Diagnostika pneumatických systémů metodou akustické emise

Vysoké učení technické v Brně OBSAH Brno University of Technology Fakulta strojního inženýrství Ústav konstruování / Odbor konstruování strojů Faculty of Mechanical Engineering Institute of Machine and Industrial Design / Department of Machine Design Diagnostika pneumatických systémů metodou akustické emise [Pojednání ke státní doktorské zkoušce] [Discourse on the Dissertation Thesis] Autor práce: Ing. Lukáš Komenda Author Brno 2015 1

OBSAH 2

OBSAH Vysoké učení technické v Brně Brno University of Technology Fakulta strojního inženýrství Ústav konstruování / Odbor konstruování strojů Faculty of Mechanical Engineering Institute of Machine and Industrial Design / Department of Machine Design Diagnostika pneumatických systémů metodou akustické emise [Pojednání ke státní doktorské zkoušce] [Discourse on the Dissertation Thesis] Autor práce: Ing. Lukáš Komenda Author Vedoucí práce: doc. Ing. Pavel Mazal, CSc. Author Brno 2015 3

OBSAH 4

OBSAH OBSAH Obsah 5 1 Úvod 6 2 Vymezení řešené problematiky a předběžné cíle dizertační práce 8 3 Shrnutí současného stavu poznání 9 4 Analýza, interpretace a zhodnocení poznatků získaných na základě rešerše 14 5 Vymezení cíle dizertační práce a návrh způsobu jejího řešení 15 5.1 Cíle dizertační práce 15 5.2 Vědecká otázka 15 5.3 Pracovní hypotéza 15 5.4 Návrh způsobu řešení 15 6 Současný stav řešení dizertační práce 17 7 Závěr 19 8 Literatura 20 5

ÚVOD 1 ÚVOD V dnešní době se kladou čím dál vyšší nároky na spolehlivost výrobních strojů či průmyslových zařízení, která zaručují plynulý chod výroby, případně se podílí na bezpečnosti strojních zařízení. Ekonomický trend výroby součástí vede čím dál více k šetření na množství použitých materiálů za účelem vyšší produkce a dosažení krajních mechanických vlastností. To může vést ke zvýšení výskytu poruch ve všech strojních zařízení. Proto je nutné zavést diagnostické metody, které odhalí vznik poruch v jejich raném stádiu a zabrání tak havarijním situacím. Mezi strojní komponenty s vysokou náchylností k výskytu poruch patří pneumatické systémy. Vyskytují se v mnoha aplikacích a používají se od rozsáhlých rozvodů v elektrárnách či výrobních halách až po využití např. v dopravním průmyslu (ovládání dveří autobusů apod.). Nejrozšířenější poruchou u těchto systémů je vznik tzv. úniků. Jedná se o poškození, kdy dochází ke ztrátě těsnění v rozvodech nebo u dalších pneumatických komponent (např. ventily) a přetlak uvnitř systému tak způsobí únik vzduchu do okolního prostředí. [1] tyto úniky způsobují snížení tlaku v pneumatickém systému, což může vést ke kolapsu daného zařízení. Ve výrobních halách a elektrárnách se proto zavádějí pravidelné údržby, během kterých se postupně kontroluje celý pneumatický systém s úmyslem odhalení vznikajících poškození a úniků. Zahájení kontrol však v mnoha případech vede k odstavení celého pneumatického systému (může se jednat o výrobní linku) z provozu, což má za následek vysoké ekonomické ztráty. Avšak úniky v systému se mohou objevit ještě před zahájením údržby, což může vést ke kontaminaci vnějšího prostředí či snížení provozní efektivity strojů. Z těchto důvodů se s postupem času začaly rozvíjet metody a zařízení, které by dokázaly odhalit vznikající poškození a výskyt úniků ještě v čase, kdy by nebyla ovlivněna funkčnost daného pneumatického systému. Důležitým předpokladem pro vývoj soudobých diagnostických zařízení je možnost kontroly během provozu, aby nebylo nutné odstavit celý systém z provozu. Vývoj tzv. nedestruktivních diagnostických zařízení pro pneumatický průmysl je nyní teprve v počátcích svého rozvoje a můžeme se setkat na dnešním trhu pouze s několika zařízeními. Tato zařízení pracují na principu analýzy zvukových vln. Vznik úniků je doprovázen šířením zvukových vln do okolního prostředí o vyšších frekvencích (khz). U větších úniků lze produkované zvukové vlny identifikovat v těsné blízkosti i lidským sluchem. Avšak téměř ve všech případech je zvuk z úniku zakryt ve hluku z okolí. Tohoto principu využívají výše uvedená zařízení. Za pomoci mikrofonu u nich dochází k záznamu zvuku v blízkém okolí testovaného prvku, na němž se únik může nacházet. Jelikož je zvuk z okolí tvořen zvukovými vlnami o nižších frekvencích než vlny z úniku, je možné ze záznamu signálu analyzovat, zda se na testovaném objektu únik nachází či nikoli. Tyto diagnostické systémy jsou však nevhodné pro detekci drobných úniků či jejich raných stádií nebo také tyto přístroje nelze využít pro méně přístupné prostory. Z výše uvedených důvodů je nutné uvést do průmyslu zařízení, principielně založené na jiné diagnostické metodě, která by tak zmíněné nedostatky odstranila. Zde se nabízí metoda akustické emise, jež spadá do kategorie metod pro nedestruktivní testování (NDT) a jejíž uplatnění lze nalézt v mnoha průmyslových odvětvích, jako je například detekce poškození ložisek, analýza poškození tlakových lahví apod. Metoda akustické emise funguje na principu zaznamenávání 6

