پتانسیل استفاده از نظارت بر انتشار آکوستیک برای پیش بینی خرابی بخاری کارتریج در یک صفحه چیست؟

بخاری داخلی کارتریج در یک صفحه تولید اغلب بدون هشدار می شکند، کل دسته ای از قطعات را خراب می کند و تولید را متوقف می کند. اما روند شکست به ندرت فوری است. یک بخاری در نزدیکی فرسودگی ممکن است سیگنال‌های استرس با فرکانس بالا ضعیف را مدت‌ها قبل از ایجاد ناپیوستگی الکتریکی منتشر کند. تغییرات میکروسکوپی در ساختار فلزی و سرامیکی باعث ایجاد اثر انگشت صوتی می شود که می تواند به عنوان نشانه های هشدار اولیه شناسایی و خوانده شود.

بخش در حال توسعه پشت مفهوم صفحه خرابی بخاری کارتریج مانیتور انتشار آکوستیک در حال ابداع روشی است که قابلیت اطمینان سیستم حرارتی در پرس های صنعتی با ارزش بالا ارزیابی می شود.

امضای آکوستیک مخفی تخریب بخاری
بخاری های کارتریجی در معرض تنش های حرارتی و الکتریکی بالایی هستند. با گذشت زمان، تخریب قابل اندازه گیری اجزای داخلی شروع می شود:

اکسیداسیون سیم مقاومت Ni{0}Cr

تکامل مرزهای دانه در هادی های فلزی

ریز-ترک خوردن عایق MgO

انبساط حرارتی دیفرانسیل اجزا

چنین فرآیندهایی هنگامی که ساختارهای مواد در مقیاس میکرو- خم می‌شوند و می‌شکنند، امواج تنش با فرکانس بالا تولید می‌کنند.

یک بخاری سالم از نظر آکوستیک بی صدا است. هنگامی که ساختارهای داخلی تحت فشار حرکت می کنند، یک بخاری رو به زوال شروع به تولید "پینگ" و "ترق" ضعیف اولتراسونیک می کند.

بخاری محو شکستگی خود را از نظر فیزیکی در محدوده فرکانسی بسیار بالاتر از شنوایی انسان اعلام می کند.

مبانی نظارت بر انتشار آکوستیک
نظارت توسط انتشار صوتی (AE) بر اساس تشخیص امواج الاستیک گذرا ایجاد شده توسط انتشار سریع انرژی در داخل مواد است.

برای کاربردهای هیتر صفحه ای، سنسورهای AE به طور کلی عبارتند از:

مبدل های پیزوالکتریک:

به قاب صفحه وصل شده است

در بلوک های ترمینال بخاری نصب شده است

در ساختارهای مطبوعاتی بزرگ توزیع شده است

این حسگرها معمولاً فرکانس‌هایی را در محدوده 20 کیلوهرتز تا 1 مگاهرتز تشخیص می‌دهند و رویدادهای مکانیکی کوچکی را دنبال می‌کنند که ممکن است نشانه‌ای از آسیب در مراحل اولیه باشد.

مانیتورینگ AE با پایش ارتعاشی که حرکت حجیم را اندازه گیری می کند، متفاوت است، زیرا وقوع موضعی شروع و انتشار شکستگی را اندازه گیری می کند.

تشخیص مکانیسم شکست از طریق انتشار صوتی
زوال سیم نیکروم
همانطور که سیم مقاومت داخل بخاری کارتریج گرم می شود و اکسید می شود:

ساختار دانه ناپایدار است

هات اسپات ها به صورت محلی توسعه می یابند

رویدادهای توسعه میکرو- اتفاق می‌افتد

انتقال‌ها «پینگ‌های» آکوستیک مشخصی را ایجاد می‌کنند که با کاهش ناگهانی استرس در سطح میکروسکوپی مرتبط است.

تخریب عایق اکسید منیزیم
عایق MgO اطراف سیم بخاری رسانایی حرارتی بسیار خوبی دارد اما با چرخه حرارتی مکرر شکننده است.

با افزایش تنش:

ریزترک ها در زمینه سرامیکی ایجاد می شوند.

انفجارهای صوتی باند پهن انتشار ترک

تداوم ساختار داخلی به تدریج کاهش می یابد

این رویدادها به صورت الگوهای ترقه در طیف گسیل شنوایی ظاهر می شوند.

استرس پایانه و رابط
تنش مکانیکی در پایانه های بخاری و رابط های نصب نیز می تواند باعث فعالیت صوتی شود زیرا چرخه های انبساط حرارتی منجر به خستگی موضعی می شود.

معماری سیستم و قرار دادن سنسور
برای اینکه یک سیستم صفحه خرابی بخاری کارتریج مانیتور انتشار صوتی موفق باشد، سنسورها باید به طور استراتژیک قرار گیرند.

مکان های رایج برای نصب عبارتند از:

قاب بشقاب

درگاه های ورودی بخاری

جعبه های برق

سازه های پشتیبانی باربر

اغلب سنسورهای متعددی برای مثلث بندی منابع سیگنال و جداسازی مناطق خاصی از بخاری ها استفاده می شود.

این اجازه می دهد تا بسیاری از بخاری های کارتریج به طور همزمان در یک مجموعه صفحه نظارت شوند.

پردازش سیگنال و تفسیر هوش مصنوعی
داده های انتشار آکوستیک خام پیچیده است و اغلب تحت تأثیر منابع نویز صنعتی مانند:

پرس هیدرولیک

سیستم های تحریک مکانیکی

صدای انبساط حرارتی

منابع ارتعاش خارجی

مدل‌های مبتنی بر هوش مصنوعی{0}}روی پروفایل‌های صوتی پایه سیستم‌های سالم برای استخراج سیگنال‌های مهم آموزش داده شده‌اند.

