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UE超聲波解決方案（LNG）
一、LNG行業現狀
隨著我國能源政策的改變，天然氣作為一種綠色、高效能源，正急劇替代其他能源，成為工業、交通業及城市居民日常生活能源的主導。為了減少儲運空間和成本，將常壓下氣態的天然氣冷卻至-162℃從而凝結形成低溫液態流體LNG（液化天然氣，體積比為628：1）。LNG的主要成分是甲烷，同時還含有微量的乙烷、丙烷、氮及通常在天然氣中存在的其他成分。LNG具有熱值大、性能高等特點，充分利用LNG符合國家的能源規劃戰略。
LNG的產業鏈包括：天然氣從氣田開采出來，經過處理，液化，航運，接收和再氣化等環節,最終運至終端用戶。液化過程能凈化天然氣，除去其中氧氣，二氧化碳，硫化物和水。
在LNG的所有運行環節中，由于天然氣的易燃易爆性能，安全是考慮的第一因素。因此，設備的狀態檢測在每個環節中都是非常重要的。目前LNG設備狀態檢測的手段主要包括：紅外檢測，振動分析，在線檢測等。
美國UE SYSTEMS公司的超聲波檢測系統作為狀態檢測的另一種手段，可以普遍應用于LNG行業的各個環節。
二、UE超聲波技術
超聲波技術主要關注的聲波，它超出了人耳的感知的范圍。人類可以聽到的聲音的平均上限是16,500 Hz。盡管有些人聽覺的上限是21,000Hz，而超聲波技術主要關注的是頻率超過20,000Hz的聲波。20,000Hz也可以表示為20 kHz或20千Hz。1千Hz等于1,000Hz。
超聲波是一種高頻率，短波的信號，不同于那些可聽到的或低頻的聲音，在傳播相同距離時，后者耗費的聲音能量比前者更少。(Fig. A)
Ultraprobe使用的超聲波技術通常指空中超聲波。主要是指在空氣中傳播或接收超聲波，而不需要其它形式的聲音傳播媒介。
任何形式的摩擦都能產生超聲波的成分。例如你將拇指擦過食指，也會產生在超聲波范圍內的信號。可能你能夠聽到他們摩擦產生的極輕微的聲音，但通過Ultraprobe你可以聽到大而清晰的聲音。
聲音變大的原因是Ultraprobe將接收到的超聲波信號放大并轉換成人耳能聽到范圍。由于超聲波相對的低幅度的性質，放大是一個很好的方法。
盡管很多運轉的設備都能產生明顯能夠聽到的聲音，但其產生的超聲波成分對我們來說更為重要。在預防保養中，人們常通過一些常用工具來收聽軸承的聲音以確認其狀態，由于人能聽到的僅僅是信號中耳朵能感知的部分，這樣對于軸承的狀態診斷常是粗略的。因為它不能對超聲波范圍內的細微的變化進行分析。通過這種方法判斷而確認損壞的軸承常需要立即更換。而超聲波方法可以進行預測性的診斷，當超聲波范圍內的變化被檢測到，它給人們還留有計劃確定保養的時間。在泄漏檢測方面，超聲波可以快速準確的定位各種類型的泄漏。由于超聲波是一種短波信號，在泄漏位置可以接收到最大和最清晰的信號。在工廠嘈雜環境中，超聲波的這一特性顯得尤為重要。
工廠中大多數的環境噪音會嚴重干擾泄漏產生的低頻聲音，進而使人耳可聽的泄漏檢測方法失效。而Ultraprobe只接收泄漏產生的超聲波，通過掃描測試區域，可以快速定位泄漏。
電氣放電如電弧，電痕和電暈會產生超聲波信號，通過Ultraprobe可以在類似工廠嘈雜環境中，像泄漏檢測那樣快速的發現潛在故障。
三、基于超聲波技術的軸承和一般機械故障檢測
描述：
機械運動產生范圍廣泛的聲音, ULTRAPROBE僅專注于接收其中的高頻短波部分，并探測其聲幅和音質的細微變化。通過“外差法”將接收到的超聲信號轉化為人耳可聽范圍內的聲音信號，這樣就可以通過觀察儀表，用耳機收聽，進而對機械設備的狀態進行監測。
利用ULTRAPROBE超聲波檢測技術的優點：
1. 先于紅外和振動技術，檢測到早期的故障狀態。
2. 應用廣泛，包括任何種類的高速和低速軸承。
3. 超聲波是一種高頻短波信號，可以過濾掉大部分環境噪音。
4. 檢測方法簡單而實用，僅需少量培訓。
5. 可以記錄數據，并和電腦相連，可以進行趨勢分析。
6. 儀器配有專用接口，可以和振動分析技術相結合使用。
超聲波軸承監測
檢測內容
1. 早期失效狀態
2. 軸承表面摩擦腐蝕
3. 軸承過度潤滑
4. 軸承潤滑短缺
軸承故障模式
根據NASA（美國國家航空和宇宙航行局）的研究結果，超聲波監測可以提供早期的軸承故障預警，并且已經建立各階段的軸承故障模式：
超過基線8dB表明預故障或潤滑短缺
12dB表明各種故障模式已經開始
16dB表明進一步的故障狀態
35-50dB增加表明已經進入災難性故障階段
檢測方法