ÚVOD transientních elastických vln na povrchu materiálu za pomoci snímačů akustické emise [2]. Vlny AE mohou být vyvolány změnou ve struktuře materiálu, čili vznikem mechanického poškození vlivem působícího zatížení nebo také jejich vznik může být zapříčiněn působením vnějších činitelů z okolního prostředí v kontaktu a povrchem daného prvku. Vlny AE jsou tvořeny vyššími frekvencemi do cca 3MHz, které se šíří sféricky napříč materiálem. Signál AE je generován již při nepatrných mechanických změnách na daném materiálu, což umožňuje měření za vysoké citlivosti. Díky tomu se tato metoda jeví jako vhodná pro použití detekce poškození/úniků v pneumatických systémech a to i ve srovnání s jinými metodami, jako je vibrodiagnostika. [25-27] 7

ÚVOD 2 VYMEZENÍ ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY A PŘEDBĚŽNÉ CÍLE DIZERTAČNÍ PRÁCE Předběžným cílem dizertační práce je vytvoření diagnostické metody pro měření drobných úniků pneumatických válců na základě akustické emise. Sekundární cíle práce: Analýza spektra signálu AE nepoškozených pneumatických válců. Analýza spektra signálu AE na válcích s úniky vzduchového média. Najít metodu a parametr pro hodnocení vad ve spektrech signálu AE. 8

