Wat is Ultrasound?
Ultrasound is vergelijkbaar met de dynamische druk die het menselijk oor kan horen als hoorbaar geluid, maar treedt op bij frequenties van 20 kHz tot 100 kHz. Ver boven het hoorbare bereik van de mens. Het bereik van het menselijk gehoor bedraagt gemiddeld van 20 Hz tot 16 á 20 kHz.
Alle inbedrijf zijnde ‘rotating’ equipment, druk- of vacuümlekkages en ‘statische’ elektrische systemen produceren een breed spectrum aan ultrasound geluid door onder andere frictie, impact, turbulentie, elektrische ontlading.
Wat is ultrasound onderzoek?
Ultrasound onderzoek is een niet-destructieve onderzoekmethode welke gericht is op het meten en registreren van hoogfrequente geluidsgolven die geproduceerd worden door het equipment. De hoogfrequente ultrasone componenten hebben van nature een extreem korte golfvorm en zijn hierdoor sterk richting gevoelig. Het is daarom relatief eenvoudig om de exacte locatie van deze signalen vast te stellen en deze te scheiden van achtergrondgeluiden van de overige inbedrijf zijnde equipment.
Frictie en impact zijn bijverschijnselen van mechanische equipment. Een kogellager ondervindt bijvoorbeeld frictie als de as en de kogels ronddraaien. Indien de frictie toeneemt, bijvoorbeeld door onbalans zal het lager extra belast worden. Met als gevolg lager schade en het ongepland stoppen van het equipment.
Elektrische deelontladingen, vonkvorming en corona kunnen optreden in elektrische installaties en veroorzaken ionisatie. Dit verstoort de omliggende luchtmoleculen waardoor hoogfrequente geluiden worden opgewekt. Met Ultrasound inspectie kan de emissie van deze hoogfrequente geluiden gedetecteerd worden.
De specifieke geluidskwaliteit van elke type emissie wordt hoorbaar gemaakt (koptelefoon) en de intensiteit wordt zichtbaar gemaakt op het display van de Ultrasound analyse apparatuur. Met behulp van geavanceerde Fast Fourier Transfer spectrum & Time Series analyse worden de opgenomen geluiden geanalyseerd op afwijkingen. De bevindingen worden gerapporteerd in een inspectierapport.
Waarom Ultrasound onderzoek?
Wanneer elektrische toestellen zoals transformatoren, schakelinrichtingen, isolatoren, scheiders etc. in functie weigeren kunnen de gevolgen catastrofaal zijn. Dit geldt zowel voor industriële installaties als voor energie transmissie- en distributiesystemen. Met de inzet van ultrasound inspectie kunnen bijvoorbeeld arcing, tracking, corona verschijnselen, lekdetectie en mechanische losheid tijdig geconstateerd worden. Zo is het mogelijk adequaat te handelen binnen de geplande tijd.
Normaal gezien maakt elektrische equipment geen geluid. Hoewel sommige equipment zoals een transformator een geluid produceert van 50Hz of 60Hz (humming) of een constant mechanisch geluid afgeeft. Indien er beginnende elektrische ontladingen optreden wordt de omringende lucht geïoniseerd , waarbij turbulentie (geluid) wordt geproduceerd. Met behulp van Airborne Ultrasound inspectie kan deze turbulentie gedetecteerd worden en kunnen vanuit dit principe elektrische problemen worden getraceerd.
Elektrotechnische equipment en apparatuur kunnen dan ook perfect met behulp van ultrasound gecontroleerd worden op de aanwezigheid van o.a.:
- Corona (boven de 1kV)
- Tracking (vonkontlading)
- Partial discharge (deelontlading)
- Arcing (vonkvorming)
- Lekdetectie (van bv. perslucht)
- Mechanische vibraties (transformatoren)
Corona
Een elektrische ontlading rond geleiders van 1kV of meer, waarbij de omringende lucht wordt geïoniseerd (vormt een blauwe of paarse gloed) en er Ozon gevormd wordt. Ozon geleidt elektrische stroom en kan een direct pad naar aarde creëren, wat rampzalige gevolgen kan hebben in met name gesloten schakelinrichtingen. Corona produceert ook stikstof, dat in combinatie met vocht salpeterzuur vormt. Dit zuur tast het isolerend materiaal, evenals de metalen onderdelen, verder aan. Dit introduceert extra thermische problemen.
Tracking
Vaak ook aangeduid als ‘arcing (vonkontlading)’. Tracking volgt het pad van beschadigde isolatie. Elektriciteit volgt het traject naar aarde door gebruik te maken van vuil en andere verontreinigingen totdat het een punt van overslag bereikt.
Partial discharge
Een elektrische ontlading of vonk die binnen een hoog-voltage isolatiesysteem optreedt. De ontlading overbrugt slechts een deel van de kloof tussen twee geladen oppervlakken, of een geladen oppervlak en aarde, het is dus slechts een gedeeltelijke ontlading. Partial Discharge treedt op binnen elektrische componenten zoals in transformatoren en geïsoleerde bus barsystemen en wordt veroorzaakt door veroudering van de isolatie.
Lekdetectie
Lekdetectie is een inspectietechniek die wordt gebruikt om lekken in verschillende systemen in een zeer vroeg stadium op te sporen en te identificeren middels ultrasone detectie. Lekdetectie is niet alleen cruciaal voor het behoud van de integriteit en efficiëntie van systemen, maar zorgt ook voor kostenbesparing. Waar perslucht als energiebron wordt gebruikt kan het lekken ervan op termijn leiden tot aanzienlijke financiële verliezen. Door lekdetectie toe te passen, kunnen we lekkages identificeren en repareren, waardoor onnodig verlies van perslucht wordt voorkomen, de operationele kosten worden verlaagd én bovendien de toxische uitstoot wordt teruggedrongen. Uiteraard kunnen ook lekkages van andere gassen opgespoord worden.
Dit geldt ook voor processen die onder vacuüm worden uitgevoerd. Lekkages in vacuümsystemen kunnen de efficiëntie van productieprocessen verminderen en de kwaliteit van eindproducten aantasten. Door tijdig lekken te detecteren en te verhelpen, kan de betrouwbaarheid van vacuümsystemen gewaarborgd worden en de productiviteit geoptimaliseerd.
Arcing
Een elektrische ontlading via een normaal niet-geleidende medium zoals lucht naar een ander geleidend object. Het is een foutconditie in elektrische apparatuur en kan leiden tot “elektrische” brand en/of explosie. (Bliksem is hiervan een goed voorbeeld).