比較法：如果有同一類型的多個軸承，這些軸承就可以放在一起比較。用同一種測試方法或從同一個角度來檢測每一個軸承。分析分貝值和聲音強度的變化。
歷史法：在一定時期內，記錄并比較同一軸承不同時期歷史趨勢，進而進行分析。
檢測軸承失效
用比較法和歷史法對軸承進行檢測。使用歷史法時，如果分貝值超過基線12分貝，并伴有音質的變化，則表明軸承進入早期的失效階段。軸承缺潤滑常表現為超過基線值8分貝，并伴有很大的“沙沙聲”。如果懷疑是缺潤滑，可以在加注潤滑油的同時，觀察儀表的變化。一次加少量的潤滑油直到分貝值水平降低至基線值，或者在加潤滑油的同時，使用Ultraprobe 201油脂盒進行收聽。如果讀數水平持續很高且沒有降低的趨勢，可以考慮軸承進入失效模式并且需要經常檢測。
缺少潤滑
為了避免缺油，請注意以下事項：
1. 由于軸承潤滑油膜的減少，聲音強度值將增加，如果分貝值超過基線8分貝且伴有一致的“沙沙聲”，可以認為是缺油。
2. 在加潤滑脂過程中，保證適當的量使分貝值等于基準值。注意：一些潤滑脂需要一定時間才能充分的覆蓋軸承的表面，請每次加入適量的潤滑脂。
過度潤滑
軸承失效的一個常見原因是過度潤滑。潤滑過度產生的壓力經常損壞軸承的密封，或引起軸承的過熱而產生壓力和缺陷。避免過度潤滑：
1. 如果讀數維持在基線值上且音質良好，請不要加潤滑脂。
2. 潤滑過程中，盡可能使用適量的潤滑脂使讀數回到基準值。
3. 如上所述，注意：一些潤滑劑需要時間覆蓋軸承表面，請每次加入適量的潤滑脂。
低速軸承
用超聲波傳感器可以監測低速軸承（低于200RPM）。由于靈敏度范圍和頻率的可調，可以收聽到軸承的音質。對于極端低速軸承（低于25RPM），常需要不考慮讀數的具體值，僅僅收聽音質的不同。在這種極端條件下，通常是大型軸承并且用高粘性的潤滑脂。常常僅能夠接收到低程度的聲音信號，因為潤滑脂會吸收大部分的聲音能量。如果高程度音或“渣渣音”被聽見，這將表明軸承失效的發生。
頻譜分析
在收聽聲音信號的同時，通過UE公司的頻譜分析軟件還可以對儀器記錄的聲音信號進行頻譜和時域分析。
軸承良好狀態下頻譜圖 軸承失效狀態下的頻譜圖
一般機械故障解答
當運轉的設備由于部件磨損、損壞或位置不正而開始失效時，超聲波信號的變化就會產生。通過監測聲音模式的改變可以節省診斷問題的時間和預算。因此，關鍵設備的超聲波監測歷史可以避免無計劃的停機。如果設備可能在現場失效，對其進行分析，用超聲波傳感器對于狀態監測中的問題解決是非常有幫助的。
壓縮機好的閥門 壓縮機問題閥門
在齒輪箱檢測中，在脫齒之前會檢測到
異常的咔嗒聲，需要了解正常狀況下齒輪的聲
音。 齒輪脫齒頻譜圖
UE還可以通過在機械上安裝超聲波探頭或延長電纜對一些無法直接接觸的情況進行檢測。
四、泄漏檢測
1. 簡述
目前，工業上和生活中均大量用到用于儲存和輸送壓縮氣體的壓力容器，如氣缸、氣罐、煤氣管道、閥們等。由于各種原因，容器會產生漏孔從而發生氣體泄漏。據估計，工業上由于泄漏而損失掉的壓縮氣體平均占到40%左右。泄漏不但會造成能源的浪費，而且如果是有害氣體的話，還會對空氣造成污染。因此，準確地判斷和定位產生泄漏的位置，對于提高企業的生產效率和節約能源具有重大的意義。
傳統的泄漏檢測方法如絕對壓力法、壓差法、氣泡法等，操作復雜并且對技術人員要求較高，而且不具有實時性。目前，工業上廣泛利用泄漏產生超聲波的原理來進行泄漏檢測。利用超聲波檢測氣體泄漏位置，不僅方法簡單，而且準確可靠。
如果一個容器內充滿氣體，當其內部壓強大于外部壓強時，由于內外壓差較大，一旦容器有漏孔，氣體就會從漏孔沖出。當漏孔尺寸較小且雷諾數較高時，沖出氣體就會形成湍流，湍流在漏孔附近會產生一定頻率的聲波。聲波振動的頻率與漏孔尺寸有關，漏孔較大時人耳可聽到漏氣聲，漏孔很小且聲波頻率大于20kHz時，人耳就聽不到了，但它們能在空氣中傳播，被稱作空載超聲波。超聲波是高頻短波信號，其強度隨著離開聲源(漏孔)距離的增加而迅速衰減。因此超聲波被認為是一種方向性很強的信號，用此信號判斷泄漏位置相當簡單。
2. 泄漏檢測方法
1) 壓力泄漏
2) 真空泄漏
3. 泄漏的種類
1) 點源泄漏
2) 邊緣泄漏
3) 齒縫邊泄漏
4. 檢測內容：
1) 一般管道泄漏
2) 閥門內漏
3) 流體流向
4) 管道阻塞
5) 疏水閥
5. 超聲波檢測儀器精度：
1) 在15.24m范圍內探測到直徑為0.127 mm的泄漏 @ 5 psi (0.34 bar)
2) 臨界值：1 x 10-2 std. cc/sec to 1 x 10-3 std. cc/sec
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