SHRNUTÍ SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ 3 SHRNUTÍ SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Jeden z prvních dokumentů [3] popisující možnost použití akustické jako diagnostické metody byl vydán v letech 1960. Zde byla popisována metoda AE v souvislosti s diagnostikou součástí s rotujícími díly. Od té doby se její využití, jako metody nedestruktivního testování, začalo uplatňovat v mnoha průmyslových odvětvích a stala se samostatným vědním oborem. Prvotní výzkum zabývající se uplatněním akustické emise pro pneumatické systémy v průmyslu se připisuje Dickeymu, Dimmickovi a Mooreovi [4]. Ti ve své práci, při snaze diagnostikovat úniky na ventilu metodou akustické emise, publikovali závislost amplitudy signálu AE a velikost úniků na ventil, což je podstatou pro využití AE jako diagnostické metody pneumatických systémů. Významnou studií je také publikace [5], ve které byl prezentován výzkum šíření hluku ucházejícího plynu skrz ventil s kulovým uzávěrem. Výsledkem experimentu bylo objevení závislosti mezi signálem AE a velikosti úniku ve frekvenční oblasti. V další publikaci [6], taktéž popisující počátky vývoje AE v pneumatických systémech, bylo publikováno její využití ve smyslu popisu pozice ventilu. Zde tedy uzavřená či otevřená poloha byl identifikována za pomocí r.m.s. signálu AE. Počáteční výzkumy zabývající se uplatněním AE v pneumatických systémech nastínily pouze možnost a potenciál uplatnění této metody v daném odvětví. Prezentované výsledky z výše uvedených publikací jsou pouze okrajové a nevedou k vytvoření metody, která by se dala uplatnit pro diagnostiku pneumatických zařízení v běžném provozu. Akustická emise se dále používá pro diagnostiku úniků plynů v plynovodech. Zde jsou však měřena unikající kvanta plynů, která produkují dostatečně silný signál měřitelný na velké vzdálenosti. Avšak v těchto případech se jedná o sledování jedné veličiny (r.m.s. signálu AE), jež definuje, zda k úniku dochází či nikoli. Tento způsob diagnostiky však není vhodné použít na pneumatických systémech, kde se jedná o identifikaci nesrovnatelně menších úniků. [21, 23] Vývoj akustické emise (AE) jako moderní diagnostické metody pro zařízení s pneumatickými systémy započal opět s odstupem v posledních desetiletích. Hlavním účelem diagnostické metody je nalezení a ohodnocení úniků plynné jednotky z pneumatického systému. Jedná se tedy o úniky z ventilů, pístů či různých částí pneumatických pohonů. Vědecká publikace z roku 2004 [2] pojednává o využití metody AE pro monitorování úniků ve ventilech určených pro elektrárenský průmysl. Tyto průmyslové ventily mohou být znehodnoceny více druhy mechanizmů poškození. Nejběžnějšími typy jsou oscilace proudění, vibrace v potrubí, koroze či opotřebení. Účelem studie bylo nashromáždit data popisující hluk z okolního prostředí a stupeň úniku ve ventilu. Experiment byl proveden s využitím třech diagnostických metod, jako je akustická emise, měření zvuku a vibrací. Metoda AE zde byla užita také, krom měření úniků, k monitorování pohybu uzávěru ventilu. Schematický diagram zapojení měřícího řetězce je zobrazen na obr. 1. 9

SHRNUTÍ SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Obr. 1 Zapojení měřícího řetězce [2] Ze záznamu dat byla vybrána hodnota r.m.s. signálu akustické emise, která byla srovnána vůči změně velikosti úniku na testovaném ventilu a vůči změně tlaku vzduchu uvnitř pneumatické jednotky. Ukázalo se, že r.m.s. AE roste spolu se zvyšující se velikostí úniku či tlaku. Velikost úniku úzce souvisí s vnitřním tlakem, jelikož s jeho růstem roste i stupeň úniku při uvažování stejné velikosti únikového otvoru. Ověření tohoto tvrzení bylo provedeno srovnáním signálu AE se signály měření vibrací a hluku toku úniku, které závislost r.m.s. signálu AE vůči velikosti toku potvrdilo. Avšak výsledky z této studie se týkají měření pouze konkrétního typu ventilu za daných podmínek a proto nemohou být jasným předpokladem pro vytvoření univerzální diagnostické metody, které by se dalo využít v průmyslu. Následující publikace z roku 2006 [7] se obdobně zabývala využitím metody AE pro detekci vnitřních úniků ve ventilech určených pro rozvod páry a vody. Při experimentu byly provedeny zkoušky s použitím různých velikostí úniků za účelem analyzovat vlastnosti AE v závislosti na sledovaný únik. 10

