Ultrasound Monitoring for Predictive Maintenance

ภาพรวม

คลื่นเสียงที่มีความถี่เหนือช่วงความถี่ที่มนุษย์ได้ยินเรียกว่าอัลตราซาวนด์ เหล่านี้เป็นคลื่นเสียงที่มีความถี่ตั้งแต่ 20 kHz ขึ้นไป อัลตราซาวนด์เป็นคลื่นสั้นที่มีพลังงานต่ำ เนื่องจากอัลตราซาวนด์นี้ไม่สามารถเดินทางในระยะทางไกลหรือผ่านวัตถุได้ จึงทำให้ลดทอนลงได้ง่าย แต่เนื่องจากพวกมันมีความยาวคลื่นสั้น (ความถี่สูง) พวกมันจึงมีทิศทาง เป็นเรื่องง่ายที่จะกรองสัญญาณเหล่านั้นออกจากสัญญาณเสียงอื่นๆ และค้นหาแหล่งที่มาของสัญญาณเหล่านั้น คุณสมบัติของอัลตราซาวนด์นี้ทำให้เป็นเทคโนโลยีที่สมบูรณ์แบบสำหรับการใช้งานบางกรณีในการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์

แม้ว่าจะไม่ได้กำจัดการใช้การตรวจสอบการสั่นสะเทือน (0-10kHz) ออกไปโดยสิ้นเชิง แต่ก็สามารถเพิ่มความสามารถในการคาดการณ์ได้อย่างแน่นอน นอกจากนี้ยังมีข้อดีที่มองเห็นข้อผิดพลาดได้ในสเปกตรัมอัลตราโซนิก (>20kHz) ได้เร็วกว่าสเปกตรัมการสั่นสะเทือน (0-10kHz) มาก อัลตราซาวนด์ที่ลอยอยู่ในอากาศ (อันที่เดินทางในอากาศ) และโครงสร้างที่ถูกผูกไว้ (ซึ่งกำลังเดินทางในวัสดุ เช่น ปลอกปั๊ม) สามารถใช้ในกรณีการใช้งานที่แตกต่างกัน

การตรวจสอบการสั่นสะเทือนด้วยอัลตราซาวนด์สามารถเป็นด่านแรกในการป้องกันเพื่อระบุข้อผิดพลาดหรือข้อบกพร่องของเครื่องต่อไปนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ:

• ข้อบกพร่องของตลับลูกปืนในระยะเริ่มแรก

• ปัญหาการหล่อลื่น – ทั้งการหล่อลื่นด้านบนและด้านล่าง

• การตรวจจับรอยรั่วในระบบแรงดันและสุญญากาศ

• การตรวจจับการรั่วไหลของกับดักไอน้ำ วาล์ว ซีล และปะเก็น

• โคโรนา การอาร์คและการติดตามในระบบไฟฟ้า

• การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์สินทรัพย์ RPM ต่ำ (สูงสุด 1 RPM)

คุณวัดอัลตราซาวนด์ได้อย่างไร?

อัลตราซาวนด์วัดโดยใช้เซ็นเซอร์ซึ่งเป็นไมโครโฟนในกรณีอัลตราซาวนด์ในอากาศ ในกรณีของการตรวจหาการเกิดเชิงโครงสร้าง จะใช้เซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริกหรือ MEMS เมื่อคลื่นเสียงอัลตราโซนิกตกกระทบเซ็นเซอร์เรโซแนนซ์ จะทำให้เกิดประจุไฟฟ้าเล็กน้อย อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเซ็นเซอร์จะขยายและวัดประจุนี้ ขณะเลือกเซนเซอร์ จำเป็นต้องพิจารณาสิ่งต่อไปนี้:

• อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน (SRN)

• ความไว

• ช่วงความถี่

• ความถี่เรโซแนนซ์

อัลตราซาวนด์เป็นเครื่องมือที่ดีมากสำหรับการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ มันสามารถให้ข้อบ่งชี้เบื้องต้นของการพัฒนาข้อบกพร่องได้ เมื่อคุณตรวจพบปัญหาเกี่ยวกับอัลตราซาวนด์ คุณสามารถตรวจสอบสเปกตรัมการสั่นสะเทือนเพิ่มเติมได้ นอกจากนี้ยังเป็นเทคนิคการวินิจฉัยที่ดีมากในการระบุปัญหาการหล่อลื่น ปัญหาการหล่อลื่นที่ได้รับการแก้ไขทันเวลาสามารถป้องกันความเสียหายเพิ่มเติมต่อตลับลูกปืนและชิ้นส่วนที่หมุนได้

การใช้อัลตราซาวนด์เพื่อระบุความผิดปกติของตลับลูกปืนและปัญหาการหล่อลื่น

มีสองวิธีหลักในการใช้อัลตราซาวนด์สำหรับข้อบกพร่องของตลับลูกปืนและการหล่อลื่น:

