Badania metodą emisji akustycznej prowadzone są w celu wykrycia i lokalizacji oraz klasyfikacji źródeł sygnałów emisji akustycznej generowanych przez powierzchniowe i wewnętrzne wady w konstrukcji urządzeń technicznych. Możliwość wykonywania badań w trakcie eksploatacji urządzeń sprawia, że obecnie metoda ta jest uznawana za odpowiednią do badań okresowych dużych urządzeń technicznych. Emisja akustyczna bardzo dobrze uzupełnia się z innymi metodami badań nieniszczących, co pozwala na weryfikację i dokładniejszą ocenę wykrywanych uszkodzeń.
Główne zalety tej metody badawczej to możliwość:
- kompleksowej (globalnej) inspekcji dużych elementów i konstrukcji – możliwość badania i monitorowania całego obiektu,
- lokalizacji źródła sygnałów AE generowanych przez wady/uszkodzenia,
- prowadzenia badań ciągłych,
- monitorowania procesów w czasie i miejscu ich występowania.
Emisja akustyczna jest jedną z metod badań nieniszczących (NDT), w której personel podlega certyfikacji zgodnie z normą PN-EN ISO 9712:2012 „Badania nieniszczące. Kwalifikacja i certyfikacja personelu NDT”, a podstawy metody opisano i zdefiniowano w PN-EN 1330-9:2017 - 9 „Badania nieniszczące. Terminologia. Część 9: Terminy stosowane w badaniach emisją akustyczną” oraz PN-EN 13554:2011 „Badania nieniszczące. Emisja akustyczna. Zasady ogólne”.
Od wielu lat pracownicy UDT uczestniczą w działaniach związanych z badaniami AE m. in. w tematycznych konferencjach międzynarodowych czy jako członkowie European Working Group on Acoustic Emission (EWGAE). UDT - CLDT posiada w swoim składzie zespół z bardzo dużym doświadczeniem, wiedzą i kwalifikacjami (AT2 i AT3), który wykonuje badania urządzeń technicznych metodą AE.
Posiadana aparatura z Mobilnymi Laboratoriami umożliwia badanie w warunkach przemysłowych, zarówno małych jak i dużych urządzeń takich jak:
- zbiorniki magazynowe o osi pionowej (dna i płaszcze zbiorników),
- urządzenia ciśnieniowe (zbiorniki, reaktory, kolumny, rurociągi technologiczne itp.),
- inne konstrukcje np. mosty stalowe, suwnice, zasuwy i zawory.
 |
| Mobilne Laboratorium - Emisja Akustyczna |
W przypadku badań metodą AE typowych urządzeń ciśnieniowych lub płaszczy zbiorników magazynowych, fala AE propaguje od źródła bezpośrednio w materiale (metalu) i przetwarzana jest na sygnał AE przez czujniki rozmieszczone na powierzchni ścianki badanego urządzenia. Następnie sygnał AE rejestrowany i przetwarzany jest przez system pomiarowy AE. W tym przypadku emisja akustyczna w postaci fal sprężystych, generowana jest przez powierzchniowe i wewnętrzne nieciągłości w materiale ścianki, spoinach i elementach badanego urządzenia, podlegających działaniu bodźca w postaci obciążenia (np. ciśnienia) w trakcie badania, a co jest wynikiem wyzwolenia energii w materiale.
W przypadku badania metodą AE den zbiorników magazynowych fala AE propaguje od źródła na dnie poprzez magazynowaną w nim ciecz (np. ropa naftowa) do ścianki zbiornika, gdzie są rozmieszczone czujniki na jego powierzchni zewnętrznej na całym obwodzie według odpowiedniego schematu, a następnie sygnał AE rejestrowany i przetwarzany jest przez system pomiarowy AE. Dla takiego przypadku emisja akustyczna w postaci fal sprężystych, generowana jest przede wszystkim przez procesy korozyjne materiału (metalu) dna i/lub przecieki w dnie, jak również dodatkowo przez powierzchniowe i wewnętrzne nieciągłości w materiale dna i/lub pękania produktów korozji, gdzie przyłożonymi bodźcami są maksymalne robocze napełnienie badanego zbiornika (obciążenie) i agresywne środowisko korozyjne.