SHRNUTÍ SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Obr. 2 Amplituda AE vs. množství/stupeň úniku [6] Graf na obr. 2 reprezentuje závislost naměřených dat amplitudy AE vs. Množství/stupeň úniku ventilu v rozvodech s párou. Jak je z grafu patrné, amplituda signálu roste v závislosti s množstvím úniku. Při experimentu byla navíc sledována teplota, jejíž hodnoty jsou taktéž vyneseny v grafu. Dále byly sledovány vlivy odlišných cest úniků napříč ventilem na signál AE, přičemž naměřená data se shodovala s výsledky, které jsou zobrazeny na obr. 2. Při experimentech zahrnujících proudění vody naměřená data opět charakterizovala závislost mezi velikostí úniku a signálem AE, avšak s menší výrazností. Výsledky této studie potvrzují její počáteční předpoklad a to, že tuto metodu je možné využít pro diagnostiku úniků nejen v pneumatických systémech. Studie [7] opět dále nerozšiřuje získané poznatky ve smyslu vytvoření diagnostického principu, na kterém by bylo možné založit obecnou metodiku sledující stavy pneumatických (či jiných) systémů pro praktické využití v průmyslu. Cílem studie [8] bylo podrobněji analyzovat vnitřní úniky metodou akustické emise tak, aby bylo možné vytvořit jejich odhad výpočtem. Pro experimentální data byl sledován vliv typu ventilu na parametry signálu AE ve frekvenční oblasti. Zde byla sledována amplituda frekvence s její hodnotou a energie obsažená v pásmu frekvence. Pro vyhodnocení těchto parametrů byla využita spektrální analýza s využitím Fourierovy transformace. 11

SHRNUTÍ SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Obr. 3 r.m.s. AE vs. velikost úniku/vnitřní tlak [7] Na obr. 3 jsou zobrazena data z experimentálního měření, kdy byla analyzována velikost r.m.s. signálu AE vnitřního úniku ventilu vůči proměnné velikosti úniku a vnitřního tlaku. Obr. 3 vlevo zobrazuje vliv vnitřního tlaku v systému na nárůst r.m.s. signálu AE v závislosti na množství úniku. Graf v pravé části naznačuje vliv r.m.s. signálu AE v závislosti na zvyšujícím se tlaku v systému. Tato výsledky se shodují i s výzkumem publikovaným ve studii [7]. Studie [8] se dále zabývá podobným vlivem velikosti ventilu na signál AE, jak je uvedeno na obr. 4. Obr. 4 r.m.s. při různých velikostech ventilů [7] Z obr. 4 je zřejmé, že se zvyšující se velikostí ventilu se zmenšuje r.m.s. signálu AE. Vlivem více faktorů ovlivňujících signál AE, byly na základě předchozích grafů (obr. 3,4) vybrány parametry, dle kterých byl navržen matematický model pro hodnocení úniků. Tento předložený model (obr. 5) dle studie [8] předpokládá možnost jeho využití pro rozvoj diagnostického nástroje metodou AE v průmyslovém využití. 12

SHRNUTÍ SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Obr. 5 Teoretický model výpočtu úniku [7] Z výše uvedených zdrojů vyplývá, že vývojem akustické emise jako diagnostické metody pro pneumatické systémy v průmyslu se zabývá válce vědeckých pracovišť. Prozatím však byly popsány základní charakteristiky, vztažené k únikům, které jsou předpokladem pro budoucí vytvoření diagnostického nástroje na principu metody AE. 13

