Využití ultrazvukové kamery pro zjištění možností úspor - Fluke ii900 a ii910

Úniky stlačeného vzduchu na sebe mimo jiné upozorňují zvukem, ale ne vždy je takový zvuk snadno detekovatelný. Kamery Fluke ii900 a ii910 snadno zobrází kde a jak velký únik je.

Jak akustické zobrazovací kamery Fluke ii900 a ii910 detekují úniky vzduchu a dalších plynů i vákua?

Když dojde k netěsnosti v tlakovém systému, unikající molekuly plynu (vzduchu) způsobí turbulenci, která je příčinou rychlých změn tlaku a rychlosti proudění.

Tyto změny jsou přenášeny jako zvukové vlny.

Průmyslová akustická kamera Fluke ii900 a přesná akustická kamera Fluke ii910 používají 64 mikrofonů uspořádaných do specifického tvaru matice v přední části přístrojů. Kamery ii900/ii910 jsou uprostřed této matice vybaveny kamerou optickou, pro snímání obrazu scény. Ke generování zvukové mapy nebo obrazu zdrojů zvuku jsou využívány pokročilé výpočetní algoritmy. Takto vygenerovaná zvuková mapa je překryta přes obraz zabírané scény tak, aby bylo jasně identifikováno místo s nejvyšší intenzitou zvuku. V závislosti na poloze zdroje zvuku v zorném poli ii900/ii910 je zvuk přijímán každým mikrofonem mírně odlišným způsobem. Časové rozdíly mezi mikrofony umožňují lokalizovat přesně polohu zdroje zvuku. Pokud zvuk přichází z pravé strany zařízení, mikrofony na pravé straně pole přijmou zvuk o zlomek sekundy dříve než mikrofony na levé straně. Akustické zobrazovací kamery Fluke ii900 a ii910 zobrazí obraz pro tento zvuk na pravé straně obrazovky.

Vzdálenost mezi únikem a měřicím zařízením a úhel měření jsou zásadní faktory, které přispívají k účinnosti ultrazvukových senzorů:

Za prvé, vysokofrekvenční zvuk je rychle utlumen atmosférickou absorpcí.

Za druhé, hladina akustického tlaku generovaná únikem stlačeného vzduchu se mění s úhlem měření.  Navíc je známo, že hlučná prostředí snižují výkon úzkopásmových ultrazvukových senzorů.

Stlačený vzduch unikající do okolní atmosféry vytváří širokopásmový šum jak ve slyšitelném, tak v ultrazvukovém frekvenčním rozsahu. V průmyslových systémech stlačeného vzduchu jsou úzkopásmové (středově kolem 40 kHz) ultrazvukové snímače široce používaným nástrojem pro lokalizaci úniků. Použití úzkopásmového ultrazvukového snímače však přináší určitá omezení.

Využití širokopásmové detekce pomocí mikrofonů v kamerách Fluke ii900/ii910, které pracují jak ve slyšitelném, tak v ultrazvukovém frekvenčním rozsahu, umožňuje kompenzovat výše uvedená omezení. Tato flexibilita ve frekvenčním rozsahu zvyšuje robustnost systému detekce netěsností.

Index kvantifikace míry úniku

Akustické kamery Fluke ii900 a ii910 poskytují odhad průtoku v místě úniku na základě zachycených akustických dat. Algoritmy průtoku byly navrženy na základě výsledků laboratorních měření, která byla provedena v semi-bezodrazové komoře. Vzhledem k různým akustickým charakteristikám každého typu úniku proto existuje pro každý typ úniku jeden algoritmus predikce průtoku. Algoritmy odhadu průtoku tedy fungují po fázi klasifikace. Předpokládaná rychlost průtoku typu úniku se pak převede na index kvantifikace rychlosti úniku (LRQ). Hodnota LRQ nabývá hodnoty mezi 0 a 10. Vyšší hodnota LRQ indikuje větší průtok v místě úniku a lze ji považovat za návrh na opravu.

Frekvenční spektra získaná z provedených studií ukazují, že čím větší jsou průtoky v místě úniku, tím více roste energie na frekvencích nad 50 kHz.

