EMISJA AKUSTYCZNA - Podstawy teoretyczne

Emisja akustyczna (EA) jest to grupa zjawisk polegających na generacji fal sprężystych (akustycznych lub wibroakustycznych), powstających w wyniku wyzwalania energii wiązań międzycząsteczkowych (odkształcenia, pękanie, przemiany fazowe). Fakt ten przyczynił się do opracowania metody emisji akustycznej wykorzystywanej w diagnostyce stanu narzędzi skrawających i procesu skrawania, w nadzorze niezawodności maszyn i konstrukcji, w badaniach zmęczenia i pękania materiałów, wykrywaniu wad materiałowych, w badaniach górotworów w celu przewidywania trzęsień Ziemi, przewidywaniu tąpnięć w kopalniach oraz w kontroli i badaniu przebiegów reakcji chemicznych i przemian fazowych.

Emisja akustyczna znalazła również zastosowanie w elektroenergetyce, gdzie wykorzystano fakt, że wyładowania niezupełne generują fale emisji akustycznej. W trakcie wyładowania niezupełnego następuje impulsowa przemiana niewielkiej części energii elektrycznej
(od 1 do 5 %) na energię mechaniczną (pozostałą część stanowi energia elektryczna, cieplna
i chemiczna). Na rysunku 1 przedstawiono schemat ideowy pomiaru sygnałów emisji akustycznej generowanych przez wyładowania niezupełne.

Rys. 1. Schemat ideowy pomiaru sygnałów emisji akustycznej generowanych przez wyładowania niezupełne

SYSTEM DO POMIARU SYGNAŁÓW EMISJI AKUSTYCZNEJ

Do detekcji, identyfikacji i lokalizacji źródeł wyładowań niezupełnych wykorzystujemy wielokanałowy, przenośny system pomiarowy wyposażony zarówno w wąsko- jak i szerokopasmowe przetworniki emisji akustycznej firmy Physical Acoustic Corporation (rys. 2).

Rys. 2. Przenośny system do detekcji, identyfikacji i lokalizacji źródeł wyładowań niezupełnych metodą emisji akustycznej.

Proces automatycznej detekcji i identyfikacji źródeł wyładowań niezupełnych wspomagany jest oprogramowaniem - PD-Identifier (rys.3). Program zawiera obszerną (na bieżąco aktualizowaną i rozbudowywaną) bazę danych "odcisków palców" (ang. fingerprints) typowych defektów układu izolacyjnego stanowiących źródło groźnych wyładowań niezupełnych.
Oprócz wyspecjalizowanych (opatentowanych) procedur identyfikacji defektu izolacji dostępnych z poziomu programu PD-Identifier wykorzystujemy w trakcie pomiarów dedykowaną do tego celu sztuczną sieć neuronową.
Na rysunku 3 przedstawiono wysoką skuteczność (94%) rozpoznania wyładowań powierzchniowych zlokalizowanych na preszpanowej belce wsporczej przełącznika zaczepów (rys. 4 i 5).

Rys. 3. Wynik skutecznej detekcji i identyfikacji wyładowań powierzchniowych w badanym transformatorze


Rys. 4. Preszpanowa belka wsporcza z widocznymi śladami erozji (liczne zwęglonye ścieżki) powstałymi na skutek oddziaływania wyładowań powierzchniowych


Rys. 5. Lokalizacja wyładowań niezupełnych metodą emisji akustycznej umożliwiiła ekipie remontowej szybkie usunięcie wadliwego fragmentu układu izolacyjnego