SHRNUTÍ SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ 4 ANALÝZA, INTERPRETACE A ZHODNOCENÍ POZNATKŮ ZÍSKANÝCH NA ZÁKLADĚ REŠERŠE V současné době patří vývoj nedestruktivních technologií pro monitorování strojních součástí mezi rozšířené vědné obory. Metoda akustické emise je využívanou metodou nedestruktivního testování, jejíž vývoj pro detekci pneumatických systémů začal v posledním desetiletí. Již v minulosti byly provedeny studie zabývající se možností využití akustické emise pro detekci pneumatických systémů, avšak výsledky nebyly dále rozvíjeny. Například ve studii [6] byla publikovány závislost signálu AE, vyvolaným únikem ve ventilu, na geometrii daného ventilu. S rozšiřujícím se uplatněním pneumatických systémů v současném průmyslu se začala rozvíjet i metoda akustické emise pro toto odvětví. V publikaci [1] byl prezentován výzkum zabývající se monitorováním ventilu pro elektrárenský průmysl. Zde bylo pro porovnání výsledků signálu AE použito také metod měření vibrací a hluku. Z měření byl ověřen vliv velikosti úniku ve ventilu na změnu hodnoty r.m.s. signálu AE, čili s rostoucí velikostí úniku narůstala i hodnota r.m.s. Tato studie však byla provedena na konkrétním typu ventilu za přesně daných podmínek provozu a proto mohou být publikované výsledky brány pouze jako podklad pro vývoj průmyslové diagnostické metody. Obdobným problémem se zabývá i studie [8], kde byla použita metoda AE pro monitorování úniku ventilů v rozvodech systému pára a vody. Bylo ověřeno, že s rostoucí velikostí úniku kondenzátu vzrůstá i amplituda signálu. Během experimentu byl dále zaznamenán průběh teploty doprovázející charakter úniku v jeho blízkém okolí (obr. 2). Měření však bylo provedeno opět v přesně ustanovených provozních podmínkách a tedy pouze v tomto daném případě je možné určit, jaký parametr signálu AE odpovídá dané velikosti úniku. Následující studie [8] byla zaměřena na odhalení nejpodstatnějších parametrů, které současně ovlivňují signál AE při měření úniků. Byly odhaleny významné vlivy při různých provozních podmínkách pneumatického systému, jako rozdílní vnitřní tlaky, či různé velikosti úniků. Oproti předchozím studiím byly prezentovány výsledky z měření při různých velikostech otvorů úniků, kde se zvětšujícím se otvorem se snižovala hodnota r.m.s. signálu AE. Měřený signál byl také zaznamenáván ve frekvenční oblasti, což umožňuje pro zpracování signálu aplikovat metody, jako je Fourierova transformace, vlnková transformace apod. [19,28]. Dále byl ve studii [8] prezentován teoretický model matematického výpočtu pro stanovení úniku ze signálu AE. Tento model zahrnuje korekční parametry, kterými je signál AE ovlivňován, jako je geometrie ventilu či vnitřní tlak systému (obr. 5). Výše uvedené výzkumy se zabývali především sledováním dvou charakteristik signálu, a to hodnot r.m.s. nebo amplitudy. Ve studii [4, 7, 8] je diagnostika úniku provedena analýzou amplitudy signálu AE. Oproti tomu ve studiích [1, 6, 7] je únik charakterizován změnou hodnoty parametru r.m.s. signálu AE. Jak je uvedeno výše v textu, ve výzkumech nebylo docíleno získání vhodného parametru pro komplexní popis stavu komponenty. Zde vidí autor práce potenciál pro rozvoj výzkumu v dané problematice. Konkrétně možnost použití vhodných matematických postupů (Fourierova transformace, vlnková transformace, spektrální analýza) pro detailní rozbor signálu AE a sledování tzv. událostí v signálu AE. Dále aplikovat tento postup pro analýzu drobných úniků pneumatických komponent, jak je požadováno v zadání práce. 14

