Transcript TurboCare Sp. z oo Phased Array – technika badań

TurboCare Sp. z o.o.
Phased Array – technika badań
ultradźwiękowych na miarę wyzwań i potrzeb w
energetyce
Adam Kopeć
Phased Array – technika badań …
Geneza i historia ultradźwiękowych badań systemami wieloprzetwornikowymi
1959 – teoretyczne opracowanie idei systemu ultradźwiękowych badań 4-roprzetwornikowych
Ok. 3,5 dekady (Lata 60-te do połowy 90-tych) – brak wdrożenia i postępu ze względu na zbyt
prymitywną i wolną technikę elektroniczną
Ok. połowy lat 90 XX wieku - początek szybkiego rozwoju systemów Phased Array, są już w
użytku szybkie procesory komputerowe spełniające wymagania obsługi dużej ilości danych
Przełom wieku – powszechne zastosowania PA w energetyce, szczególnie do badań obszarów
mocowania łopatek w wirnikach turbin bez konieczności demontażu łopatek
Pierwsza dekada XXI wieku – rozwój defektoskopów Phased Array z coraz większą ilością
kanałów - dla przetworników (głowic) 16, 32 i 64 elementowych
Rozwój coraz nowszych systemów PA – wręcz „kombajnów” pomiarowych.
Privileged & Confidential – Page 2
Phased Array – technika badań …
Phased Array – podstawowe informacje
Model „klasycznego” przetwornika
ultradźwiękowego
Privileged & Confidential – Page 3
Model przetwornika
ultradźwiękowego
Phased Array
Phased Array – technika badań …
Phased Array – podstawowe informacje
PHASED -
ARRAY –
Privileged & Confidential – Page 4
sterowanie fazowe (czasowe)
opisuje mozaikową budowę przetwornika
Phased Array – technika badań …
Phased Array – podstawowe informacje
Schemat działania defektoskopu Phased Array. Idea nadawania i odbierania
sygnału.
Privileged & Confidential – Page 5
Phased Array – technika badań …
Phased Array – podstawowe informacje
Klasyczna głowica UT (jednoelementowa) i A-skan - podstawowa forma zobrazowania w klasycznych technikach
ultradźwiękowych
Głowica PA (wieloelementowa) i S-skan – podstawowa forma zobrazowania w technice Phased Array
Privileged & Confidential – Page 6
Phased Array – technika badań …
Phased Array – podstawowe informacje
Ogólna struktura systemu badań Phased Array (PA)
Privileged & Confidential – Page 7
Phased Array – technika badań …
Phased Array – zastosowania
Uchwyty głowic Phased Array z systemem podawania sprzęgacza podczas skanowania
wrębów typu T
Privileged & Confidential – Page 8
Phased Array – technika badań …
Phased Array – zastosowania
Aparatura Phased Array i manipulator 3-osiowy w zastosowaniu do badania wrębów z łopatkami nie
demontowanymi
Privileged & Confidential – Page 9
Phased Array – technika badań …
Phased Array – zastosowania
Wirnik podczas badań PA na rolkach z własnym napędem
Privileged & Confidential – Page 10
Phased Array – technika badań …
Phased Array – zastosowania
Manipulator „obiegowy” – zastosowanie gdy brak rolek z napędem
Privileged & Confidential – Page 11
Phased Array – technika badań …
Phased Array – zastosowania
Model przekroju geometrii wrębu typu "młotkowego” i głowica PA w obszarze badania
Privileged & Confidential – Page 12
Phased Array – technika badań …
Phased Array – zastosowania
Ultradźwiekowy obraz pęknięcia w górnym narożu wrębu „wrysowany” w jego geometrię
Privileged & Confidential – Page 13
Phased Array – technika badań …
Phased Array – zastosowania
C-skan (czyli jeden z widoków ultradźwiękowych) z badania najważniejszego obszaru wrębu
młotkowego - górnego naroża.
