UE超声波解决方案（啤酒）

啤酒生产工艺流程可以分为制麦、糖化、发酵、包装四个工序。

（一） 制麦工序

大麦必须通过发芽过程将内含的难溶性淀料转变为用于酿造工序的可溶性糖类。大麦在收获后先贮存2-3月，才能进入麦芽车间开始制造麦芽。

为了得到干净、一致的优良麦芽，制麦前，大麦需先经风选或筛选除杂，永磁筒去铁，比重去石机除石，精选机分级。

制麦的主要过程为：大麦进入浸麦槽洗麦、吸水后，进入发芽箱发芽，成为绿麦芽。绿麦芽进入干燥塔/炉烘干，经除根机去根，制成成品麦芽。从大麦到制成麦芽需要10天左右时间。

制麦工序的主要生产设备为：筛（风）选机、分级机、永磁筒、去石机等除杂、分级设备；浸麦槽、发芽箱/翻麦机、空调机、干燥塔（炉）、除根机等制麦设备；斗式提升机、螺旋/刮板/皮带输送机、除尘器/风机、立仓等输送、储存设备。

（二） 糖化工序

麦芽、大米等原料由投料口或立仓经斗式提升机、螺旋输送机等输送到糖化楼顶部，经过去石、除铁、定量、粉碎后，进入糊化锅、糖化锅糖化分解成醪液，经过滤槽/压滤机过滤，然后加入酒花煮沸，去热凝固物，冷却分离

麦芽在送入酿造车间之前，先被送到粉碎塔。在这里，麦芽经过轻压粉碎制成酿造用麦芽。糊化处理即将粉碎的麦芽/谷粒与水在糊化锅中混合。糊化锅是一个巨大的回旋金属容器，装有热水与蒸汽入口，搅拌装置如搅拌棒、搅拌桨或螺旋桨，以及大量的温度与控制装置。在糊化锅中，麦芽和水经加热后沸腾，这是天然酸将难溶性的淀粉和蛋白质转变成为可溶性的麦芽提取物，称作"麦芽汁"。然后麦芽汁被送至称作分离塔的滤过容器。麦芽汁在被泵入煮沸锅之前需先在过滤槽中去除其中的麦芽皮壳，并加入酒花和糖。煮沸：在煮沸锅中，混合物被煮沸以吸取酒花的味道，并起色和消毒。在煮沸后，加入酒花的麦芽汁被泵入回旋沉淀槽以去处不需要的酒花剩余物和不溶性的蛋白质。

糊化锅：首先将一部分麦芽、大米、玉米及淀粉等辅料放入糊化锅中煮沸。

糖化槽：往剩余的麦芽中加入适当的温水，并加入在糊化锅中煮沸过的辅料。此时，液体中的淀粉将转变成麦芽糖。

麦汁过滤槽：将糖化槽中的原浆过滤后，即得到透明的麦汁（糖浆）。

煮沸锅：向麦汁中加入啤酒花并煮沸，散发出啤酒特有的芳香与苦味。

（三） 发酵工序

发酵罐成熟罐：在冷却的麦汁中加入啤酒酵母使其发酵。麦汁中的糖分分解为酒精和二氧化碳，大约一星期后，即可生成"嫩啤酒"，然后再经过几十天使其成熟。

啤酒过滤机：

将成熟的啤酒过滤后，即得到琥珀色的生啤酒。

冷却、发酵：洁净的麦芽汁从回旋沉淀槽中泵出后，被送入热交换器冷却。随后，麦芽汁中被加入酵母，开始进入发酵的程序。在发酵的过程中，人工培养的酵母将麦芽汁中可发酵的糖份转化为酒精和二氧化碳，生产出啤酒。发酵在八个小时内发生并以加快的速度进行，积聚一种被称作"皱沫"的高密度泡沫。这种泡沫在第3或第4天达到它的最高阶段。从第5天开始，发酵的速度有所减慢，皱沫开始散布在麦芽汁表面，必须将它撇掉。酵母在发酵完麦芽汁中所有可供发酵的物质后，就开始在容器底部形成一层稠状的沉淀物。随之温度逐渐降低，在8~10天后发酵就完全结束了。整个过程中，需要对温度和压力做严格的控制。当然啤酒的不同、生产工艺的不同，导致发酵的时间也不同。通常，贮藏啤酒的发酵过程需要大约6天，淡色啤酒为5天左右。发酵结束以后，绝大部分酵母沉淀于罐底。酿酒师们将这部分酵母回收起来以供下一罐使用。除去酵母后，生成物"嫩啤酒"被泵入后发酵罐（或者被称为熟化罐中）。在此，剩余的酵母和不溶性蛋白质进一步沉淀下来，使啤酒的风格逐渐成熟。成熟的时间随啤酒品种的不同而异，一般在7~21天。经过后发酵而成熟的啤酒在过滤机中将所有剩余的酵母和不溶性蛋白质滤去，就成为待包装的清酒。

