آکوستیک امیشن برای ارزیابی سلامت سازه، گذشته-حال-آینده
اساسا تمامی سازهها و قطعات صنعتی در طول کارکرد خود باید بازرسی شوند. این در حالی است که گاهی عوامل محیطی و مخرب موجود میتواند آثار مخربی بر عمر سلامت سازه یا قطعه مورد نظر داشته باشند. از نتایج برخی از این آثار میتوان به نشتی، خوردگی و رشد ترک در سازه اشاره کرد که در صورت بارگذاری و شرایط محیطی مخرب میتواند به خرابی کامل سازه منجر شود. چنانچه این معایب پس از رخداد پدیدار شوند هزینه سنگین و گاه جبرانناپذیر بر جای خواهند گذاشت. به همین منظور برای پیشبینی و جلوگیری از رخداد این معایب، از سیستم پایش سلامت سازه استفاده میشود. یکی از روشهای کاربردی پایش سلامت سازهها آکوستیک امیشن است. در این مقاله این روش برای ارزیابی سلامت سازهها به اختصار تشریح و در دورههای مختلف مورد بررسی قرار میگیرد.
سیستمهای یکپارچه نظارت بر سلامت ساختاری (ISHM) با آزمون آکوستیک امیشن (AE) به طور فعال برای نظارت بر یکپارچگی ساختاری سازههای واحدهای مختلف در نیروگاهها، پالایشگاهها، پتروشیمیها و در بسیاری از صنایع دیگر استفاده میشوند. اهداف کاربرد ISHM ، بهرهبرداری ایمن از تجهیزات و بهینه سازی نگهداری بر اساس استراتژی پیشگیرانه است. هدف اصلی آن تشخیص و شناسایی عیوب خطرناک در مراحل اولیه میباشد.
کاربردهای روش آکوستیک امیشن در ISHM
- ظاهراً اولین کاربرد روش AE در ISHM سیستم نظارت بر راکتور هستهای بود که توسط وستینگهاوس در سال 1976 توسعه یافت (شکل 1).
- نمونه دیگری از کاربرد AE در ISHM، پروژههای شرکت فنلاندی ACUTEST در ایجاد و معرفی AE ISHM در پالایشگاه Porvoo فنلاند است. سیستمهای ISHM برای کنترل وضعیت فنی بیش از 150 تجهیز در 8 واحد پالایشگاهی ایجاد شد و استفاده از این سیستمها باعث افزایش قابل توجه در ایمنی و سودآوری پالایشگاه گردید(شکل 2).
- در روسیه اولین سیستمهای AE ISHM در سال 1993 برای کنترل مداوم شرایط سازههای بسیار خطرناک مانند مخازن کرایوژنیک برای گازهای هیدروکربنی مایع (شکل 3) ایجاد شد.
امروزه استفاده از تکنیک آکوستیک امیشن جهت ارزیابی سلامت سازهها بسیار گسترش یافته است. به عنوان مثال در روسیه تا سال 2000 میلادی حدود 370 تجهیز با این روش بصورت آنلاین مورد ارزیابی قرار گرفته است.
بین سالهای 2008 تا 2018، بیشتر از 930 مقاله در زمینه آزمون آکوستیک امیشن منتشر گردید. کشورهای چین، آمریکا، انگلستان، ژاپن، آلمان و روسیه بیشترین میزان انتشار مقالات در این حوزه را داشتهاند.
مقالات مرتبط با آزمون آکوستیک امیشن در 4 حوزه اصلی که به تفکیک در شکل 6 مشخص است.
همانگونه که در شکل بالا نمایان است، بیشترین مقالات آزمون آکوستیک امیشن در حوزه کاربرد پایش وضعیت (مانیتورینگ) و تعمیرات پیشگیرانه بوده است. همچنین پیشبینی میشود، کاربرد آزمون آکوستیک امیشن در SHM بیشترین رشد (9 درصد) را طی پنج سال آینده دارد.
آینده آزمون آکوستیک امیشن :
سنسورهای Optical AE
سنسورهای نوری به طور عملیاتی و در وسیعترین محدوده امکان تغییر فرکانس و ثبت نوسانات سیگنالهای AE را به طور مستقیم میدهند. همه اینها نه تنها به حل مشکلات استخراج سیگنالهای مفید از نویز کمک میکند، بلکه شرایطی را برای استفاده از مانیتورینگ AE و محاسبه کمی یک منبع ایجاد میکند.
سیستمهای Wireless
این یکی دیگر از جهت گیریهای چشمانداز توسعه سیستمهای AE ISHM است. سیستمهای بیسیم اجازه میدهند تا سیستم های مانیتورینگ پیکربندی خود را بهطور انعطافپذیر تغییر دهند و با توجه به موقعیت عیوب احتمالی، بهطور عملیاتی در محلهای مورد نظر تنظیم شوند. و البته، از کیلومترها کابل کشی بینیاز شوند. همچنین امکان مانتورینگ از راه دور به راحتی فراهم خواهد شد.
با توجه به گسترش فضاهای ذخیره سازی و انتقال اطلاعات و تکنولوژی آنالیز آماری اطلاعات، سیستمهای مانیتورینگ آینده میتواند مجموعه وسیعی از دادهها را دریافت، مقایسه و گزارش دهی نماید و بصورت لحظهای اطلاعات مربوط به وضعیت سلامت و قابلیت سرویس دهی تجهیزات را در اختیار کاربران قرار دهد.