DAKEL NN – nová dimenze využití akustické emise v průmyslu
Akustická emise zachycuje ultrazvukový signál emitovaný různými anomáliemi v materiálu při provozu zařízení. Její využití v průmyslu je omezeno především velikostí provozního šumu, ve kterém se signál ztrácí. Nové způsoby detekce umožňují zvýšit citlivost a využít akustickou emisi pro reálnou prediktivní diagnostiku.
DAKEL – středisko technické diagnostiky ZD Rpety se zabývá využitím akustické emise (AE) v nedestruktivní diagnostice (tlakové zkoušky, rozměrné struktury) více než 30 let. Současně ale také vyvíjí nová zařízení a spolupracuje s vysokými školami a vědeckými institucemi. Výsledkem jsou systémy s vysoce citlivými snímači, rozlišením 18 bitů a vzorkovací frekvencí 15 MHz. Díky unikátním zesilovačům je možné dosáhnou celkové zesílení měřicího řetězce až 130 dB. To nám umožňuje v laboratorních podmínkách registrovat nejslabší signály generované strukturálními změnami v materiálech. Ty se projevují anomáliemi ve snímaném signálu, které označujeme jako stopy (trace). K vyhledávání těchto stop využíváme algoritmy umělé inteligence. Výsledkem je identifikace jednotlivých procesů probíhajících v zatěžovaném materiálu.
Důležité je, že vyhledávání stop umělou inteligencí funguje nezávisle na amplitudě signálu a je schopné vyhledat a identifikovat i stopy, jejichž amplituda je srovnatelná se šumem nebo dokonce pod úrovní šumu. Vyhledávání stop je vhodnou metodou pro velmi slabé nebo silně zarušené signály akustické emise, zejména pro detekci náhodných a neperiodických anomálií.
AENNS – 1
Jde o první systém, který využívá pro zpracování signálu akustické emise umělou inteligenci. Jedno z možných průmyslových využití je prediktivní diagnostika průmyslových zařízení. S využitím umělé inteligence je možné z naměřeného signálu AE vybrat stopy probíhajících fyzikálních procesů a na základě jejich přítomnosti, četnosti a energií určit míru rizika havárie a to s dostatečným předstihem. Mezi hlavní výhody systému patří:
• Měření probíhá za normálního provozu, systém není nutné odstavovat nebo vystavovat většímu zatížení.
• Měřicí aparatura nemusí být na systému instalována trvale, stačí provádět periodická měření ve vhodně zvolených intervalech.
• Během měření mohou být ukládána kompletní naměřená data, použitelná pro pozdější podrobné off-line analýzy.
Určitou nevýhodu může představovat obrovské množství produkovaných dat. Na druhou stranu kompletní naměřená data mohou být porovnávána s předchozími měřeními a je tak možné získat představu o vývoji v čase. Je také možné aplikovat další metody vyhodnocení signálu a například u rotačních systémů analyzovat periodické signály.
Typickými aplikacemi vhodnými pro AENNS – 1 jsou:
• monitorování potrubních systémů
• monitorování ramen a výložníků
• monitorování skladovacích nádrží a sil
• monitorování rozsáhlých struktur (kovové konstrukce, draky a křídla letadel, lodní trupy)
• monitorování prvků kolejového svršku
• monitorování sloupů a zemních kotev
• monitorování strukturální integrity kompozitních struktur (lopatky větrných turbín)
• monitorování mostních konstrukcí (kovových i železobetonových)
• monitorování elektrických výbojů v materiálech
CAN
Dakel – CAN jsou malé jednokanálové inteligentní jednotky pro trvalou instalaci. Nepřetržitě monitorují AE zařízení a porovnávají hodnoty RMS a FFT s přednastavenými hodnotami. Pokud se aktuální hodnoty odchýlí od přednastavených, generuje jednotka chybový signál. Jednotky komunikují buď protokolem CAN Bus nebo MODBUS, je tedy možné na jedno vedení připojit až 127 jednotek. To umožňuje realizovat rozměrná trvale instalovaná snímačová pole za příznivou cenu. Běžně se taková pole využívají pro monitorování stavu rozměrných konstrukcí a neslouží k záznamu signálu. Snímače mají vodotěsné nerezové pouzdro, k měřenému systému se připevňují pomocí přírub. Snímač a elektronika jsou galvanicky odděleny od pouzdra.
Speciální verze jednotky Dakel – CANB je vybavena akumulátorem a přes Bluetooth rozhraní komunikuje s aplikací v systému Android. Slouží pro běžné provozní kontroly a pro nastavování snímačových polí.
BAT
Dakel – BAT je malé přenosné detekční zařízení pro AE, které je alternativou ke kontaktním snímačům v případech, kdy není možné nebo ekonomické použít kontaktní snímač. Primárně bylo vyvinuto pro rychlou detekci úniků z pneumatických systémů. Podmínkou je, aby při úniku vznikalo turbulentní proudění. Za ideálních podmínek je zařízení schopno detekovat úniky kolem 80 Pa/s.
Pomocí citlivého ultrazvukového mikrofonu s šířkou pásma 160 kHz zachycuje signál AE. Na displeji zobrazuje FFT popřípadě RMS a obálku signálu. V případě FFT lze nastavit až tři frekvenční pásma, která budou z FFT „vymazána“ – to slouží k eliminaci provozního rušení. Stejně tak je možné nastavit až tři frekvenční pásma pro alarmové hodnoty. Pro RMS a obálku je možné nastavovat alarmové hodnoty. Zařízení je vybaveno klasickým heterodynem s výstupem na sluchátka, který umožňuje citlivější detekci. V případě potřeby je možné zaznamenat signál na SD kartu pro pozdější analýzu. Podle typu detekovaných signálů je možné zařízení vybavit různými nástavci pro směrovou nebo plošnou detekci.
Prediktivní diagnostika pomocí AE
Systémy AE jsou v řadě případů ideálním prostředkem pro diagnostiku strojů a zařízení. Na rozdíl od jiných metod poskytují celkovou informaci o mechanickém stavu stroje nebo funkčního celku. Mohou být prováděny za provozu a nevyžadují tak speciální čas na tuto diagnostiku. Umožňují sledovat vývoj stavu zařízení v čase. Vyhodnocení naměřených dat ovšem vyžaduje větší znalosti.
Měření akustické emise upozorní s dostatečným předstihem na vznikající problém – potom musí následovat přesná diagnostika poškozené části jinými metodami NDT a její případná výměna. Význam využití systémů pro detekci AE spočívá především ve včasném odhalení možných problémů. To umožní provést opravu ještě před tím, než se závada plně rozvine, nebo naplánovat výměnu dílu s ohledem na provozní možnosti. V konečném důsledku to vede k úspoře prostředků, ať už za náhradní díly nebo za neplánované provozní odstávky.
192
.gif)