VYMEZENÍ CÍLE DIZERTAČNÍ PRÁCE A NÁVRH ZPŮSOBU JEJÍHO ŘEŠENÍ 5 VYMEZENÍ CÍLE DIZERTAČNÍ PRÁCE A NÁVRH ZPŮSOBU JEJÍHO ŘEŠENÍ 5.1 Cíle dizertační práce Cílem dizertační práce je vytvoření diagnostické metody pro měření drobných úniků pneumatických válců na základě akustické emise Sekundární cíle práce: Analýza spektra signálu AE nepoškozených pneumatických válců. Analýza spektra signálu AE na válcích s úniky vzduchového média. Najít metodu a parametr pro hodnocení vad ve spektrech signálu AE. 5.2 Vědecká otázka Je možné identifikovat drobné úniky v pneumatických válcích, které již nejsou detekovatelné klasickými metodami jako je hluková analýza či vibrodiagnostika? 5.3 Pracovní hypotéza Akustická emise umožňuje analyzovat signál o vysokých frekvencích [2]. Tím je možné zachytit změny v signále vyvolané tlakem či únikem plynu [6], jež budou ovlivňovat charakter r.m.s. signálu AE. Dále ze studie [7] plyne závislost mezi parametry úniku (množství úniku, vnitřní tlak) a frekvencí měřeného signálu. Z těchto závislostí je možné ze signálu AE separovat jevy, které se podílí na jeho průběhu. 5.4 Návrh způsobu řešení V první fázi proběhne shromáždění literatury související s řešeným problémem a budou vybrány informace a poznatky, které budou základními znalostmi zadané problematiky. Jedná se především o informace týkající se zpracování signálu akustické emise a diagnostiky pneumatických systémů. V druhé fázi proběhne návrh experimentální stanice pro testování pneumatického systému. Návrh stanice bude navržen dle požadavků Poličských strojíren, od kterých budou poskytnuty komponenty pneumatických systémů srčené pro testování. Na zhotovené stanici bude sestaven měřící řetězec, který se bude skládat ze snímačů akustické emise a ze snímačů pro měření vibrací a teploty. Poslední dvě zmíněné charakteristiky budou sloužit jako doplňující informace signálu AE. Při experimentu budou nejprve měřeny nepoškozené komponenty. Tedy díly, u kterých nedochází k únikům. Tyto komponenty budou monitorovány během různých provozních podmínek, jako je např. změna vnitřního tlak a geometrie součásti a budou sledovány změny na signálu akustické emise. Zpracování naměřených dat bude probíhat v časové i frekvenční oblasti s využitím příslušných matematických metod (Fourierova transformace, spektrální analýza apod.). Následně bude ke každé ze změn v provozních podmínkách přiřazen parametr signálu AE, dle kterého bude možné identifikovat, zda došlo např. ke změně vnitřního tlaku či vyskytuje-li se v prvku nadměrné tření. 15

VYMEZENÍ CÍLE DIZERTAČNÍ PRÁCE A NÁVRH ZPŮSOBU JEJÍHO ŘEŠENÍ Následně bude probíhat obdobné měření, avšak s rozdílem, že na komponentách budou uměle vytvořena poškození způsobující úniky. Zde bude nejprve sledován signál AE ze přesně definovaných provozních podmínek, ze kterého bude extrahována složka odpovídající danému úniku. Dále bude sledován vliv změn velikosti úniků na signál AE. Posléze bude experimentální měření prováděno za různých provozních podmínek. Zde bude analyzován jejich vliv na signál AE stejně, jak tomu bylo u komponent bez výskytu úniků- Monitorování úniků výše uvedenými snímači bude navíc doprovázeno měřením hlukové emise. Toto měření bude simulovat současné analyzátory využívané v průmyslu, díky čemuž bude možné posoudit hranici velikosti úniků, pod jejíž hodnotou bude možné použít pouze metodu akustické emise. Po rozboru signálu AE, kdy budou charakterizovány vlivy provozních podmínek působící na signál, bude vytvořen algoritmus, díky němuž bude možné testovat charakter stavu komponent. Tento algoritmus bude sloužit pro hodnocení parametrů signálu AE popisující stav komponent a dále bude nejprve testován na experimentální stanici a posléze na pneumatických systémech Poličských strojíren. Po ověření platnosti parametrů signálu AE popisujících stav komponent bude tento výzkum použit pro vytvoření diagnostické metody pneumatických systémů ve spolupráci s Poličskými strojírnami. 16

SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÍ DIZERTAČNÍ PRÁCE 6 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÍ DIZERTAČNÍ PRÁCE V rámci projektu TA ČR byl vytvořen experimentální stand pneumatického systému, jehož díly byly poskytnuty spolupracující firmou Poličských strojíren. Dále byly provedeny experimentální měření na vadných i bezvadných válcích s cílem získání dat ze signálu akustické emise. Celkem bylo poskytnuto firmou 16 velkých a malých válců, na kterých jsou prováděna měření. Poškození jsou uměle vytvářena na jednotlivých místech válců. Na obrázku XX je uvedeno uložení senzorů akustické emise na válci. Celkem byly použity 4 snímače za účelem nalezením nejvhodnější pozice pro měření poškození. Obr. 6 Uložení snímačů na pneu. válci Získaný signál byl zpracován dvěma způsoby: Obálková analýza. Spektrální analýza. Obr. 7 Obálková analýza 17

SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÍ DIZERTAČNÍ PRÁCE Obr. 8 Spektrální analýza Výsledky ze spektrální analýzy byly použity pro porovnání vadných a bezvadných válců, kde srovníní bylo provedemo momentálně pouze vizuálně. Avšak bylo ověřeno, že metoda AE je vhodná pro detekci vad válců pneumatického systému. 18

SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÍ DIZERTAČNÍ PRÁCE 7 ZÁVĚR Současná diagnostická zařízení pro pneumatický průmysl jsou schopna detekovat již rozšířená stádia úniků, nikoli však jejich raná stádia. To vede ke ztrátám na výkonech pneumatických zařízení nebo ke zvýšené degradaci poškozených dílů. Tato zařízení pracují na principu analýzy hlukové emise a jsou limitována především šířením hluku a dostupnosti testovaných komponent v daném prostředí. Proto byl schválen projekt TA ČR ve spolupráci s Poličskými strojírnami s cílem vyvinout ojedinělé diagnostické zařízení, kterým by bylo možné monitorovat stav pneumatických obvodů v méně dostupných prostorách i při nízkých hodnotách úniků (např. ventily obvodů pneumatických otevíracích dveří apod.) nebo obvodů provozovaných v prašném prostředí, kde může dojít k výskytu zadrhávání. Tato disertační práce vede k výzkumu a objasnění parametrů signálu AE, které odpovídají vlivům spojených s úniky média z válců. Tento výzkum bude základem pro následné vytvoření diagnostického systému v rámci zahájeného projektu. Během výzkumu se předpokládá spolupráce s dalšími institucemi, jako je Izhevsk State Technical University nebo Inserm-Université de Tours. Výsledky výzkumu budou prezentovány na konferencích a v odborných časopisech (NDT & International, Journal of Nondestructive Evaluation). 19

LITERATURA 8 LITERATURA [1] LEE, KIM. Analysis of Acoustic Emission for Condition Monitoring of Check Valve at Nuclear Power Plants. Key Engineering Materials. 2004, č. 270, s. 531-536. [2] CHEN, X, B. LI. Acoustic emission method for tool condition monitoring based on wavelet analysis. Int J Adv Manuf Technol. 2007, č. 33, 968 976. DOI: 10.1007/s00170-006-0523-5. [3] MBA, RAO, RAJ. Development of Acoustic Emission Technology for Condition Monitoring and Diagnosis of Rotating Machines; Bearings, Pumps, Gearboxes, Engines and Rotating Structures. The Shock and Vibration Digest. 2006, č. 38, s. 3-16. [4] DICKEY, J, J. DIMMICK a P.M. MOORE. Acoustic measurement of Valve Leakage Rates. Material Evaluation. 1978, č. 36, s. 67-77. [5] PLLOCK, A.A, S.Y.S HSU. Leak Detection Using Acoustic Emission. Journal of Acoustic Emission. 1982, č. 4, s. 237-243. [6] SILVA, M, N. Maia, A. Bracarense. Use of Acoustic Emission Techniques for Detection of iscontinuities. Material Evaluation. 1998, č. 10, s. 1215-1222. [7] LEE, S, J. H. PARK, K. B. YOO. Evaluation of Internal Leak in Valve Using Acoustic Emission Method. Key Engineering Materials. 2006, s. 661-664. [8] KAEWWAEWNOI, W, A. PRATEEPASEN, P. KAEWTRAKULPONG. Investigation of the relationship between internal fluid leakage through a valve and the acoustic emission generated from the leakage. Measurement. 2010, č. 43, s. 274-282. [9] PRATEEPASEN, A, W. KAEWWAEWNOI. Smart portable noninvasive instrument for detection of internal air leakage of valve acoustic emission signals. Measurement. 2011, č. 44, s. 378-384. [10] PANDYA, D. H, S. H. UPADHYAY, S. P. HARSHA. Fault diagnosis of rolling element bearing with intrinsic mode function of acoustic emission data using APF-KNN. Expert Systems with Applications. 2013, č. 10, s. 4137-4145 [11] EFTEKHARNEJAD, B, M. R. CARRASCO, D. MBA. The application of spectral kurtosis on Acoustic Emission and vibrations from a defective bearing. Mechanical Systems and Signal Processing. 2011, č. 25, s. 266-284 20

