Kluczowe wnioski
Krótka odpowiedź: Badanie ultradźwiękowe i termografia to dwie techniki monitorowania stanu, które wykrywają różne fizyczne symptomy usterki.
Badanie ultradźwiękowe wykrywa wysokoczęstotliwościowe dźwięki, poza słyszalnym zakresem, powstające przy tarciu (wczesne zużycie łożysk), turbulencjach (wycieki gazu i próżni) oraz wyładowaniach elektrycznych (łuk, korona).
Termografia używa kamery na podczerwień do wykrywania ciepła, różnic temperatur ujawniających poluzowane połączenia elektryczne, przeciążone obwody, tarcie i zablokowany przepływ.
Ultradźwięki często dają najwcześniejsze ostrzeżenie, ponieważ tarcie i wyładowania elektryczne emitują dźwięk zanim wygenerują istotne ciepło; termografia za to wyróżnia się przy inspekcji instalacji elektrycznych i szybkim skanowaniu dużych obszarów.
Są komplementarne, a nie konkurencyjne, i obie techniki obok analizy drgań stanowią część programu monitorowania stanu.
W monitorowaniu stanu badanie ultradźwiękowe oznacza wykrywanie i analizę wysokoczęstotliwościowych dźwięków, zazwyczaj powyżej 20 kHz, poza percepcją ludzkiego ucha, które maszyny i systemy emitują, gdy coś jest nie tak.
Przyrząd ultradźwiękowy tłumaczy ten niesłyszalny dźwięk do zakresu słyszalnego i na poziom mierzalny. Generują go trzy rodziny usterek.
Tarcie: łożysko zaczynające tracić smarowanie lub zużywać się daje rosnący ultradźwiękowy sygnał długo zanim się nagrzeje lub stanie się słyszalnie chropowate, co czyni ultradźwięki jednym z najwcześniejszych ostrzeżeń o problemie z łożyskiem i precyzyjnym wskaźnikiem do smarowania.
Turbulencje: wycieki gazu, powietrza, pary i próżni tworzą szerokopasmowe ultradźwięki w miejscu nieszczelności, dzięki czemu technik może precyzyjnie zlokalizować wycieki sprężonego powietrza (znaczny koszt energii) i przeciekanie zaworów.
Wyładowania elektryczne: łuk, ścieżki i korona w aparaturze rozdzielczej i urządzeniach wysokiego napięcia emitują ultradźwięki, co pozwala wykrywać usterki elektryczne z bezpiecznej odległości.
(To różni się od ultradźwięków używanych w badaniach nieniszczących do pomiaru grubości ścianek czy wykrywania pęknięć wewnętrznych, ta sama fizyka, inne zastosowanie.) Siła ultradźwięków polega na wczesnym wykrywaniu usterek i precyzyjnej lokalizacji.
Termografia, czyli termowizja, wykorzystuje kamerę termiczną do wizualizacji ciepła emitowanego przez powierzchnie, przekształcając różnice temperatur w obraz. Ponieważ niemal każda rozwijająca się usterka w końcu generuje nietypowe ciepło, termografia jest szeroko użyteczna.
W systemach elektrycznych jest to podstawowe narzędzie do wykrywania poluzowanych lub skorodowanych połączeń, przeciążonych przewodów i niezrównoważonych obciążeń, które pracują cieplej niż zdrowe sąsiedztwo i pokazują się jako jasne plamy na obrazie.
W systemach mechanicznych ujawnia przegrzewające się łożyska i sprzęgła, niewłaściwe ustawienie i tarcie. W urządzeniach procesowych znajduje zablokowany lub zabrudzony przepływ, niesprawne pułapki pary, uszkodzenia materiałów ogniotrwałych i izolacji oraz poziomy cieczy w zbiornikach.
Jej wielkie zalety to brak kontaktu, możliwość szybkiego skanowania szerokiego obszaru (cała rozdzielnica lub linia silników jednym pociągnięciem kamery) oraz intuicyjny obraz łatwy do interpretacji i udokumentowania.
Wadą jest to, że ciepło często jest stosunkowo późnym symptomem: gdy usterka jest wyraźnie gorąca, może być dalsza na ścieżce awarii niż to, co ujawniłby sygnał ultradźwiękowy czy drganiowy.
Podstawowa różnica to fizyczny objaw, który każda technika wykrywa: ultradźwięki nasłuchują, termografia ogląda. Badanie ultradźwiękowe wykrywa wysokoczęstotliwościowe dźwięki tarcia, turbulencji i wyładowań elektrycznych; termografia wykrywa ciepło, które te i inne usterki generują.
