Nguy cơ nứt khung
Khung đỡ PTFE của bộ trao đổi nhiệt mang trọng lượng ống, chống lại lực nổi và điều chỉnh sự giãn nở nhiệt. Qua nhiều năm chu trình nhiệt, các bộ phận của khung tích tụ độ mỏi tại các lỗ bu lông, các góc và các điểm tập trung ứng suất. Các vết nứt-vi mô bắt đầu và phát triển chậm. Khung có thể còn nguyên vẹn cho đến khi xảy ra lỗi đột ngột.
Quá trình kiểm tra tiêu chuẩn-kiểm tra trực quan trong quá trình bảo trì theo lịch trình-chỉ phát hiện các vết nứt sau khi chúng đã phát triển đến kích thước có thể nhìn thấy được. Một vết nứt nhỏ hơn mà chưa nhìn thấy được có thể dẫn đến thất bại. Giám sát phát xạ âm thanh phát hiện sự hình thành vết nứt sớm hơn, khi vết nứt vẫn còn rất nhỏ.
Nguyên lý phát xạ âm thanh
Khi một vết nứt vi mô-bắt đầu hoặc phát triển trong vật liệu chịu ứng suất, nó sẽ giải phóng năng lượng. Năng lượng truyền qua vật liệu dưới dạng sóng ứng suất-phát ra âm thanh. Sóng được phát hiện bởi các cảm biến áp điện gắn trên bề mặt khung.
Sự phát ra âm thanh là một loạt-âm thanh tần số cao-thường là 50-500 kHz, trên phạm vi nghe được. Các cảm biến chuyển đổi sóng cơ thành tín hiệu điện. Tín hiệu được phân tích về biên độ, thời lượng và nội dung tần số. Tín hiệu liên quan đến vết nứt có dấu hiệu đặc trưng giúp phân biệt nó với nhiễu nền của quá trình.
Việc giám sát được thực hiện trong quá trình tuần hoàn nhiệt-tăng nhiệt-và làm mát-của bộ trao đổi nhiệt. Sự giãn nở và co lại do nhiệt gây căng thẳng cho khung, khiến mọi vết nứt vi mô-hiện có ngày càng phát triển và phát ra. Chu kỳ là điều kiện tải làm lộ ra các vết nứt.
| Thông số phát xạ âm thanh | Tiếng ồn nền | Crack-Tín hiệu liên quan |
|---|---|---|
| Tính thường xuyên | Băng thông rộng, biên độ thấp | 50-500 kHz với đỉnh đặc trưng |
| Khoảng thời gian | Ngắn gọn, ngẫu nhiên | Dài hơn, có cấu trúc |
| Biên độ | Thấp | Cao hơn |
| Tương quan với chu kỳ nhiệt | Không có | Tín hiệu trong quá trình làm nóng-nóng lên và hạ nhiệt- |
Thiết lập giám sát
Cảm biến phát âm thanh được gắn vào khung tại các vị trí-có ứng suất cao: lỗ bu lông, khớp góc và điểm neo. Các cảm biến được giữ cố định bằng kẹp hoặc keo. Cáp cảm biến kết nối với máy phân tích phát xạ âm thanh đa kênh.
Việc giám sát được thực hiện trong một vài chu kỳ nhiệt tiếp theo-tăng nhiệt-và làm nguội-của quy trình. Máy phân tích ghi lại các sự kiện phát ra âm thanh. Dữ liệu được phân tích để tìm các tín hiệu liên quan đến vết nứt.
Số lượng sự kiện liên quan đến vết nứt-được so sánh với đường cơ sở. Khung mới hoặc khung được biết là ở tình trạng tốt sẽ tạo ra ít hoặc không có sự kiện liên quan đến vết nứt trong quá trình đạp xe. Khung có vết nứt ngày càng phát triển sẽ tạo ra số lượng cao hơn. Số lượng là chỉ số chẩn đoán.
Giải thích và phản hồi
-Số lượng sự kiện liên quan đến vết nứt thấp-gần đường cơ sở-cho biết khung hình vẫn ổn. Không có vết nứt nào đang phát triển.
Số lượng tăng cao biểu thị hoạt động bẻ khóa vi mô. Vị trí vết nứt được ước tính dựa trên thời điểm phát ra âm thanh tại các cảm biến khác nhau-cảm biến gần vết nứt nhất sẽ nhận tín hiệu đầu tiên. Vị trí ước tính sẽ hướng dẫn quá trình-kiểm tra tiếp theo: khu vực nghi ngờ được kiểm tra bằng chất thẩm thấu thuốc nhuộm hoặc các phương pháp phát hiện vết nứt khác.
Số lượng rất cao hoặc số lượng tăng dần từ phiên giám sát này sang phiên giám sát tiếp theo, cho thấy sự phát triển vết nứt đang hoạt động. Thành viên khung được lên lịch để thay thế.
Khả năng tương thích của PTFE
PTFE là một phương tiện phát âm tuyệt vời. Trở kháng âm thanh thấp của nó mang lại khả năng kết nối tốt giữa năng lượng vết nứt và cảm biến. Sóng ứng suất truyền qua khung với độ suy giảm vừa phải, cho phép cảm biến phát hiện vết nứt từ khoảng cách vài mét. Phương pháp này đã được xác nhận trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và ứng dụng thực địa.
Bản tóm tắt
Giám sát phát xạ âm thanh phát hiện vết nứt khung trao đổi nhiệt PTFE mới hình thành trong quá trình luân nhiệt. Sự phát triển của vết nứt vi mô-sẽ giải phóng các sóng ứng suất được cảm biến áp điện phát hiện. Các tín hiệu liên quan đến vết nứt-được phân biệt với nhiễu nền theo tần số và thời gian của chúng. Mạng cảm biến ước tính vị trí vết nứt. Phương pháp này đưa ra cảnh báo sớm về tình trạng xuống cấp của khung, cho phép sửa chữa hoặc thay thế trước khi hỏng hóc.
Hỗ trợ kỹ thuật cho thiết lập giám sát phát xạ âm thanh có sẵn khi gửi hình dạng khung, vị trí tập trung ứng suất, cấu hình chu trình nhiệt và bất kỳ lịch sử vết nứt nào trước đó.