Wyżej wymienione badania zasadniczo różnią się od siebie, zarówno metodyką pomiarową jak i zakresem oraz celem. Badanie dna zbiornika magazynowego ma przede wszystkim na celu wykrycie i zlokalizowanie źródeł AE powodowanych aktywnymi procesami korozyjnymi i/lub przeciekami. Badanie urządzenia ciśnieniowego lub płaszcza zbiornika magazynowego ma natomiast na celu wykrycie i zlokalizowanie źródeł AE generowanych przez powierzchniowe i wewnętrzne nieciągłości w spoinach i elementach ścianek badanego urządzenia.
Poniżej na rysunku przedstawiono przykład lokalizacji źródła AE (uszkodzenie w spoinie włazu) na badanym urządzeniu ciśnieniowym.
 |  |
| Przykład wyniku lokalizacji źródeł AE na badanym urządzeniu ciśnieniowym | wizualizacji 3D oraz rozwinięcie płaszcza i dennic zbiornika z zaznaczonym włazem - ujawniono występowanie źródła AE (uszkodzenia) w strefie włazu zbiornika |
Metodę emisji akustycznej stosuje się w trakcie prób odbiorczych, badań eksploatacyjnych czy też badań monitorujących.
Centralne Laboratorium Dozoru Technicznego jest obecnie jedynym w Polsce laboratorium badawczym posiadającym akredytację w zakresie przeprowadzania badań metodą emisji akustycznej (AE).
Dodatkowe informacje:
- Ireneusz Baran, tel.kom. 511 891 251, e-mail: ireneusz.baran@udt.gov.pl
- Tomasz Dunaj, tel.kom. 662 179 073, e-mail: tomasz.dunaj@udt.gov.pl
- Marek Nowak, tel.kom. 511 891 317, e-mail: marek.nowak@udt.gov.pl
EMISJA AKUSTYCZNA - BADANIE HYDROAKUMULATORÓW
UDT prowadzi badania hydroakumulatorów umieszczonych w siłowniach wiatrowych metodą emisji akustycznej
Z początkiem 2018 r. rozpoczęto pierwsze regularne badania metodą emisji akustycznej. Do końca listopada przebadano ponad 500 urządzeń różnych typów. Obecnie w pełni możliwe jest wykonanie przez Urząd Dozoru Technicznego badań zastępczych na hydroakumulatorach metodą emisji akustycznej.
Obecnie większość siłowni wiatrowych wyposażonych jest w układy hydrauliczne zapewniające m.in. możliwość sterowania pozycją łopat czy aktywacją hamulca. Jednym z elementów takiego układu hydraulicznego jest hydroakumulator, który ma za zadanie gromadzić energię potencjalną ciśnienia oraz kompensować wahania ciśnienia. W turbinach wiatrowych stosuje się różne rodzaje hydroakumulatorów, które różnią się sposobem rozdzielenia czynników roboczych. Najczęściej stosowane są hydroakumulatory pęcherzowe (przeponowe), dużą grupę stanowią też urządzenia tłokowe (bezprzeponowe). Zasadniczo czynnikiem roboczym jest z jednej strony azot, z drugiej - olej hydrauliczny. W zależności od producenta oraz typu turbiny wiatrowej stosuje się różne rozwiązania co do liczby hydroakumulatorów, ich pojemności oraz parametrów pracy. Wśród wielu parametrów, którymi różnią się hydroakumulatory należy wymienić te, które mogą wpłynąć na prowadzenie badania metodą emisji akustycznej, tj.: typ – rodzaj hydroakumulatora, pojemność, materiał, nominalna grubość ścianki, minimalna grubość ścianki, ciśnienie dopuszczalne, maksymalne ciśnienie robocze.
Badania techniczne, jakie należy wykonać w ramach inspekcji hydroakumulatorów, określa Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 9 lipca 2003 r. w sprawie warunków technicznych dozoru technicznego w zakresie eksploatacji niektórych urządzeń ciśnieniowych. W rozdziale 2, „Rodzaje, zakres i terminy badań technicznych”, znajdują się następujące zapisy:
- 17.1. W toku eksploatacji urządzeń ciśnieniowych przeprowadzane są badania techniczne:
- okresowe – dla urządzeń ciśnieniowych objętych dozorem pełnym, w terminach określonych dla danego rodzaju urządzenia;
- doraźne – eksploatacyjne, kontrolne, powypadkowe lub poawaryjne – wykonywane w terminach wynikających z bieżących potrzeb.
