Monitorowanie wybranych parametrów urządzeń technicznych. Nowe rozwiązania Centralnego Laboratorium Dozoru Technicznego
Bezprzewodowe czujniki do pomiaru drgań
Centralne Laboratorium Dozoru Technicznego posiada bezprzewodowe czujniki do pomiaru drgań i temperatury. Czujniki te są przystosowane do pracy w strefach zagrożonych wybuchem. Dopuszczalny zakres temperatury ich pracy wynosi od -55°C do 80°C. Czujniki te są stosowane do monitoringu ciągłego oraz okresowego. Dzięki pomiarom możliwe jest wskazanie newralgicznych elementów konstrukcji, które poddawane są działaniu drgań o najwyższej amplitudzie. Przykładowy czujnik drgań zamontowany na rurociągu i wyniki pomiarów przedstawiono na rys. 6 i 7.
Szybkoklatkowa kamera wzmacniająca drgania
Jest to narzędzie wykorzystywane do monitoringu okresowego. Urządzenie to pozwala na nagrywanie i wzmacnianie ruchu, który nie jest widoczny gołym okiem. Każdy piksel na zarejestrowanym kamerą obrazie może pełnić rolę czujnika zdolnego do pomiaru drgań. Daje to możliwość mierzenia i kwantyfikowania ruchu dowolnych konstrukcji, które można sfilmować.
Wykrywane są przemieszczenia na poziomie od 2,5 μm, które są następnie wzmacniane do poziomu rejestrowalnego dla człowieka. Oprogramowanie pozwala następnie na wyizolowanie oraz wyselekcjonowanie indywidualnych częstotliwości w zarejestrowanym i wzmocnionym obrazie ruchu.
Wyniki badań kamerą wzmacniającą drgania pozwalają na:
- pomiar podstawowych parametrów drgań, takich jak częstotliwość i prędkość,
- pomiar przemieszczeń maszyn wirujących, rurociągów itp.,
- identyfikację częstotliwości wpływającej na drgania całych konstrukcji,
- identyfikację źródła wibracji w większym systemie pracujących obok siebie urządzeń oraz przyczyny ich rozprzestrzeniania,
- identyfikację miejsc, które należy zbadać lub monitorować,
- weryfikację prawidłowości mocowania rurociągów czy posadowienia maszyn.
Poglądowe zdjęcie zrobione w trakcie wykonywania pomiarów za pomocą kamery wzmacniającej drgania przedstawiono na rys. 8.
Monitoring okresowy z wykorzystaniem dostępnych metod badań nieniszczących
Zgodnie z przyjętą definicją monitoringu okresowego, wszystkie dostępne metody badań nieniszczących mogą być stosowane jako badania monitorujące. Badania wizualne, badania penetracyjne i badania magnetyczno-proszkowe są przydatne w przypadku oceny uszkodzeń powierzchniowych. Badania ultradźwiękowe i badania radiograficzne wykorzystywane są natomiast do oceny nieciągłości znajdujących się wewnątrz materiału.
Jednym z najczęściej występujących uszkodzeń materiałów są ubytki korozyjne. Jeżeli w danym komponencie rzeczywista grubość materiału jest bliska przekroczenia grubości obliczeniowej i szybkość korozji nie jest znana, to wskazane może być wykonywanie częstszych pomiarów grubości w celu zapobiegnięcia wystąpieniu zbyt dużego ubytku grubości.
Oprócz tradycyjnych punktowych pomiarów grubości możliwe jest również wykorzystanie specjalnych czujników, które pozwalają na:
- odczyt pomiaru grubości przez personel w dowolnym momencie (rozwiązanie korzystne z uwagi na np. brak konieczności usuwania izolacji) lub
- ciągły automatyczny transfer danych pomiarowych z zadaną częstością pomiaru (rozwiązanie zdecydowanie droższe, rekomendowane do najbardziej problematycznych przypadków).