（四）包装工序

装瓶、装罐机：酿造好的啤酒先被装到啤酒瓶或啤酒罐里。然后经过目测和液体检验机等严格的检查后，再被装到啤酒箱里出厂。

洗瓶机：洗净回收的啤酒瓶。

空瓶检验机：极其细小的伤痕也不会放过。

感官检查：每天新酿制的啤酒，由专门的负责人员进行实际品尝。只有在确保其品质后，才将鲜美可口的啤酒呈送给您。

每一批啤酒在包装前，还会通过严格的理化检验和品酒师感官评定合格后才能送到包装流水线。成品啤酒的包装常有瓶装、听装和桶装几种包装形式。再加上瓶子形状、容量的不同，标签、颈套和瓶盖的不同以及外包装的多样化，从而构成了市场中琳琅满目的啤酒产品。瓶装啤酒是最为大众化的包装形式，也具有最典型的包装工艺流程，即洗瓶、灌酒、封口、杀菌、贴标和装箱。

 

从以上啤酒生产的工艺流程可以看出，啤酒生产设备多而复杂，设备的状态检测对于啤酒厂的重要性是不言而喻的。目前设备状态检测的手段主要包括：红外检测，振动分析，在线检测等。美国UE SYSTEMS公司的超声波检测系统作为状态检测的另一种手段，可以普遍应用于啤酒行业的各个环节。

超声波技术主要关注的声波，它超出了人耳的感知的范围。人类可以听到的声音的平均上限是16,500 Hz。尽管有些人听觉的上限是21,000Hz，而超声波技术主要关注的是频率超过20,000Hz的声波。20,000Hz也可以表示为20 kHz或20千Hz。1千Hz等于1,000Hz。

超声波是一种高频率，短波的信号，不同于那些可听到的或低频的声音，在传播相同距离时，后者耗费的声音能量比前者更少。(Fig. A)

Ultraprobe使用的超声波技术通常指空中超声波。主要是指在空气中传播或接收超声波，而不需要其它形式的声音传播媒介。

任何形式的摩擦都能产生超声波的成分。例如你将拇指擦过食指，也会产生在超声波范围内的信号。可能你能够听到他们摩擦产生的极轻微的声音，但通过Ultraprobe你可以听到大而清晰的声音。

声音变大的原因是Ultraprobe将接收到的超声波信号放大并转换成人耳能听到范围。由于超声波相对的低幅度的性质，放大是一个很好的方法。

尽管很多运转的设备都能产生明显能够听到的声音，但其产生的超声波成分对我们来说更为重要。在预防保养中，人们常通过一些常用工具来收听轴承的声音以确认其状态，由于人能听到的仅仅是信号中耳朵能感知的部分，这样对于轴承的状态诊断常是粗略的。因为它不能对超声波范围内的细微的变化进行分析。通过这种方法判断而确认损坏的轴承常需要立即更换。而超声波方法可以进行预测性的诊断，当超声波范围内的变化被检测到，它给人们还留有计划确定保养的时间。在泄漏检测方面，超声波可以快速准确的定位各种类型的泄漏。由于超声波是一种短波信号，在泄漏位置可以接收到最大和最清晰的信号。在工厂嘈杂环境中，超声波的这一特性显得尤为重要。

工厂中大多数的环境噪音会严重干扰泄漏产生的低频声音，进而使人耳可听的泄漏检测方法失效。而Ultraprobe只接收泄漏产生的超声波，通过扫描测试区域，可以快速定位泄漏。

电气放电如电弧，电痕和电晕会产生超声波信号，通过Ultraprobe可以在类似工厂嘈杂环境中，像泄漏检测那样快速的发现潜在故障。
三、泄漏检测

1. 简述

目前，工业上和生活中均大量用到用于储存和输送压缩气体的压力容器，如气缸、气罐、煤气管道、阀们等。由于各种原因，容器会产生漏孔从而发生气体泄漏。据估计，工业上由于泄漏而损失掉的压缩气体平均占到40%左右。泄漏不但会造成能源的浪费，而且如果是有害气体的话，还会对空气造成污染。因此，准确地判断和定位产生泄漏的位置，对于提高企业的生产效率和节约能源具有重大的意义。

传统的泄漏检测方法如绝对压力法、压差法、气泡法等，操作复杂并且对技术人员要求较高，而且不具有实时性。目前，工业上广泛利用泄漏产生超声波的原理来进行泄漏检测。利用超声波检测气体泄漏位置，不仅方法简单，而且准确可靠。

如果一个容器内充满气体，当其内部压强大于外部压强时，由于内外压差较大，一旦容器有漏孔，气体就会从漏孔冲出。当漏孔尺寸较小且雷诺数较高时，冲出气体就会形成湍流，湍流在漏孔附近会产生一定频率的声波。声波振动的频率与漏孔尺寸有关，漏孔较大时人耳可听到漏气声，漏孔很小且声波频率大于20kHz时，人耳就听不到了，但它们能在空气中传播，被称作空载超声波。超声波是高频短波信号，其强度随着离开声源(漏孔)距离的增加而迅速衰减。因此超声波被认为是一种方向性很强的信号，用此信号判断泄漏位置相当简单。