مراحل اصلی عبارتند از:

بررسی آکوستیک - خط پایه
امضای شنوایی مرجع در طول عملیات عادی اندازه گیری می شود. این بیان می کند:

طیف نویز پس زمینه عادی

سیگنال های صوتی عملیاتی مورد انتظار است

اثر انگشت آکوستیک برای ماشین ها

تشخیص الگو و طبقه بندی
داده های آموزش مدل یادگیری ماشین برای شناسایی:

تغییرات کوچک از پایه

الگوهای کوچک{0}}رویداد مکرر

تغییرات فرکانس مربوط به تخریب

ترکیدن-مثل انتشارات مرتبط با انتشار شکستگی

تنوع ساختاری و عملیاتی معمولاً به یک مجموعه داده آموزشی برای هر پیکربندی ماشین نیاز دارد.

امکان ارائه هشدار اولیه
مزیت کلیدی نظارت بر انتشار صوتی، تشخیص پیش سازهای خرابی مدت ها قبل از شکست الکتریکی است.

اولین علائم ممکن است این باشد:

افزایش فراوانی رویدادها در باند اولتراسونیک.

افزایش آهسته سطوح انرژی صوتی

ویژگی های طیفی جدید ظاهر می شود

خوشه‌بندی سیگنال‌ها در برخی مناطق بخاری محلی است

این برنامه‌های تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده را امکان‌پذیر می‌سازد که در آن تعویض بخاری قبل از خرابی فاجعه‌بار برنامه‌ریزی شده است.

مزایا در مقابل تکنیک های نظارت سنتی
نظارت بر بخاری های معمولی بر اساس موارد زیر است:

اندازه گیری مقاومت

مانیتورینگ دمای سطح

تست های تداوم الکتریسیته

رویکردها اغلب شکست را در مرحله نهایی یا اطراف آن تشخیص می دهند.

در مقایسه با دستگاه های انتشار صوتی که ارائه می دهند:

تشخیص زودهنگام زوال مکانیکی

نصب بدون تهاجم

مانیتورینگ چند نقطه ای مداوم

حساسیت به تغییرات کوچک در ماده

این یک پنجره پیش بینی شده بسیار طولانی تر برای برنامه ریزی تعمیر و نگهداری می دهد.

مشکلات اجرایی
پتانسیل فوق العاده است، اما موانع قابل توجهی برای غلبه بر وجود دارد:

کالیبراسیون برای دستگاه
هر سیستم صفحه ای رفتار صوتی خود را به عنوان تابعی از موارد زیر دارد:

تفاوت های هندسی

مواد تشکیل دهنده-

گزینه های نصب

محیط های عملیاتی

این نیاز به آموزش پایه خاصی برای هر نصب دارد.

تمایز نویز
محیط های صنعتی زمینه های آکوستیک متنوعی را نشان می دهند. بنابراین فیلتر کردن موثر و طبقه بندی هوش مصنوعی برای جلوگیری از مثبت کاذب ضروری است.

کیفیت کوپلینگ سنسور
حسگرها باید به درستی به ساختار متصل شوند و به صورت مکانیکی جفت شوند تا سیگنال ها را به طور دقیق دریافت کنند.

کاربردهای صنعتی و چشم انداز آینده
نظارت از طریق انتشار آکوستیک برای موارد زیر بسیار مهم است:

سیستم های پرس حرارتی با ارزش بالا

تجهیزات ساخت نیمه هادی ها

پرس های کیور کامپوزیت هوافضا

خطوط تولید مستمر با تحمل بسیار کم در زمان توقف

با مدل‌های بهبودیافته هوش مصنوعی، نظارت صوتی باید به بخشی از سیستم‌های کنترل صفحه معمولی تبدیل شود.

سیستم های آینده می تواند شامل موارد زیر باشد:

شبکه های حسگر AE تعبیه شده

تجزیه و تحلیل مبتنی بر ابر زمان واقعی.

داشبورد پیش بینی تعمیر و نگهداری

دوقلوهای دیجیتال برای خراب شدن بخاری: چند-فیزیک

خلاصه
تکنیک انتشار آکوستیک یک رویکرد مناسب برای تشخیص زودهنگام تخریب بخاری کارتریج در صفحات صنعتی ارائه می دهد. این دستگاه امواج تنش با فرکانس بالا را{1}}که توسط رویدادهای خرابی مواد میکروسکوپی تولید می‌شود، ضبط می‌کند و می‌تواند سیگنال‌های نزدیک شدن به فرسودگی را قبل از وقوع خرابی الکتریکی تشخیص دهد.

صفحه خرابی بخاری کارتریج مانیتور انتشار صوتی حرکتی از تعمیر و نگهداری واکنشی به تشخیص پیش بینی است که در آن رفتار مواد به طور مداوم در زمان واقعی نظارت می شود. بخاری‌های کارتریج، که قبلاً تصور می‌شد عناصر بی‌صدا و مستعد خرابی-می‌باشند، ممکن است به زودی با دستگاه‌های حسگر اولتراسونیک دائماً "شنیده شوند".

نظارت بر انتشار آکوستیک ممکن است به گوشی پزشکی برای سیستم‌های حرارتی صنعتی تبدیل شود، که به اولین نشانه‌های ضعیف خرابی بخاری گوش می‌دهد و به جای تحمیل، امکان برنامه‌ریزی تعمیرات را فراهم می‌کند. آینده تعمیر و نگهداری پیش بینی شده بیشتر و بیشتر در مورد هنر گوش دادن است.