To sprawia, że są wrażliwe na zbliżone, lecz nieidentyczne zestawy usterek.
Niektóre problemy ogłaszają się wyraźnie ultradźwiękowo, a ledwo termicznie, mały wyciek sprężonego powietrza generuje dużo ultradźwięków, ale znikomą zmianę temperatury, a wczesne tarcie łożyska jest ultradźwiękowo oczywiste, podczas gdy termicznie nadal „ciche”.
Inne są bardziej widoczne w cieple: poluzowane połączenie elektryczne pod umiarkowanym obciążeniem może wykazywać silny sygnał termiczny, a przeciążony obwód to z definicji zjawisko cieplne.
Wiele poważnych usterek ostatecznie daje oba objawy: pogarszające się łożysko najpierw emituje ultradźwięki, potem drgania, a w końcu robi się gorące.
Ponieważ obie techniki opierają się na różnych zjawiskach fizycznych, wykrywają różne rzeczy i potwierdzają się nawzajem, gdy się pokrywają, dlatego dojrzałe programy stosują obie, a nie wybierają tylko jednej.
Na krzywej P, F, odstępie między wykryciem usterki (P) a awarią funkcjonalną (F), ultradźwięki i termografia zazwyczaj zajmują różne punkty.
Dla usterek mechanicznych wywołanych tarciem i dla wyładowań elektrycznych ultradźwięki zwykle wykrywają wcześniej: tarcie generuje wysokoczęstotliwościowy dźwięk zanim pojawi się istotne ciepło, więc ostrzeżenie ultradźwiękowe może poprzedzać termiczne o tygodnie.
Termografia ma tendencję do wykrywania tej samej usterki mechanicznej później, gdy nazbiera się wystarczająco dużo ciepła, choć dla czysto rezystancyjnych usterek elektrycznych (poluzowane połączenie nagrzewające się pod obciążeniem) termografia może być najbardziej bezpośrednim i najwcześniejszym wskaźnikiem.
Praktyczne implikacje dotyczą sekwencjonowania: ultradźwięki (i analiza drgań) dla możliwie najwcześniejszego ostrzeżenia przy urządzeniach obrotowych, termografia do potwierdzenia i do obsługi domeny połączeń elektrycznych oraz temperatur powierzchniowych.
Wcześniejsze wykrycie oznacza dłuższy odstęp P, F, co daje więcej czasu na zaplanowanie naprawy zamiast reagowania na awarię, to cały ekonomiczny sens monitorowania stanu.
Weźmy pompę napędzaną silnikiem na miesięcznej trasie pomiarowej. Łożysko zaczyna zawodzić.
Ultradźwięki alarmują najpierw: na około cztery tygodnie przed awarią poziom ultradźwięków tarcia na łożysku wzrósł znacznie powyżej wartości bazowej, co skłania do sprawdzenia smarowania i zaplanowanej wymiany łożyska.
Termografia tego samego łożyska niczego szczególnego nie pokazuje aż do około tygodnia przed awarią, kiedy wreszcie robi się gorące, użyteczne potwierdzenie, ale z dużo krótszym zapasem czasu. Teraz weźmy dwa inne ustalenia na tej samej trasie.
Ultradźwięki lokalizują wyciek sprężonego powietrza na pobliskim kolektorze, którego termografia w ogóle nie zobaczy, ponieważ wyciek niemal nie zmienia temperatury, a mimo to ciągle marnuje energię.
Termografia tymczasem znajduje przeciążony wyłącznik w centrum sterowania silnikami, pracujący o 30 stopni cieplej niż sąsiednie, rozwijającą się usterkę elektryczną, której ultradźwięki, bez występującego jeszcze łuku, by nie wykryły.
Przykład pokazuje wzorzec: ultradźwięki wykryły wczesną usterkę mechaniczną i wyciek; termografia wykryła problem cieplny w instalacji elektrycznej. Każda z nich znalazła coś, czego druga nie wykryła, a razem objęły znacznie więcej niż każda z osobna.
Stosuj badanie ultradźwiękowe, gdy chcesz najwcześniejszego ostrzeżenia o tarciu i usterkach łożysk, gdy musisz znaleźć i zmierzyć wycieki sprężonego powietrza, gazu, pary lub próżni, przy sprawdzaniu przeciekania zaworów lub działania pułapek pary oraz do wykrywania wyładowań elektrycznych (łuk, korona, ścieżki) w aparaturze rozdzielczej z bezpiecznej odległości.