Pro průmyslové závody a zařízení jsou systémy stlačeného vzduchu, plynu a vakua životně důležitým zdrojem přeměněné energie. Na druhou stranu jsou tyto systémy zdrojem největších ztrát energie.

Přesto je mnoho systémů se stlačeným vzduchem, plynem a vakuem ohroženo opotřebením a špatnými postupy údržby, které přispívají k největšímu plýtvání ze všech – všudypřítomným netěsnostem. Tyto úniky mohou být skryty za stroji, v místech připojení, nad hlavou v pevných potrubích nebo v prasklých potrubích nebo opotřebovaných hadicích. Ztráty se rychle hromadí a to může dokonce vést k prostojům.

Mnoho závodů a zařízení nemá program detekce úniků. Najít a opravit úniky není snadné. Kvantifikace množství uniklého vzduchu a stanovení nákladů vyžaduje energetické specialisty nebo konzultanty, kteří používají energetické analyzátory a záznamníky k auditu vzduchových systémů. Systematické výpočty ročních úspor nákladů na odstranění úniků mohou být dobrým obchodním důvodem pro pokračování v takovém projektu.

Energetické audity systémů stlačeného vzduchu se často provádějí prostřednictvím partnerských firem. Jejich jediným cílem je dlouhodobá spolupráce…

Další metodou k nalezení úniků stlačeného vzduchu je použití ultrazvukového detektoru úniku. Tato metoda vyžaduje vysoce vyškoleného pracovníka a značné množství času na lokalizaci všech úniků. Malé úniky mohou být pro lidské ucho obzvláště obtížně slyšitelné, a ne všechny úniky jsou ve snadno přístupných oblastech.

Na manažera údržby jedné velké nejmenované automobilky udělala velký dojem schopnost ii900 najít i ty nejmenší netěsnosti. Říká: "Malé úniky je velmi obtížné najít. Všiml jsem si, že ii900 zjistila nějaké netěsnosti, které bychom nikdy nenašli, kdybychom na ně nastříkali mýdlovou vodu." „Našli jsme jeden únik na vzduchovém potrubí v lakovně, který jsme nemohli cítit, když jsme ho obložili rukou, ani neslyšeli, ale byl to zjevný únik, který tam byl už nějakou dobu"

Vlastnosti kamery ii900 a ii910

• Frekvenční rozsah detekce: 2kHz až 52kHz (100kHz u ii910)
• Vzdálenost měření: až 50m (120m u ii910) 
• Režim LeakQ ™ v kameře Fluke ii900 a ii910 umožňuje odhadnout velikost úniku a náklady na únik tlakového vzduchu.
• Režim PDQ  (jen u ii910) k zachycení a analýze částečných výbojů
• Software nástroj Fluke LeakQ Rate Reporting Tool používá soubory AS2 pro výpočet velikosti úniků
• Software Fluke PDQ ModeTM Reporting Tool používá soubory AS2 pro detekci ty a velikosti částečného výboje 
• Formát souboru AS2 integruje obrázky, měření a metadata ze záznamu.
• Odhad vzdálenosti k úniku.
• Funkce detekce QR kódu v záběru kamery
• Ukládání obrázků (JPEG, PNG) a videa MP4 s délkou až 5minut.
• Možnost přidávat značky úniku k zachycení, včetně typu úniku, plynu, umístění atd.
• Funkce miniatur pro přidání poznámek ihned po pořízení snímku, obrázku nebo videa.
• Vylepšené uživatelské profily pro uložení a načtení vlastních akustických nastavení.
• Nová interní struktura souborů, která uživateli umožňuje vybrat název složky do skupinových zachycení odpovídajících konkrétnímu průzkumu úniku.
• Prodloužená  délka videa 5 minut.

Další informace o ultrazvukových kamerách Fluke ii900 a ii910 získáte u distributora Fluke pro ČR a SR firmy Blue Panther s.r.o.: https://www.blue-panther.cz/ultrazvukove-detektory-a-kamery