2. 泄漏检测方法

1)  压力泄漏

2)  真空泄漏

3. 泄漏的种类

1)  点源泄漏

2)  边缘泄漏

3)  齿缝边泄漏

4.  检测内容：

1)  一般管道泄漏

2)  阀门内漏

3)  流体流向

4)  管道阻塞

5)  疏水阀

5. 超声波检测仪器精度：

1)   在15.24m范围内探测到直径为0.127 mm的泄漏 @ 5 psi (0.34 bar)

2)   临界值：1 x 10-2 std. cc/sec to 1 x 10-3 std. cc/sec

机械运动产生范围广泛的声音, ULTRAPROBE仅专注于接收其中的高频短波部分，并探测其声幅和音质的细微变化。通过“外差法”将接收到的超声信号转化为人耳可听范围内的声音信号，这样就可以通过观察仪表，用耳机收听，进而对机械设备的状态进行监测。

1.    先于红外和振动技术，检测到早期的故障状态。

2.    应用广泛，包括任何种类的高速和低速轴承。

3.    超声波是一种高频短波信号，可以过滤掉大部分环境噪音。

4.    检测方法简单而实用，仅需少量培训。

5.    可以记录数据，并和电脑相连，可以进行趋势分析。

6.    仪器配有专用接口，可以和振动分析技术相结合使用。

1.    早期失效状态

2.    轴承表面摩擦腐蚀

3.    轴承过度润滑

4.    轴承润滑短缺

根据NASA（美国国家航空和宇宙航行局）的研究结果，超声波监测可以提供早期的轴承故障预警，并且已经建立各阶段的轴承故障模式：

超过基线8dB表明预故障或润滑短缺

12dB表明各种故障模式已经开始

16dB表明进一步的故障状态

35-50dB增加表明已经进入灾难性故障阶段

 

比较法：如果有同一类型的多个轴承，这些轴承就可以放在一起比较。用同一种测试方法或从同一个角度来检测每一个轴承。分析分贝值和声音强度的变化。

历史法：在一定时期内，记录并比较同一轴承不同时期历史趋势，进而进行分析。

用比较法和历史法对轴承进行检测。使用历史法时，如果分贝值超过基线12分贝，并伴有音质的变化，则表明轴承进入早期的失效阶段。轴承缺润滑常表现为超过基线值8分贝，并伴有很大的“沙沙声”。如果怀疑是缺润滑，可以在加注润滑油的同时，观察仪表的变化。一次加少量的润滑油直到分贝值水平降低至基线值，或者在加润滑油的同时，使用Ultraprobe 201油脂盒进行收听。如果读数水平持续很高且没有降低的趋势，可以考虑轴承进入失效模式并且需要经常检测。

为了避免缺油，请注意以下事项：

1.      由于轴承润滑油膜的减少，声音强度值将增加，如果分贝值超过基线8分贝且伴有一致的“沙沙声”，可以认为是缺油。

2.      在加润滑脂过程中，保证适当的量使分贝值等于基准值。注意：一些润滑脂需要一定时间才能充分的覆盖轴承的表面，请每次加入适量的润滑脂。

轴承失效的一个常见原因是过度润滑。润滑过度产生的压力经常损坏轴承的密封，或引起轴承的过热而产生压力和缺陷。避免过度润滑：

1.      如果读数维持在基线值上且音质良好，请不要加润滑脂。

2.      润滑过程中，尽可能使用适量的润滑脂使读数回到基准值。

3.      如上所述，注意：一些润滑剂需要时间覆盖轴承表面，请每次加入适量的润滑脂。

用超声波传感器可以监测低速轴承（低于200RPM）。由于灵敏度范围和频率的可调，可以收听到轴承的音质。对于极端低速轴承（低于25RPM），常需要不考虑读数的具体值，仅仅收听音质的不同。在这种极端条件下，通常是大型轴承并且用高粘性的润滑脂。常常仅能够接收到低程度的声音信号，因为润滑脂会吸收大部分的声音能量。如果高程度音或“渣渣音”被听见，这将表明轴承失效的发生。

在收听声音信号的同时，通过UE公司的频谱分析软件还可以对仪器记录的声音信号进行频谱和时域分析。

 

当运转的设备由于部件磨损、损坏或位置不正而开始失效时，超声波信号的变化就会产生。通过监测声音模式的改变可以节省诊断问题的时间和预算。因此，关键设备的超声波监测历史可以避免无计划的停机。如果设备可能在现场失效，对其进行分析，用超声波传感器对于状态监测中的问题解决是非常有帮助的。

在齿轮箱检测中，在脱齿之前会检测到

异常的咔嗒声，需要了解正常状况下齿轮的声

音。  

UE还可以通过在机械上安装超声波探头或延长电缆对一些无法直接接触的情况进行检测。