- Badania okresowe i doraźne urządzenia ciśnieniowego są wykonywane, jako:
1) rewizje wewnętrzne,
2) próby ciśnieniowe,
3) rewizje zewnętrzne.
- 18.1. Rewizja wewnętrzna obejmuje ocenę wizualną stanu ścianek urządzenia ciśnieniowego, jego połączeń rozłącznych i nierozłącznych oraz osprzętu zabezpieczającego i ciśnieniowego.
- W technicznie uzasadnionych przypadkach ocena wizualna, o której mowa w ust. 1, może być uzupełniona lub zastąpiona innymi badaniami.
W załączniku do ww. rozporządzenia zamieszczono tabelę określającą „Formy dozoru technicznego i terminy badań technicznych”. Poniżej przedstawiono stosowny jej fragment dotyczący hydroakumulatorów.
Rodzaj urządzenia | Forma dozoru | Terminy badań | |||
|---|---|---|---|---|---|
rewizja zewnętrzna | Rewizja wewnętrzna | próba ciśnieniowa | |||
Hydroakumulatory: | bezprzeponowe | pełny | 2 lata | 6 lat | - |
przeponowe | pełny | 2 lata | 10 lat | - | |
Zapisy rozporządzenia określają rodzaj okresowych badań technicznych hydroakumulatorów oraz terminy badań. Wskazano również możliwość zastąpienia oceny wizualnej innymi badaniami.
W 2017 r. w Urzędzie Dozoru Technicznego trwały prace mające na celu określenie, dla hydroakumulatorów zainstalowanych na wieżach wiatrowych, jednolitych wytycznych w przypadku gdy użytkownik występuje z wnioskiem o zastąpienie oceny wizualnej w ramach rewizji wewnętrznej inną metodą. W ubiegłym roku prowadzono testowe badania metodą emisji akustycznej, zarówno w laboratorium, jak i w terenie. Testowano możliwości techniczne wykonania badania na obiektach w warunkach laboratoryjnych na hydroakumulatorach pęcherzowych oraz tłokowych. Wykonywano również badania testowe w warunkach rzeczywistych na wieżach wiatrowych w celu weryfikacji między innymi: potencjalnych źródeł zakłóceń oraz możliwości obciążenia układu ciśnieniowego wg zadanego schematu. Na podstawie przeprowadzonych testów, z końcem ubiegłego roku gotowe były pierwsze dokumenty wewnętrzne opisujące tryb postępowania, w tym instrukcje badań metodą emisji akustycznej hydroakumulatorów na wieżach wiatrowych.
Z początkiem 2018 r. rozpoczęto pierwsze regularne badania metodą emisji akustycznej. Do końca listopada przebadano ponad 500 urządzeń różnych typów. Na podstawie przekazanych przez eksploatujących informacji, opracowano możliwość wykonania badań jednocześnie na wszystkich hydroakumulatorach zamontowanych w siłowni wiatrowej. Obecnie w pełni możliwe jest wykonanie przez Urząd Dozoru Technicznego badań zastępczych na hydroakumulatorach metodą emisji akustycznej. Warunkiem niezbędnym jest konieczność złożenia przez eksploatującego do właściwego oddziału terenowego UDT stosownych dokumentów w celu uzyskania zgody na zastąpienie badań, oraz przeprowadzenie badań testowych podczas wizji lokalnej. Wynikają one z szerokiej gamy rozwiązań stosowanych przez producentów turbin wiatrowych oraz konieczności przygotowania przez użytkownika obiektów do badań.
W najbliższych latach, stosownie do zgłaszanych przez użytkowników wniosków, planuje się kontynuację tego typu badań w terenie, a w miarę potrzeb także w warunkach laboratoryjnych.
Pobierz artykuł
Dodatkowe informacje:
Tomasz Dunaj, tel.kom. 662 179 073, e-mail: tomasz.dunaj@udt.gov.pl
Ireneusz Baran, tel.kom. 511 891 251, e-mail: ireneusz.baran@udt.gov.pl