LITERATURA [12] CHOUDHURY, A, N. TANDOM. Application of acoustic emission technique for the detection of defects in rolling element bearings. Tribology International. 2000, č. 33, s. 39-45 [13] MBA, D. Defect detection in rolling element bearings by acoustic emission method. Journal of Acoustic Emission. 1990, č. 9, s. 25-8. [14] SERRIDGE, M. Fault Detection Techniques for Reliable Machine Condition Monitoring. Sound & Vibration. 1989, č. 23, s. 18-22. [15] MBA, D. Acoustic Emissions and monitoring bearing health. Tribology Transactions. 2003, č. 46, s. 447-451. [16] KILUNDU, B, X. CHIEMENTIN, J. DUEZ, D. MBA. Cyclostationarity of Acoustic Emissions (AE) for monitoring bearing defects. Mechanical Systems and Signal Processing. 2011, č. 25, 2061 2072. [17] MIETTINEN, Juha. Condition Monitoring of Grease Lubricated Rolling Bearings by Acoustic Emission Measurements. Tampere, 2000. Thesis for the degree of Doctor of Technology. Tampere University of Technology. [18] ASAMENE, K, M. SUNDARESAN. Analysis of experimentally generated friction related acoustic emission signals. Wear. 2012, č. 296, 607 618. [19] CHEN, Ch, R. KOVACEVIC, D. JANDGRIC. Wavelet transform analysis of acoustic emission in monitoring friction stir welding of 6061 aluminum. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2003, č. 43, 1383 1390. [20] SARYCHEV, G. A, V. M. SHCHACELIN. Acoustic emission method for research and control of friction pairs. Tribology International. 1991, č. 24, 11 16. [21] MOSTAFAPOUR, A, S. DAVOUDI. Analysis of leakage in high pressure pipe using acoustic emission method. Applied Acoustics. 2013, č. 74, 335 342 [22] LIANG, W. L. ZHANG, Q. XU, Ch. YAN. Gas pipeline leakage detection based on acoustic technology. Engineering Failure Analysis. 2013, č. 31, 1 7. [23] JIN, H, L. ZHANG, W. LIANG, Q. DING. Integrated leakage detection and localization model for gas pipelines based on the acoustic wave method. Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2014, č. 27, 74 88. 21

LITERATURA [24] KOSEL, T, I. GRABEC, P. MUZIC. Location of acoustic emission sources generated by air flow. Ultrasonics. 2000, č. 38, 824 826. [25] KEONG, T, I. PHIL, D. MBA. A comparative experimental study on the diagnostic and prognostic capabilities of acoustics emission, vibration and spectrometric oil analysis for spur gears. Mechanical Systems and Signal Processing. 2007, č. 21, 208 233 [26] ARROYO, J, M. MUNIZ, F. MORENO, N. BERNAL. Diagnostic method based on the analysis of the vibration and acoustic emission energy for emergency diesel generators in nuclear plants. Applied Acoustics. 2013, č. 74, 502 508 [27] ANDREYKIV, O. Y, M. V. LYSAK, O. M. SERIYENKO. Analysis of acoustic emission caused by internal cracks. Engineering Fracture Mechanics. 2001, č. 68, 1317 1333. [28] AL-DOSSARY, S, R. I. HAMZAH, D. MBA. Observations of changes in acoustic emission waveform for varying seeded defect sizes in a rolling element bearing. Applied Acoustics. 2009, č. 70, 58 81. 22