Warto zaznaczyć, że dostępne metody monitorowania grubości mogą okazać się przydatne jedynie w przypadku wystąpienia korozji o charakterze ogólnym. W przypadku narażenia urządzenia na działanie korozji wżerowej ten rodzaj pomiarów nie powinien być w ogóle stosowany.
Szczególnym rodzajem okresowych badań monitorujących są badania mikrostruktury metodą replik matrycowanych. Wykonywanie tego typu badań pozwala na śledzenie i analizowanie procesów degradacji zachodzących w materiale. Zmiany mikrostruktury materiału są szczególnie istotne w przypadku urządzeń pracujących w warunkach pełzania. Przykładowy model degradacji mikrostruktury stali ferrytyczno-perlitycznej powstałej w wyniku długotrwałej eksploatacji w warunkach pełzania przedstawiono na rys. 9.
Regularne przeprowadzanie tego typu badań jest niezbędne w celu oceny trwałości eksploatacyjnej elementów pracujących w warunkach pełzania.
a) płytki cementytu w perlicie, brak wydzieleń na granicach i wewnątrz ziarn ferrytu,
b) fragmentacja płytek cementytu w perlicie z częściową koagulacją węglików, wydzielenia na granicach ziarn ferrytu,
c) całkowita koagulacja wydzieleń w perlicie, łańcuszki wydzieleń na granicach ziarn,
d) ferryt z wydzieleniami zróżnicowanej wielkości, równomiernie rozmieszczonymi wewnątrz i łańcuszkami zróżnicowanej wielkości na granicach ziarn [3]
Monitorowanie wybranych parametrów eksploatacyjnych
Oprócz danych, które charakteryzują dany materiał lub całe urządzenie, istotny jest również dostęp do parametrów procesów charakteryzujących przesyłane lub magazynowane medium. Optymalnie dane te mogą być dostarczane przez przedstawiciela eksploatującego, np. dane z DCS. Jeżeli z pewnych przyczyn nie jest to możliwe lub wskazane, pracownicy CLDT posiadają własne czujniki do monitorowania parametrów eksploatacyjnych. Przykładem mogą być bezprzewodowe czujniki do pomiaru temperatury. Ich montaż odbywa się bezpośrednio na obiekcie. Czujniki spełniają wymagania dyrektywy ATEX, a dopuszczalny zakres temperatury ich pracy wynosi od -55°C do 80°C.
Podsumowanie
Centralne Laboratorium Dozoru Technicznego stale poszerza zakres i możliwości w obszarze monitorowania stanu urządzeń technicznych. Dobór optymalnego systemu jest każdorazowo poprzedzany szczegółową analizą urządzenia lub instalacji, która ma być monitorowana. W celu uzyskania bardziej szczegółowych informacji lub otrzymania odpowiedzi na Państwa pytania zapraszamy do kontaktu – tel. (+48) 22 57 22 100, e-mail: cldt@udt.gov.pl
Piśmiennictwo
- Słownik języka polskiego PWN. https://sjp.pwn.pl/slowniki/monitorowa%C4%87.html [dostęp: 12.2025].
- https://www.ws-corp.com/default.asp?PageID=29 [dostęp: 12.2025].
- Dobrzański J.: Materiałoznawcza interpretacja trwałości stali dla energetyki. Volume 3. 2011, s. 88, Microsoft Word ‒ 1-2_12-09-JD-ogólna-charakt.doc [dostęp: 12.2025].
Mateusz Wróbel
Starszy Specjalista
ds. Rozwoju Badań Laboratoryjnych
Centralne Laboratorium
Dozoru Technicznego
Marek Nowak
Ekspert ds. Badań
Dział Badań
Laboratoryjnych
w Krakowie
Radosław Karczewski
Starszy Specjalista
ds. Rozwoju Badań Laboratoryjnych
Centralne Laboratorium
Dozoru Technicznego
Galeria
Co tydzień otrzymaj od nas porządną dawkę wiedzy o branży przemysłowej!