• การวัดโดยรวม (คงที่) ที่กำลังได้รับความนิยม

• การวิเคราะห์รูปคลื่น (ไดนามิก) ในโดเมนเวลาหรือความถี่

การวัดโดยรวม / Overall Measurements

ระดับอัลตราซาวนด์โดยรวมนั้นง่ายต่อการวัด ตีความ และแนวโน้ม การวัดโดยรวมสองรายการต่อไปนี้ส่วนใหญ่จะพิจารณาสำหรับอัลตราซาวนด์:

• อาร์เอ็มเอส

• จุดสูงสุด
  

สำหรับอัลตราซาวนด์โดยรวม สามารถใช้หน่วยการวัดเดซิเบลต่อไมโครโวลต์ (dBµV) หรือเดซิเบล (dB) ได้ เดซิเบล (dB) เป็นหน่วยสัมพันธ์ที่มักจะอ้างอิงกับข้อมูลอ้างอิง โดยปกติแล้วจะมีการเปลี่ยนแปลงจากค่าเช่น +1 เดซิเบล เดซิเบลยังสามารถแสดงเป็นการวัดสัมบูรณ์โดยอ้างอิงกับการอ้างอิงคงที่

ส่วนต่อท้ายที่ระบุค่าอ้างอิงจะถูกเพิ่มลงในสัญลักษณ์เดซิเบล (dB) ในกรณีนี้ ตัวอย่างเช่น หากค่าอ้างอิงคือ 1 µV ระบบจะเพิ่มส่วนต่อท้ายเป็น "µV" และหน่วยจะกลายเป็นเดซิเบลต่อไมโครโวลต์ (dBµV) คุณยังสามารถตีความสิ่งนี้ได้ในอีกทางหนึ่ง เดซิเบล (dB) คือระดับพลังงานที่สูงกว่าหนึ่งมิลลิวัตต์ ในขณะที่ dBµV คือแรงดันไฟฟ้าที่แสดงเป็น dB ที่สูงกว่า 1µV ให้เป็นอิมพีแดนซ์โหลดเฉพาะ นี่คือความสัมพันธ์ระหว่าง dB/dBm กับ dBµV:

dB + 10 log (Z) + 90 = ()dBµV หมายเหตุ: โดยทั่วไปเราใช้อิมพีแดนซ์ 50 โอห์ม

เช่น 30 dB ที่มีอิมพีแดนซ์ 50 โอห์ม เท่ากับ = ~137dBµV

แต่ละหน่วยมีข้อดีและข้อเสีย สำหรับโครงสร้างอัลตราซาวนด์เดซิเบล (dB) สามารถใช้สำหรับอัลตราซาวนด์ในอากาศ (dBµV) ควรใช้ ตัวเลือกนี้ขึ้นอยู่กับประสบการณ์ของนักวิเคราะห์และสิ่งที่เซ็นเซอร์มอบให้ด้วย ด้วย dBµV คุณจะได้เปรียบในการเปลี่ยนเซ็นเซอร์หรืออุปกรณ์สำหรับการวัด โดยไม่ต้องกังวลกับข้อผิดพลาดในการเปรียบเทียบการวัดที่ทำกับเซ็นเซอร์ยี่ห้อต่างๆ

RMS ซึ่งแสดงถึงพลังงานในช่วงการวัด มักจะเป็นตัวบ่งชี้ปัญหาที่ดี แต่แนวโน้มทั้งสองจะดีกว่าเสมอ สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าเมื่อใช้การวัดโดยรวมโดยสร้างเส้นฐานเป็นเกณฑ์ที่สำคัญที่สุด การแจ้งเตือนส่วนใหญ่ได้รับการตั้งค่าเป็นการเปลี่ยนแปลงจากข้อมูลพื้นฐานนี้ สิ่งสำคัญคือเมื่อคุณเปลี่ยนเซ็นเซอร์ เซ็นเซอร์ควรมีลักษณะเฉพาะของ SRN, ความไว และความถี่เรโซแนนซ์ที่คล้ายคลึงกัน ในกรณีที่แตกต่างกัน อาจมีการเปลี่ยนแปลงระดับอย่างกะทันหันและอาจต้องทำการวางพื้นฐานอีกครั้ง สิ่งนี้จะส่งผลให้ข้อมูลประวัติทั้งหมดใช้งานไม่ได้

*ที่ความเร็วต่ำ (RPM) อาจไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในระดับ dB ดังนั้นการวัดสเปกตรัมอัลตราซาวนด์จึงมีความสำคัญมากในการตรวจจับข้อบกพร่องของตลับลูกปืน

เซ็นเซอร์การสั่นสะเทือนและอัลตราซาวนด์ ioEYE Predict IoT สามารถใช้สำหรับแนวโน้มการสั่นสะเทือนอัลตราซาวนด์โดยรวม