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UE超聲波解決方案（LNG）
一、LNG行業(yè)現(xiàn)狀
隨著我國能源政策的改變，天然氣作為一種綠色、高效能源，正急劇替代其他能源，成為工業(yè)、交通業(yè)及城市居民日常生活能源的主導(dǎo)。為了減少儲(chǔ)運(yùn)空間和成本，將常壓下氣態(tài)的天然氣冷卻至-162℃從而凝結(jié)形成低溫液態(tài)流體LNG（液化天然氣，體積比為628：1）。LNG的主要成分是甲烷，同時(shí)還含有微量的乙烷、丙烷、氮及通常在天然氣中存在的其他成分。LNG具有熱值大、性能高等特點(diǎn)，充分利用LNG符合國家的能源規(guī)劃戰(zhàn)略。
LNG的產(chǎn)業(yè)鏈包括：天然氣從氣田開采出來，經(jīng)過處理，液化，航運(yùn)，接收和再氣化等環(huán)節(jié),最終運(yùn)至終端用戶。液化過程能凈化天然氣，除去其中氧氣，二氧化碳，硫化物和水。
在LNG的所有運(yùn)行環(huán)節(jié)中，由于天然氣的易燃易爆性能，安全是考慮的第一因素。因此，設(shè)備的狀態(tài)檢測(cè)在每個(gè)環(huán)節(jié)中都是非常重要的。目前LNG設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)的手段主要包括：紅外檢測(cè)，振動(dòng)分析，在線檢測(cè)等。
美國UE SYSTEMS公司的超聲波檢測(cè)系統(tǒng)作為狀態(tài)檢測(cè)的另一種手段，可以普遍應(yīng)用于LNG行業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)。
二、UE超聲波技術(shù)
超聲波技術(shù)主要關(guān)注的聲波，它超出了人耳的感知的范圍。人類可以聽到的聲音的平均上限是16,500 Hz。盡管有些人聽覺的上限是21,000Hz，而超聲波技術(shù)主要關(guān)注的是頻率超過20,000Hz的聲波。20,000Hz也可以表示為20 kHz或20千Hz。1千Hz等于1,000Hz。
超聲波是一種高頻率，短波的信號(hào)，不同于那些可聽到的或低頻的聲音，在傳播相同距離時(shí)，后者耗費(fèi)的聲音能量比前者更少。(Fig. A)
Ultraprobe使用的超聲波技術(shù)通常指空中超聲波。主要是指在空氣中傳播或接收超聲波，而不需要其它形式的聲音傳播媒介。
任何形式的摩擦都能產(chǎn)生超聲波的成分。例如你將拇指擦過食指，也會(huì)產(chǎn)生在超聲波范圍內(nèi)的信號(hào)。可能你能夠聽到他們摩擦產(chǎn)生的極輕微的聲音，但通過Ultraprobe你可以聽到大而清晰的聲音。
聲音變大的原因是Ultraprobe將接收到的超聲波信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成人耳能聽到范圍。由于超聲波相對(duì)的低幅度的性質(zhì)，放大是一個(gè)很好的方法。
盡管很多運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備都能產(chǎn)生明顯能夠聽到的聲音，但其產(chǎn)生的超聲波成分對(duì)我們來說更為重要。在預(yù)防保養(yǎng)中，人們常通過一些常用工具來收聽軸承的聲音以確認(rèn)其狀態(tài)，由于人能聽到的僅僅是信號(hào)中耳朵能感知的部分，這樣對(duì)于軸承的狀態(tài)診斷常是粗略的。因?yàn)樗荒軐?duì)超聲波范圍內(nèi)的細(xì)微的變化進(jìn)行分析。通過這種方法判斷而確認(rèn)損壞的軸承常需要立即更換。而超聲波方法可以進(jìn)行預(yù)測(cè)性的診斷，當(dāng)超聲波范圍內(nèi)的變化被檢測(cè)到，它給人們還留有計(jì)劃確定保養(yǎng)的時(shí)間。在泄漏檢測(cè)方面，超聲波可以快速準(zhǔn)確的定位各種類型的泄漏。由于超聲波是一種短波信號(hào)，在泄漏位置可以接收到最大和最清晰的信號(hào)。在工廠嘈雜環(huán)境中，超聲波的這一特性顯得尤為重要。
工廠中大多數(shù)的環(huán)境噪音會(huì)嚴(yán)重干擾泄漏產(chǎn)生的低頻聲音，進(jìn)而使人耳可聽的泄漏檢測(cè)方法失效。而Ultraprobe只接收泄漏產(chǎn)生的超聲波，通過掃描測(cè)試區(qū)域，可以快速定位泄漏。
電氣放電如電弧，電痕和電暈會(huì)產(chǎn)生超聲波信號(hào)，通過Ultraprobe可以在類似工廠嘈雜環(huán)境中，像泄漏檢測(cè)那樣快速的發(fā)現(xiàn)潛在故障。
三、基于超聲波技術(shù)的軸承和一般機(jī)械故障檢測(cè)
描述：
機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生范圍廣泛的聲音, ULTRAPROBE僅專注于接收其中的高頻短波部分，并探測(cè)其聲幅和音質(zhì)的細(xì)微變化。通過“外差法”將接收到的超聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為人耳可聽范圍內(nèi)的聲音信號(hào)，這樣就可以通過觀察儀表，用耳機(jī)收聽，進(jìn)而對(duì)機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
利用ULTRAPROBE超聲波檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：
1. 先于紅外和振動(dòng)技術(shù)，檢測(cè)到早期的故障狀態(tài)。
2. 應(yīng)用廣泛，包括任何種類的高速和低速軸承。
3. 超聲波是一種高頻短波信號(hào)，可以過濾掉大部分環(huán)境噪音。
4. 檢測(cè)方法簡單而實(shí)用，僅需少量培訓(xùn)。
5. 可以記錄數(shù)據(jù)，并和電腦相連，可以進(jìn)行趨勢(shì)分析。
6. 儀器配有專用接口，可以和振動(dòng)分析技術(shù)相結(jié)合使用。
超聲波軸承監(jiān)測(cè)
檢測(cè)內(nèi)容
1. 早期失效狀態(tài)
2. 軸承表面摩擦腐蝕
3. 軸承過度潤滑
4. 軸承潤滑短缺
軸承故障模式
根據(jù)NASA（美國國家航空和宇宙航行局）的研究結(jié)果，超聲波監(jiān)測(cè)可以提供早期的軸承故障預(yù)警，并且已經(jīng)建立各階段的軸承故障模式：
超過基線8dB表明預(yù)故障或潤滑短缺
12dB表明各種故障模式已經(jīng)開始
16dB表明進(jìn)一步的故障狀態(tài)
35-50dB增加表明已經(jīng)進(jìn)入災(zāi)難性故障階段
檢測(cè)方法
比較法：如果有同一類型的多個(gè)軸承，這些軸承就可以放在一起比較。用同一種測(cè)試方法或從同一個(gè)角度來檢測(cè)每一個(gè)軸承。分析分貝值和聲音強(qiáng)度的變化。
歷史法：在一定時(shí)期內(nèi)，記錄并比較同一軸承不同時(shí)期歷史趨勢(shì)，進(jìn)而進(jìn)行分析。
檢測(cè)軸承失效
用比較法和歷史法對(duì)軸承進(jìn)行檢測(cè)。使用歷史法時(shí)，如果分貝值超過基線12分貝，并伴有音質(zhì)的變化，則表明軸承進(jìn)入早期的失效階段。軸承缺潤滑常表現(xiàn)為超過基線值8分貝，并伴有很大的“沙沙聲”。如果懷疑是缺潤滑，可以在加注潤滑油的同時(shí)，觀察儀表的變化。一次加少量的潤滑油直到分貝值水平降低至基線值，或者在加潤滑油的同時(shí)，使用Ultraprobe 201油脂盒進(jìn)行收聽。如果讀數(shù)水平持續(xù)很高且沒有降低的趨勢(shì)，可以考慮軸承進(jìn)入失效模式并且需要經(jīng)常檢測(cè)。
缺少潤滑
為了避免缺油，請(qǐng)注意以下事項(xiàng)：
1. 由于軸承潤滑油膜的減少，聲音強(qiáng)度值將增加，如果分貝值超過基線8分貝且伴有一致的“沙沙聲”，可以認(rèn)為是缺油。
2. 在加潤滑脂過程中，保證適當(dāng)?shù)牧渴狗重愔档扔诨鶞?zhǔn)值。注意：一些潤滑脂需要一定時(shí)間才能充分的覆蓋軸承的表面，請(qǐng)每次加入適量的潤滑脂。
過度潤滑
軸承失效的一個(gè)常見原因是過度潤滑。潤滑過度產(chǎn)生的壓力經(jīng)常損壞軸承的密封，或引起軸承的過熱而產(chǎn)生壓力和缺陷。避免過度潤滑：
1. 如果讀數(shù)維持在基線值上且音質(zhì)良好，請(qǐng)不要加潤滑脂。
2. 潤滑過程中，盡可能使用適量的潤滑脂使讀數(shù)回到基準(zhǔn)值。
3. 如上所述，注意：一些潤滑劑需要時(shí)間覆蓋軸承表面，請(qǐng)每次加入適量的潤滑脂。
低速軸承
