Print

Detekce úniků stlačeného vzduchu pomocí akustické kamery

-- 07.10.2020

Uvažovali jste někdy o tom, že pro vypátrání místa úniku stlačeného vzduchu nezůstanete jen u detekce pomocí standardního ultrazvukového detektoru?

Po celá léta patří úniky stlačeného vzduchu mezi první položky, na něž se většinou zaměřujeme, když hledáme způsob, jak uspořit energii ve výrobním závodě. V průběhu let se metoda lokalizace úniku vyvíjela, a to od používání lidského ucha přes aplikaci mýdlových prostředků na potrubní spoje a hadice až k používání citlivých elektronických ultrazvukových nástrojů, jež operátorům umožní vypátrat a zaznamenat místa úniků. Nedávno byl vyvinut detekční způsob zvaný „akustické zobrazování“, který využívá zvukové a vizuální vstupy a skrývá potenciál ke snížení nákladů na výrobu stlačeného vzduchu a procesního plynu.

Historický vývoj detekce úniku ultrazvukem

Ultrazvuková detekce úniků a netěsností existuje již mnoho let. Od začátku si dodavatelé vybavení uvědomovali, že použití lidského ucha při hledání úniku naráží na mnohá omezení, zejména ve velmi hlučném průmyslovém prostředí. Hlasitý hluk z provozu v pozadí a legitimní použití stlačeného vzduchu v průmyslových závodech velmi rychle maskují jakýkoli slyšitelný zvuk vydávaný únikem, takže pátrání představuje téměř nemožný úkol, a to i během klidnějších období po večerech a o víkendech.

Už dávno bylo objeveno, že proud plynu pohybující se z jednoho tlaku na druhý vydává zvuk v ultrazvukovém frekvenčním spektru. Použitím elektronických směšovacích obvodů lze tento ultrazvukový „podpis“ snížit na frekvenční rozsah, který lidé slyší, ale současně je možno odfiltrovat obecný nízkofrekvenční průmyslový šum. Tímto způsobem mají operátoři ultrazvukových detektorů k dispozici „nadlidský“ sluch, který umožňuje snadno zaznamenat úniky plynu v hlučných továrních prostředích třeba i na stovky metrů.

Detekční metoda pro ultrazvukové přístroje by se dala přirovnat k metodě „zaměř a vystřel“, kdy je zapotřebí se směrovým snímacím zařízením zvuku mávat v prostoru, dokud přístroj něco v určitém směru nezaznamená. Operátor poté jde směrem, odkud zvuk přichází, přičemž signál sílí, jakmile se detektor blíží ke zdroji. Někdy je obtížné určit přesné místo úniku, i když se operátor nachází v těsné blízkosti místa úniku;  důvodem jsou různé přidružené faktory. Únik se může občas skrývat za ochrannou bariérou nebo je na nepřístupném místě. Jindy může být součástí komplexní sítě potrubí a hadic, což vyžaduje, aby se operátor pokusil vycítit netěsnost ve změti mnoha armatur, což někdy představuje bezpečnostní riziko. Odrazy a rušení z jiných ultrazvukových emisních zařízení mohou rovněž zcela vyrušit signál úniku, což ztěžuje přesnou lokalizaci.

Jakmile je nalezen zdroj zvuku, je únik zdokumentován i zaznamenán a lze odhadnout náklady na opravu, navíc jej opravářská četa může později znovu najít. Tento krok obvykle zahrnuje měření a zaznamenávání odečtených hodnot v decibelech ve stanovené vzdálenosti od úniku, označení místa papírovou visačkou a poté pořízení několika fotografií pro snazší nalezení místa během oprav. Jakmile je průzkum proveden, je vygenerována zpráva, v rámci které je proveden odhad celkového toku úniků, teoretický výpočet finančních nákladů, včetně zobrazení míst úniků prostřednictvím pořízených fotografií. Tento proces představuje dosti únavné cvičení, kdy operátor žongluje detektorem, kamerou, notebookem a svazkem visaček pokaždé, když je detekován únik, a pokud pracuje ve velkém podniku, často opakuje tyto úkony sto- i vícekrát denně.

