Využitie ultrazvukovej kamery na zistenie možností úspor - Fluke ii900 a ii910

Stlačený vzduch integrujú do svojho procesu mnohé oblasti priemyslu a výroby. Pre všetky tieto podniky je dôležitá správna údržba systémov stlačeného vzduchu. Úniky stlačeného vzduchu na seba okrem iného upozorňujú zvukom, ale nie vždy je takýto zvuk ľahko detekovateľný, či už z hľadiska jeho frekvencie alebo prístupnosti k jednotlivým častiam zariadenia.

Kamery Fluke ii900 a 910 premieňajú zvukové vlny na obraz. V reálnom čase tak možno rýchlo a správne detekovať netesnosti (v porovnaní s tradičnými spôsobmi sa pravdepodobnosť ich nájdenia zvyšuje 5-10-krát) a odstrániť závady, čo v dôslednom efekte prináša značné úspory energií a financií.

Ako akustické zobrazovacie kamery Fluke ii900 a ii910 detekujú úniky?

Keď dôjde k netesnosti v tlakovom systéme, unikajúce molekuly plynu (vzduchu) spôsobia turbulenciu, ktorá je príčinou rýchlych zmien tlaku a rýchlosti prúdenia. Tieto zmeny sú prenášané ako zvukové vlny.

Priemyselná akustická kamera Fluke ii900 a presná akustická kamera Fluke ii910 používajú 64 mikrofónov usporiadaných do špecifického tvaru matice v prednej časti prístrojov. Kamery ii900/ii910 sú uprostred tejto matice vybavené kamerou optickou, pre snímanie obrazu scény. Na generovanie zvukovej mapy alebo obrazu zdrojov zvuku sa využívajú pokročilé výpočtové algoritmy. Takto vygenerovaná zvuková mapa je prekrytá cez obraz zaberanej scény tak, aby bolo jasne identifikované miesto s najvyššou intenzitou zvuku. V závislosti od polohy zdroja zvuku v zornom poli ii900/ii910 je zvuk prijímaný každým mikrofónom mierne odlišným spôsobom. Časové rozdiely medzi mikrofónmi umožňujú lokalizovať presne polohu zdroja zvuku. Ak zvuk prichádza z pravej strany zariadenia, mikrofóny na pravej strane poľa prijmú zvuk o zlomok sekundy skôr ako mikrofóny na ľavej strane. Akustické zobrazovacie kamery Fluke ii900 a ii910 zobrazia obraz pre tento zvuk na pravej strane obrazovky.

Vzdialenosť medzi únikom a meracím zariadením a uhol merania sú podstatné faktory, ktoré prispievajú k účinnosti ultrazvukových senzorov:

Po prvé, vysokofrekvenčný zvuk je rýchlo utlmený atmosférickou absorpciou.

Po druhé, hladina akustického tlaku vyvolaná únikom stlačeného vzduchu sa mení s uhlom merania.  Navyše je známe, že hlučné prostredia znižujú výkon úzkopásmových ultrazvukových senzorov.

Stlačený vzduch unikajúci do okolitej atmosféry vytvára širokopásmový šum ako v počuteľnom, tak v ultrazvukovom frekvenčnom rozsahu. V priemyselných systémoch stlačeného vzduchu sú úzkopásmové (stredovo okolo 40 kHz) ultrazvukové snímače široko používaným nástrojom na lokalizáciu únikov. Použitie úzkopásmového ultrazvukového snímača však prináša určité obmedzenia.

Použitie širokopásmovej detekcie pomocou mikrofónov v kamerách Fluke ii900/ii910, ktoré pracujú ako v počuteľnom, tak aj ultrazvukovom frekvenčnom rozsahu, umožňuje kompenzovať uvedené obmedzenia. Táto flexibilita vo frekvenčnom rozsahu zvyšuje robustnosť systému detekcie netesností.

Index kvantifikácie miery úniku

Akustické kamery Fluke ii900 a ii910 poskytujú odhad prietoku v mieste úniku na základe zachytených akustických dát. Algoritmy prietoku boli navrhnuté na základe výsledkov laboratórnych meraní, ktoré boli vykonané v semi-bezodrazovej komore. Vzhľadom na rôzne akustické charakteristiky každého typu úniku preto existuje pre každý typ úniku jeden algoritmus predpovede prietoku. Algoritmy odhadu prietoku teda fungujú po fáze klasifikácie. Predpokladaná rýchlosť prietoku typu úniku sa potom prevedie na index kvantifikácie rýchlosti úniku (LRQ). Hodnota LRQ nadobúda hodnoty medzi 0 a 10. Vyššia hodnota LRQ indikuje väčší prietok v mieste úniku a možno ju považovať za návrh na opravu.

Frekvenčné spektrá získané z vykonaných štúdií ukazujú, že čím väčšie sú prietoky v mieste úniku, tým viac rastie energia na frekvenciách nad 50 kHz.

Pre priemyselné závody a zariadenia sú systémy stlačeného vzduchu, plynu a vákua životne dôležitým zdrojom premenenej energie. Na druhej strane sú tieto systémy zdrojom najväčších strát energie.

Napriek tomu je mnoho systémov so stlačeným vzduchom, plynom a vákuom ohrozených opotrebovaním a zlými postupmi údržby, ktoré prispievajú k najväčšiemu plytvaniu zo všetkých – všadeprítomným netesnostiam. Tieto úniky môžu byť ukryté za strojmi, v miestach pripojenia, nad hlavou v pevných potrubiach alebo v prasknutých potrubiach alebo opotrebovaných hadiciach. Straty sa rýchlo hromadia a to môže dokonca viesť k prostojom.

Mnoho závodov a zariadení nemá program detekcie únikov. Nájsť a opraviť úniky nie je jednoduché. Kvantifikácia množstva uniknutého vzduchu a určenie nákladov si vyžaduje energetických špecialistov alebo konzultantov, ktorí používajú energetické analyzátory a záznamníky na audit vzduchových systémov. Systematické výpočty ročných úspor nákladov na odstránenie únikov môžu byť dobrým obchodným dôvodom na pokračovanie v takomto projekte.

Energetické audity systémov stlačeného vzduchu sa často vykonávajú prostredníctvom partnerských firiem. Ich jediným cieľom je dlhodobá spolupráca …

Ďalšou metódou na nájdenie únikov stlačeného vzduchu je použitie ultrazvukového detektora úniku. Táto metóda vyžaduje vysokoškoleného pracovníka a značné množstvo času na lokalizáciu všetkých únikov. Malé úniky môžu byť pre ľudské ucho obzvlášť ťažko počuteľné, a nie všetky úniky sú v ľahko prístupných oblastiach.

Na manažéra údržby jednej veľkej nemenovanej automobilky urobila veľký dojem schopnosť ii900 nájsť aj tie najmenšie netesnosti. hovoriť "Malé úniky je veľmi ťažké nájsť. Všimol som si, že ii900 zistila nejaké netesnosti, ktoré by sme nikdy nenašli, keby sme na ne nastriekali mydlovú vodu."našli sme jeden únik na vzduchovom potrubí v lakovni, ktorý sme nemohli cítiť, keď sme ho obkolesili rukou, ani nepočuli, ale bol to zjavný únik, ktorý tam bol už nejaký čas"