用超聲波傳感器可以監(jiān)測(cè)低速軸承（低于200RPM）。由于靈敏度范圍和頻率的可調(diào)，可以收聽到軸承的音質(zhì)。對(duì)于極端低速軸承（低于25RPM），常需要不考慮讀數(shù)的具體值，僅僅收聽音質(zhì)的不同。在這種極端條件下，通常是大型軸承并且用高粘性的潤滑脂。常常僅能夠接收到低程度的聲音信號(hào)，因?yàn)闈櫥瑫?huì)吸收大部分的聲音能量。如果高程度音或“渣渣音”被聽見，這將表明軸承失效的發(fā)生。
頻譜分析
在收聽聲音信號(hào)的同時(shí)，通過UE公司的頻譜分析軟件還可以對(duì)儀器記錄的聲音信號(hào)進(jìn)行頻譜和時(shí)域分析。
軸承良好狀態(tài)下頻譜圖 軸承失效狀態(tài)下的頻譜圖
一般機(jī)械故障解答
當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備由于部件磨損、損壞或位置不正而開始失效時(shí)，超聲波信號(hào)的變化就會(huì)產(chǎn)生。通過監(jiān)測(cè)聲音模式的改變可以節(jié)省診斷問題的時(shí)間和預(yù)算。因此，關(guān)鍵設(shè)備的超聲波監(jiān)測(cè)歷史可以避免無計(jì)劃的停機(jī)。如果設(shè)備可能在現(xiàn)場失效，對(duì)其進(jìn)行分析，用超聲波傳感器對(duì)于狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的問題解決是非常有幫助的。
壓縮機(jī)好的閥門 壓縮機(jī)問題閥門
在齒輪箱檢測(cè)中，在脫齒之前會(huì)檢測(cè)到
異常的咔嗒聲，需要了解正常狀況下齒輪的聲
音。 齒輪脫齒頻譜圖
UE還可以通過在機(jī)械上安裝超聲波探頭或延長電纜對(duì)一些無法直接接觸的情況進(jìn)行檢測(cè)。
四、泄漏檢測(cè)
1. 簡述
目前，工業(yè)上和生活中均大量用到用于儲(chǔ)存和輸送壓縮氣體的壓力容器，如氣缸、氣罐、煤氣管道、閥們等。由于各種原因，容器會(huì)產(chǎn)生漏孔從而發(fā)生氣體泄漏。據(jù)估計(jì)，工業(yè)上由于泄漏而損失掉的壓縮氣體平均占到40%左右。泄漏不但會(huì)造成能源的浪費(fèi)，而且如果是有害氣體的話，還會(huì)對(duì)空氣造成污染。因此，準(zhǔn)確地判斷和定位產(chǎn)生泄漏的位置，對(duì)于提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和節(jié)約能源具有重大的意義。
傳統(tǒng)的泄漏檢測(cè)方法如絕對(duì)壓力法、壓差法、氣泡法等，操作復(fù)雜并且對(duì)技術(shù)人員要求較高，而且不具有實(shí)時(shí)性。目前，工業(yè)上廣泛利用泄漏產(chǎn)生超聲波的原理來進(jìn)行泄漏檢測(cè)。利用超聲波檢測(cè)氣體泄漏位置，不僅方法簡單，而且準(zhǔn)確可靠。
如果一個(gè)容器內(nèi)充滿氣體，當(dāng)其內(nèi)部壓強(qiáng)大于外部壓強(qiáng)時(shí)，由于內(nèi)外壓差較大，一旦容器有漏孔，氣體就會(huì)從漏孔沖出。當(dāng)漏孔尺寸較小且雷諾數(shù)較高時(shí)，沖出氣體就會(huì)形成湍流，湍流在漏孔附近會(huì)產(chǎn)生一定頻率的聲波。聲波振動(dòng)的頻率與漏孔尺寸有關(guān)，漏孔較大時(shí)人耳可聽到漏氣聲，漏孔很小且聲波頻率大于20kHz時(shí)，人耳就聽不到了，但它們能在空氣中傳播，被稱作空載超聲波。超聲波是高頻短波信號(hào)，其強(qiáng)度隨著離開聲源(漏孔)距離的增加而迅速衰減。因此超聲波被認(rèn)為是一種方向性很強(qiáng)的信號(hào)，用此信號(hào)判斷泄漏位置相當(dāng)簡單。
2. 泄漏檢測(cè)方法
1) 壓力泄漏
2) 真空泄漏
3. 泄漏的種類
1) 點(diǎn)源泄漏
2) 邊緣泄漏
3) 齒縫邊泄漏
4. 檢測(cè)內(nèi)容：
1) 一般管道泄漏
2) 閥門內(nèi)漏
3) 流體流向
4) 管道阻塞
5) 疏水閥
5. 超聲波檢測(cè)儀器精度：
1) 在15.24m范圍內(nèi)探測(cè)到直徑為0.127 mm的泄漏 @ 5 psi (0.34 bar)
2) 臨界值：1 x 10-2 std. cc/sec to 1 x 10-3 std. cc/sec
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