Objevte a vyzkoušejte možnosti akustické ultrazvukové kamery

Účinnější způsob hledání a zaznamenávání úniků byl nedávno vyvinut společností Fluke Corp. Přístroj na detekci úniku nazvaný Sonic Industrial Imager ii900 používá videokameru k poskytování živého obrazu a řadu 64 různých směrových mikrofonů k vytvoření „tepelné mapy“ ultrazvukových emisí v horní části vizuálního displeje (viz obrázek 1). Tento přístroj je doslova ztělesněním starého moudra, že „jeden obrázek vydá za tisíc slov“. Mít k dispozici vizuální i zvukové zobrazení konkrétního úniku je nespornou výhodou během provádění detekce úniků.

V rámci používání akustické kamery operátor rovněž tzv. zaměřuje a střílí, ale v tomto případě se ultrazvukové vyzařování projevuje ve formě živého vysílání na monitoru videoobrazovky jako barevné místo, což napomáhá k mnohem rychlejší lokalizaci a identifikaci místa úniku. Jakmile se operátor přiblíží k místu úniku, je toto místo mnohem snadněji identifikováno, a to i v případech, že je zakryto ochranným krytem. Operátor je taktéž schopen zachytit a zobrazit úniky, k nimž se bez žebříku normálně nelze dostat. Pokud kontroluje prostor, ve kterém se nachází mnoho dalších zařízení, jež vysílají ultrazvukové signály, např. pracoviště broušení, kde je spousta současně provozovaných brusek poháněných stlačeným vzduchem, se únik zobrazuje jako stálé místo na obrazovce a nářadí bliká přerušovaně, takže je snadné tyto signály rozlišit. Odrazy, které mohou u typických detektorů zvuku způsobovat nutnost časově náročného běhání a lapání těch „správných“ signálů, lze snadno diferencovat, jelikož pohybem kamery ze strany na stranu se posouvá umístění odrazu, nikoli však zobrazení skutečného úniku.

Když operátor vezme akustickou ultrazvukovou kameru poprvé do ruky, bývá ohromen rychlostí, s níž je schopen detekovat a pozitivně identifikovat úniky. Vestavěná videokamera umožňuje snadné zaznamenání statického obrázku blízkého okolí nebo videa místa úniku, což je následně automaticky uloženo v paměti zařízení a zůstává k dispozici pro pozdější stažení. Zobrazovací software má schopnost automaticky měřit hladinu zvuku v decibelech a vzdálenost k místu úniku pomocí trigonometrického měření. Na základě těchto zadaných informací týkajících se konkrétního místa úniku je vypracována závěrečná zpráva, jejíž součástí je výpočet odhadovaného toku skrze tento únik. Jakmile je známa hodnota toku úniku včetně odhadované účinnosti systému stlačeného vzduchu a započtení cen za spotřebovanou energii podniku, jsou vypočteny celkové náklady všech zachycených úniků; výsledkem je automaticky generovaná finální zpráva o stavu úniků (tzv. LeakQ repor).

Jiné možné aplikace akustické kamery

Použití akustické kamery se neomezuje pouze na stlačený vzduch, jelikož i další zařízení v podniku generují ultrazvukové signály. Ultrazvukové detektory se běžně používají k detekci úniku dusíku, zemního plynu, páry a vakua. Kromě toho lze pomocí ultrazvukových detektorů odkrývat kavitaci čerpadla, hlučná ložiska a korónový výboj. Kamera ii900 disponuje laditelným kmitočtovým rozsahem, jenž může být použit pro lepší rozlišení různých typů emitorů v závislosti na charakteristikách zvukového signálu.

Když jsme poprvé chtěli vyzkoušet funkce a chování akustické kamery, použili jsme přístroj ii900 v malé servisní dílně, kde se nacházelo 10 pracovišť s nářadím poháněným stlačeným vzduchem; poté jsme vyhodnotili místní systém stlačeného vzduchu. Pozvaný operátor strávil na místě pouze 10 minut a během této krátké doby lokalizoval 12 různých míst úniku stlačeného vzduchu v celkovém množství asi 10 cfm (kubická stopa za minutu). Tyto úniky měly na svědomí přibližně 35 % průměrného průtoku této servisní dílny. Podle cen, které platí zákazník za spotřebovanou energii, byly celkové náklady na tyto snadno opravitelné úniky odhadnuty na 1 000 USD ročně. Pokud zákazník odstraní úniky, ušetří tyto náklady a získá nárok na další pomocný grant ve výši 1 500 USD, jenž pomůže s nákupem nového, účinnějšího vzduchového kompresoru. Tímto je možno získat cca 2 500 USD hned v prvním roce; stačí na to pouhých 10 minut práce s akustickou kamerou a následná oprava netrvající déle než dvě hodiny.

