Ultrasone inspectie voor vroegtijdige detectie

Ultrasone probes zijn een goede aanvulling op andere voorspellend onderhoudstechnieken, zoals vibratie-analyse en infrarood thermografie. De probes worden veel gebruikt voor het opsporen van lucht- en gaslekken en kapotte condenspotten. Dit soort lekken leiden tot extra energiegebruik, dus reparatie betekent kosten besparen. Daarnaast is ultrageluid een prima techniek om beginnende problemen op te sporen, die met het blote oor nog niet hoorbaar zijn. De probes worden bijvoorbeeld gebruikt voor het periodiek checken van draaiende delen en voor elektrische inspecties. Ongewone geluiden wijzen op problemen, die met andere technieken bevestigd kunnen worden. Zo wordt vroegtijdig ingrijpen mogelijk. Daardoor gaan onderdelen langer mee en blijft de installatie langer zonder storingen functioneren. Daarbij zijn voorspellende technieken helemaal niet zo duur. Ultrasone probes, trillingsanalyses, infrarood thermografie, laseruitlijning en motorcircuitanalyse kosten relatief weinig en leveren al snel veel op.

Ultrasone inspectie: werkingsprincipe

Kort door de bocht zijn ultrasone instrumenten ‘luistervinken’. Ze detecteren geluiden die met het menselijk oor niet waarneembaar zijn. Mensen horen geluiden in het 16-17 kHz bereik; ultrasone instrumenten detecteren geluiden van 20 kHz en meer. De ultrageluidsgolven worden opgevangen en omgezet naar een frequentie die hoorbaar is voor de gebruiker, die een koptelefoon draagt die met de probe verbonden is. Omdat ultrageluid hoogfrequent en laagenergetisch is, is het gemakkelijk te onderscheiden van het gebruikelijke omgevingslawaai in een fabriek.

Ultrasone inspectie werkt op basis van turbulentie of wrijving.

• Bij turbulentie is te horen hoe een gas dat onder hoge druk staat, ontsnapt naar een ruimte waar de druk lager is. Hetzelfde gebeurt bij een vacuümlek, maar dat klinkt minder hard. Bij elektrische storingen is er ook sprake van turbulentie. Bij corona bijvoorbeeld gaat het om ionisatie van de lucht bij meer dan 1000 volt. De trillende en botsende luchtmoleculen veroorzaken turbulentie.
• Bij roterende delen detecteert de probe te veel of te weinig wrijving. Oversmering van een lager leidt bijvoorbeeld tot te weinig wrijving. Hoe meer vet er in het lagerhuis komt, hoe meer de druk toeneemt en hoe harder de lagers gaan werken. Dit vertaalt zich in een ‘brullend’ geluid. Schrapende en schurende geluiden duiden op impact of een probleem met de kogels die niet meer rollen maar schuiven. Krakende en klikkende geluiden wijzen op lagerproblemen.

Lekdetectie: verschillende lekken, verschillende geluiden

Luchtgedragen, ultrasone inspectie wordt vooral gebruikt voor lekdetectie: het opsporen van perslucht- en gaslekken, stoomlekken en vacuümlekken. Dit heeft te maken met het gebruiksgemak en de korte terugverdientijd: vaak al bij de eerste inspectie. Eén lek van 60 dB bij een druk van 6-7 bar kost namelijk al gauw zo’n € 450 per jaar (bij € 0,06/kWh). Opsporen en repareren levert dus direct geld op. Minder vaak voorkomende toepassingen zijn detectie van windgeruis en waterlekkages in de auto- en vliegtuigindustrie en voor kwaliteitscontroles in de scheepvaart van bijvoorbeeld brandstoftanks, propaantanks en autoclaven. Daarnaast worden ultrasone detectors ook steeds vaker ingezet voor elektrische inspectie (laagspanning, gemiddelde spanning en hoogspanning).

Met deze techniek zijn verder tracking en vlamboogvorming – en bij meer dan 1000V ook corona – goed te detecteren. Tracking, dat voorkomt in gebarsten isolatoren, losse verbindingen en daar waar het isolatiemateriaal versleten is, geeft een intenser ‘gebubbel’, ‘geborrel’ en ‘geplop’. Vlamboogvorming klinkt als uitgesproken starts en stops en grillige uitbarstingen (elektrische ontlading). Corona is te horen als een ononderbroken, zoemend geluid. De ultraprobe geeft een goede eerste indruk van het probleem, dat daarna bevestigd kan worden met een spectrumanalyse.

Ultrasone inspectie voor draaiende delen

Ultrasone inspectie is ook heel geschikt voor draaiende delen zoals lagers, motoren en versnellingsbakken, met name voor vroegtijdige onderkenning van een probleem. Ultrasone inspectie kan dreigende fouten of storingen opsporen vóórdat die met het oor hoorbaar zijn. Tegen de tijd dat een installatie een ‘schrapend’ of ‘schurend’ geluid maakt, is het namelijk al te laat. Een goed draaiend apparaat maakt veel minder herrie dan een apparaat dat kapot dreigt te gaan, of dat te veel smering krijgt. Door een nulmeting te doen en het decibelniveau vervolgens op gezette tijden te controleren en deze gegevens op te slaan, is te zien of het aantal decibellen toeneemt. Een toename wijst op gebrek aan smering of een ernstiger probleem. Ook hier geldt weer dat ultrasone inspectie een goede eerste indicatie geeft. De echte diagnose moet gesteld worden met spectrumanalyse.

Condenspotten inspecteren

Ook condenspotten zijn goed te inspecteren met structuurgedragen, ultrasone techniek. Condenspotten regelen de stoom- en condensaatstroom in een leidingsysteem en zorgen dat de temperatuur constant blijft. Kapotte condenspotten verhogen het energieverbruik van ketels en geven temperatuurschommelingen. Dit is niet goed voor de productkwaliteit en geeft ook warmteverlies. Elk type condenspotten produceert een kenmerken geluid. Inverted bucket-, schijf-, thermostatische en thermodynamische condenspotten hebben een ‘aan- en uit’ geluid, terwijl condenspotten met een vlotter klinken als een ononderbroken stroom. Een lek in het eerste type is hoorbaar als de sifon zich in de gesloten stand bevindt, maar er zo nu en dan toch stoom ontsnapt. Een defecte vlotter – al dan niet veroorzaakt door waterslag – in het andere type klinkt als een continu ruisend geluid zonder modulatie.

Gebruiksvriendelijke probe

Kortom, ultrasone inspectie biedt voor weinig geld een uitbreiding van het arsenaal aan technieken waarmee voorspellend en conditiegestuurd onderhoud gepleegd kan worden. Met deze techniek kan energie bespaard worden, dalen de onderhoudskosten en wordt de uptime van installaties verhoogd. De nieuwste generatie instrumenten, zoals de Ultraprobe-serie van UE Systems, zijn eenvoudig te bedienen en bieden allerlei software-gestuurde extra’s. Zo heeft de Ultraprobe 15000 een touchscreen, ingebouwde spectrumanalyse, geluidsopname, digitale camera, en een radiometer voor temperatuurmeting. Met de datamanagementsoftware kunnen data van verschillende locaties worden verzameld om trends te signaleren. Ook kunnen gedetailleerde rapporten genereerd worden, zoals een perslucht/gas-overzicht, om te zien waar kostenreductie mogelijk is.