíše uplatní diagnostika pomocí ultrazvuku šířícího se materiálem. Ekonomické aspekty včasné ultrazvukové diagnostiky úniků jsou zřejmé. Výroba tlakového vzduchu je drahá a jeho nekontrolovaný únik způsobuje značné ztráty. Stejně tak špatná funkce odvaděčů kondenzátu vede k vysokým ztrátám v parních systémech. A pokud dochází k únikům speciálních technologických plynů, nemusí jít jen o ztráty, ale také o bezpečnost a zdraví. K detekci výbojů, ať se jedná o korónový, doutnavý, jiskrový nebo obloukový výboj, je také možné použít ultrazvukových přístrojů, protože ultrazvuk je průvodním jevem elektrických výbojů. Ty mohou vznikat na komponentech rozvodů vysokého napětí, v transformátorech, odpojovačích a v rozvaděčích. Předností detekce ultrazvukového signálu výbojů je, že mohou být indikovány výboje v počátečním stadiu degradace vysokonapěťového komponentu, na kterém vzniká korónový výboj. To je výhoda před sledováním termokamerou, která diagnostikuje výboj až tehdy, kdy dochází k tepelné destrukci komponentů. Také je možné ultrazvukem detekovat výboj v krytém transformátoru nebo rozvaděči. Zde je výhoda ve varování obsluhy před možností úrazu elektrickým proudem při odstranění krytu. Také v tomto případě má termodiagnostika omezené možnosti. Ultrazvuková diagnostika valivých ložisek je velmi metodicky propracovaná. Využívá se srovnávacího měření, zjišťování trendu a spektrální analýzy ultrazvuku. Ultrazvukový signál se snímá kontraktně a je tak možné provádět diagnostiku chodu rychloběžných i pomaloběžných ložisek. Se zvyšující se intenzitou ultrazvuku lze postupně usuzovat na nedostatečné mazání ložiska, poté na mikroskopické defekty v oběžných drahách, následně na velká poškození typu „pitting“, která přecházejí v havárii ložiska. Preventivní diagnostika chodu ložisek dokáže odhalit jejich vznikající závady dostatečně včas, aby bylo možné zajistit opravu nebo výměnu vadného ložiska než dojde k jeho zničení a následným škodám na zařízení a ztrátám kvůli neplánované odstávce technologie. Americká společnost UE Systems je průkopníkem v oblasti průmyslové ultrazvukové diagnostiky již od roku 1973 a její výrobky jsou známé v celém průmyslovém světě. Ruční ultrazvukové detektory značky Ultraprobe ® zahrnují celou řadu modelů od jednoduchých analogových indikátorů ultrazvuku až po sofistikované digitální ultrazvukové analyzátory pro komplexní posuzování stavu průmyslových zařízení. Přístroje Ultraprobe ® se dodávají v sadách určených pro detekci ultrazvuku šířícího se jen vzduchem nebo jen materiálem konstrukcí, případně v sadách kombinovaných. K dispozici jsou také provedení pro detekci ultrazvuku na velké vzdálenosti nebo naopak pro sledování velmi malých netěsností nablízko. V nabídce je i provedení jiskrově bezpečné. Pro základní ultrazvukovou diagnostiku je určen analogový přístroj Ultraprobe® 100. Je to praktický nástroj pro běžnou detekci úniků, pro kontrolu odvaděčů kondenzátu a hodí se i pro kontrolu ložisek. Má jednoduché použití, osm nastavitelných stupňů citlivosti, LED sloupcový ukazatel, skenovací akustickou ultrazvukovou jednotku a kontaktní modul. Ultraprobe® 3000 je pokrokový digitální ultrazvukový detektor s pamětí a dokumentačním programovým vybavením. Pistolové provedení s přehledným displejem a rotačním ovladačem zaručuje snadné a pohodlné použití. Paměť dat umožňuje zaznamenat hodnoty až ze 400 měřicích míst. Výměnné skenovací a kontaktní moduly a řada příslušenství umožňují provádět diagnostiku všech typů včetně kontroly na velké vzdálenosti i nablízko. Nejvyšší model Ultraprobe® 10000 představuje kompletní digitální kontrolní systém pro tzv. Condition Monitoring. V pistolovém provedení s velkým grafickým displejem nabízí tento přístroj rozsáhlé možnosti vlastního snímání ultrazvuku pomocí různých specializovaných snímacích modulů, záznam sejmutého signálu do paměti a jeho analýzu přímo v přístroji. Ultraprobe® 10000 má několik přednastavených režimů pro všeobecnou diagnostiku, pro kontrolu úniků, pro diagnostiku ventilů a odvaděčů kondenzátu, pro posuzování ložisek a pro detekci elektrických výbojů. Ve spolupráci s programy Ultratrend DMS™ a UE Spectralyzer™ představuje dokonalý nástroj pro komplexní diagnostiku strojů a zařízení. Průmyslová ultrazvuková diagnostika je silný nástroj pro preventivní a prediktivní údržbu. V kombinaci s termodiagnostikou umožní dokonalou péči o základní prostředky výrobce, významnou měrou přispívá k prodloužení životnosti strojů a zařízení a pomáhá při hledání úspor ve výrobních technologiích. TSI System s.r.o. Mariánské nám. 1 617 00 Brno