Druhý průzkum byl proveden během normální pracovní doby u malého výrobce součástek ze skleněných vláken. Tentokrát bylo během hodinového průzkumu identifikováno 51 míst úniku stlačeného vzduchu v celkovém množství asi 50 cfm. Současně byly identifikovány i dva úniky vakua. Celkové náklady na tyto úniky se odhadují na 6 300 USD za rok. Obzvlášť pozoruhodné je, že průzkum se zaměřením na úniky byl pomocí standardního ultrazvukového detektoru proveden přibližně jeden měsíc před námi prováděným průzkumem, a to včetně oprav nalezených míst. Přibližně polovina úniků zjištěných během průzkumu akustickou kamerou se rozvinula během 30denního období nebo nebyla při předchozí kontrole za použití standardního detektoru nalezena.

Průzkum odhalil mnoho úniků v místě rychlospojek a gumových hadic, které lze označit za nejčastější problémové oblasti v podnicích tohoto typu. Poté, co byly manažerům podniku představeny výsledky vizualizace úniků, byl okamžitě rozpoznán problém a začalo zkoumání různých variant řešení. Jednou z možností byla i změna dodavatele spojek a hadic, a to v celopodnikovém měřítku.

V průběhu provedených průzkumů se jasně prokázala vysoká hodnota výstupu akustické kamery. Na obrázku 2 je zřetelně vidět místo úniku jednoho regulátoru tlaku v baterii regulátorů. Takováto konfigurace zařízení ztěžuje práci při identifikaci zdroje úniku, pokud se provádí pomocí standardního ultrazvukového detektoru, avšak s použitím akustické kamery bylo místo úniku okamžitě odhaleno. Na obrázku 3 zase vidíme identifikaci místa úniku v regulátoru tlaku, který se nachází za ochrannou mříží, což by bylo obtížné provést se standardním detektorem, pokud by bylo zařízení v provozu.

Zkušenosti s ultrazvukovou akustickou kamerou dokazují, že zjišťování úniků v praxi je mnohem rychlejší a efektivnější ve srovnání se standardním detektorem. Jakmile jsou úniky vypátrány, lze je zřetelně identifikovat, zaznamenat a snadno rozlišit od šumu v pozadí, falešných odrazů či interferencí. Úniky, které se nacházejí na špatně dostupném potrubí či za ochranným krytem, je možno identifikovat, aniž by tím vznikla jakákoli bezpečnostní rizika. Finální protokol o provedených zkouškách můžete kdykoli pohodlně vygenerovat on-line na webových stránkách společnosti Fluke.

Ron Marshall je auditor společnosti Marshall Compressed Air Consulting, jež sídlí ve Winnipegu v provincii Manitoba v Kanadě. Problematikou energetické účinnosti systémů stlačeného vzduchu se zabývá již 25 let. Nejprve pracoval pro společnost, která se zaměřovala na podporu programů energetické účinnosti ve firmách, a poté si založil vlastní poradenskou společnost, jež provádí energetické audity na systémech stlačeného vzduchu, včetně detekce úniků, dále se zabývá školením na zvyšování povědomí o dané problematice a rovněž publikuje články na toto téma.


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Konference kvality 2020
2020-10-22 - 2020-10-22
Místo: Praha
Bezpečnost v průmyslu
2020-11-04 - 2020-11-04
Místo: Brno
EX prostředí 2020
2020-11-05 - 2020-11-05
Místo: Brno
Fórum údržby 2020
2020-12-01 - 2020-12-01
Místo: Praha

Katalog

Panasonic Electric Works Europe AG
Panasonic Electric Works Europe AG
Veveří 3163/111
616 00 Brno
tel. +420 541 217 001

Brady s.r.o
Brady s.r.o
Na Pantoch 18
831 06 Bratislava
tel. +421 2 3300 4862

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

ABB s.r.o.
ABB s.r.o.
Vyskočilova 1561/4a
14000 Praha 4
tel. +420739552216

všechny firmy
Reklama



Tematické newslettery






Anketa


Na horách/u moře
Na chalupě/chatě v tuzemsku
Co je to dovolená?

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   Partneři   |   Blogy   |   
Copyright © 2007-2020 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI