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 Privilegeed & Confidential - Page 1

Phased Array – technika badań … Phased Array – podstawowe informacje Model przetwornika ultradźwiękowego Phased Array Model „klasycznego” przetwornika ultradźwiękowego Privileged & Confidential – Page 3 Privilegeed & Confidential - Page 1

Phased Array – technika badań … Phased Array – podstawowe informacje PHASED - sterowanie fazowe (czasowe) ARRAY – opisuje mozaikową budowę przetwornika Privileged & Confidential – Page 4 Privilegeed & Confidential - Page 1

Phased Array – technika badań … Phased Array – podstawowe informacje Schemat działania defektoskopu Phased Array. Idea nadawania i odbierania sygnału. Privileged & Confidential – Page 5 Privilegeed & Confidential - Page 1

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 Privilegeed & Confidential - Page 1

Phased Array – technika badań … Phased Array – podstawowe informacje Ogólna struktura systemu badań Phased Array (PA) Privileged & Confidential – Page 7 Privilegeed & Confidential - Page 1

Phased Array – technika badań … Phased Array – zastosowania Uchwyty głowic Phased Array z systemem podawania sprzęgacza podczas skanowania wrębów typu T Privileged & Confidential – Page 8 Privilegeed & Confidential - Page 1

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 Privilegeed & Confidential - Page 1

Phased Array – technika badań … Phased Array – zastosowania Wirnik podczas badań PA na rolkach z własnym napędem Privileged & Confidential – Page 10 Privilegeed & Confidential - Page 1

Phased Array – technika badań … Phased Array – zastosowania Manipulator „obiegowy” – zastosowanie gdy brak rolek z napędem Privileged & Confidential – Page 11 Privilegeed & Confidential - Page 1

Phased Array – technika badań … Phased Array – zastosowania Model przekroju geometrii wrębu typu "młotkowego” i głowica PA w obszarze badania Privileged & Confidential – Page 12 Privilegeed & Confidential - Page 1

Phased Array – technika badań … Phased Array – zastosowania Ultradźwiekowy obraz pęknięcia w górnym narożu wrębu „wrysowany” w jego geometrię Privileged & Confidential – Page 13 Privilegeed & Confidential - Page 1

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 Privilegeed & Confidential - Page 1

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 Privilegeed & Confidential - Page 1

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 Privilegeed & Confidential - Page 1

Phased Array – technika badań … Phased Array – zastosowania Model tulei sprzęgłowej do celów analizy obszarów krytycznych i ustalenia zakresów badania Privileged & Confidential – Page 17 Privilegeed & Confidential - Page 1

Phased Array – technika badań … Phased Array – zastosowania Przykładowe C-skany z badania obszarów tulei o krytycznej geometrii Privileged & Confidential – Page 18 Privilegeed & Confidential - Page 1

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 Privilegeed & Confidential - Page 1

Phased Array – technika badań … Phased Array – nowatorskie aplikacje, badania próbki z odlewu Próbka wycięta z odlewu Privileged & Confidential – Page 20 Privilegeed & Confidential - Page 1

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 Privilegeed & Confidential - Page 1

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 Privilegeed & Confidential - Page 1

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 Privilegeed & Confidential - Page 1

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 Privilegeed & Confidential - Page 1

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 Privilegeed & Confidential - Page 1

Phased Array – technika badań … DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ Privileged & Confidential – Page 25 Privilegeed & Confidential - Page 1