Privileged & Confidential – Page 14
Phased Array – technika badań …
Phased Array – zastosowania
Kolejne przykłady wskazań - C-skany z badania górnego naroża wrębu na całym obwodzie
tarczy (odwzorowanie obwodowe). Widoczne wskazania pęknięć wrębu
Privileged & Confidential – Page 15
Phased Array – technika badań …
Phased Array – zastosowania
Przykład porównania wyników badań PA od strony zewnętrznej czopa wału i wyniku badania
otworu centralnego dla tego samego obszaru
Privileged & Confidential – Page 16
Phased Array – technika badań …
Phased Array – zastosowania
Model tulei sprzęgłowej do celów analizy obszarów krytycznych i ustalenia zakresów badania
Privileged & Confidential – Page 17
Phased Array – technika badań …
Phased Array – zastosowania
Przykładowe C-skany z badania obszarów tulei o krytycznej geometrii
Privileged & Confidential – Page 18
Phased Array – technika badań …
Phased Array – zastosowania
Przykład badanej spoiny z dostępem tylko z jednej strony z zaznaczoną strefą wady
C-skan z badania spoiny z zaznaczonymi wskazaniami (wady typu przyklejenie)
Privileged & Confidential – Page 19
Phased Array – technika badań …
Phased Array – nowatorskie aplikacje, badania próbki z odlewu
Próbka wycięta z odlewu
Privileged & Confidential – Page 20
Phased Array – technika badań …
Phased Array – nowatorskie aplikacje, badania próbki z odlewu
Porównanie wyniku badania radiograficznego próbki z wynikiem badania Phased Array badania wykonane z dwóch stron – uzyskano pełne potwierdzenie istniejącej wady
Privileged & Confidential – Page 21
Phased Array – technika badań …
Phased Array – nowatorskie aplikacje, badania próbki z odlewu
Porównanie wyniku badania radiograficznego próbki z wynikiem badania Phased Array wydzielenie granic obszaru wady
Privileged & Confidential – Page 22
Phased Array – technika badań …
Phased Array – nowatorskie aplikacje, badania próbki z odlewu
Nowe możliwości generowania modeli wskazań w przestrzeni 3D – wada z badanej próbki z
odlewu odwzorowana trójwymiarowo z wyników PA przy pomocy techniki przetwarzania
cyfrowego
Privileged & Confidential – Page 23
Phased Array – technika badań …
Podsumowanie
Badania nieniszczące stanowią bazę do oceny stanu technicznego elementów. Zakres i waga tych badań są
proporcjonalne do obciążeń danego elementu i skutków jego zniszczenia. W tym zakresie wirniki turbin parowych
stawiają najwyższe wymagania dla stosowanych metod i urządzeń diagnostycznych
Z uwagi na podstawowe znaczenie technik ultradźwiękowych w diagnostyce urządzeń energetycznych, technika
Phased Array na dzień dzisiejszy nie stanowi metody uzupełniającej klasyczne techniki ultradźwiękowe ale jest
podstawową techniką diagnostyczną
Technika ultradźwiękowych badań Phased Array daje przede wszystkim zwiększone możliwości badań takie, jak
większa wydajność, znacznie lepsza wiarygodność wyników, wyższa dokładność wymiarowania wad oraz
możliwość cyfrowej prezentacji dwuwymiarowej zarejestrowanych wskazań
Ponadto, technika ultradźwiękowych badań Phased Array daje nam dodatkowe możliwości modelowania
zarejestrowanych wad, na podstawie wskazań przedstawionych w formie cyfrowej przez defektoskop PA i przy
użyciu odpowiednich technik przetwarzania cyfrowego
Uzyskane obrazy przestrzenne, precyzyjnie zwymiarowane, mogą posłużyć do dalszych analiz
wytrzymałościowych pod kątem obliczeń zużycia eksploatacyjnego elementu oraz żywotności resztkowej.
Privileged & Confidential – Page 24
Phased Array – technika badań …
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ
Privileged & Confidential – Page 25