Stosuj termografię, gdy inspekcjonujesz połączenia elektryczne i obciążenia pod kątem gorących punktów, gdy potrzebujesz szybko przeskanować duży obszar lub wiele elementów, dla problemów z temperaturą powierzchni takimi jak przegrzewanie, zablokowany przepływ, niesprawne pułapki pary oraz uszkodzenia izolacji czy materiałów ogniotrwałych, oraz tam, gdzie udokumentowany obraz termiczny jest cennym dowodem.
Szczera odpowiedź dla większości programów niezawodnościowych to nie „która”, lecz „obie”, stosowane tam, gdzie każda jest najsilniejsza, i łączone z analizą drgań dla urządzeń obrotowych.
Techniki te pokrywają się na tyle, by się wzajemnie potwierdzać, i różnią się na tyle, by uzupełniać swoje ślepe pola; wybór tylko jednej pozostawia kategorię usterek bez monitoringu.
Obie techniki chronią czynnik dostępności w OEE, wykrywając rozwijające się usterki zanim spowodują nieplanowane awarie.
Każde łożysko złapane przez ultradźwięki z wyprzedzeniem o tygodnie i każde przegrzewające się połączenie wykryte przez termografię zanim zawiedzie to awaria, która się nie wydarzyła, przestoje uniknięte i zachowana dostępność.
Im wcześniejsze wykrycie, tym dłuższy czas na zaplanowanie naprawy, więc można ją wstawić w okres o niskim wpływie zamiast wymuszać awaryjne zatrzymanie. To ta sama logika niezawodności stojąca za dostępnością i niezawodnością: mniej nieoczekiwanych awarii oznacza wyższy czas pracy.
Monitorowanie stanu wspiera też strategię utrzymania opartego na stanie, gdzie działasz na podstawie rzeczywistych dowodów degradacji dostarczanych przez te techniki zamiast według stałego kalendarza, wykonując konserwację wtedy, gdy dane na to wskazują, co zapobiega awariom i unika niepotrzebnych interwencji.
Techniki monitorowania stanu mówią, że usterka się rozwija; Fabrico łączy to z kosztem produkcji wynikającym z braku działania.
Śledząc przyczyny przestojów i ich wpływ na bieżące OEE, pokazuje, które urządzenia rzeczywiście drenają dostępność, pomaga ukierunkować trasy ultradźwiękowe i termowizyjne tam, gdzie ochronią najwięcej produkcji, oraz potwierdza, że wczesne wykrycie usterek faktycznie zmniejszyło straty z nieplanowanych awarii w trendzie OEE.
Zarezerwuj demo, aby powiązać monitorowanie stanu z rzeczywistymi zyskami w dostępności.
Badanie ultradźwiękowe wykrywa wysokoczęstotliwościowe dźwięki powstałe przy tarciu, wyciekach i wyładowaniach; termografia wykrywa ciepło za pomocą kamery na podczerwień. Ultradźwięki nasłuchują najwcześniejszych symptomów mechanicznych i wycieków; termografia widzi problemy temperaturowe, zwłaszcza gorące punkty elektryczne. Wykrywają różne fizyczne symptomy i się uzupełniają.
Dla tarcia, zużycia łożysk i wycieków ultradźwięki zazwyczaj wykrywają wcześniej, ponieważ te zjawiska generują wysokoczęstotliwościowy dźwięk zanim pojawi się znaczące ciepło. Dla poluzowanych połączeń elektrycznych nagrzewających się pod obciążeniem termografia może być najwcześniejszym i najbardziej bezpośrednim wskaźnikiem. Użycie obu metod daje najszersze pokrycie wczesnego ostrzegania.
Generalnie nie, wyciek sprężonego powietrza generuje dużo ultradźwięków, ale prawie żadnej zmiany temperatury, więc jest w dużej mierze niewidoczny dla termografii. Badanie ultradźwiękowe jest standardowym narzędziem do lokalizacji i pomiaru wycieków sprężonego powietrza i gazów.
Dla większości programów niezawodnościowych, oba. Stosuj ultradźwięki do wczesnego wykrywania tarcia, wycieków i wyładowań elektrycznych; stosuj termografię do kontroli połączeń elektrycznych, temperatur powierzchni oraz szybkiego, szerokiego skanowania. Uzupełniają się nawzajem, a wiele programów dodaje analizę drgań dla sprzętu obrotowego.
Wykrywając rozwijające się usterki zanim spowodują nieplanowane awarie, chronią czynnik dostępności w OEE. Wcześniejsze wykrycie wydłuża czas potrzebny na zaplanowanie naprawy, dzięki czemu można je zrealizować w okresie o niskim wpływie zamiast wymuszać awaryjne zatrzymanie, co zmniejsza straty związane z przestojami.
Zaloguj
Blog
