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UE超声波解决方案（LNG）
一、LNG行业现状
随着我国能源政策的改变，天然气作为一种绿色、高效能源，正急剧替代其他能源，成为工业、交通业及城市居民日常生活能源的主导。为了减少储运空间和成本，将常压下气态的天然气冷却至-162℃从而凝结形成低温液态流体LNG（液化天然气，体积比为628：1）。LNG的主要成分是甲烷，同时还含有微量的乙烷、丙烷、氮及通常在天然气中存在的其他成分。LNG具有热值大、性能高等特点，充分利用LNG符合国家的能源规划战略。
LNG的产业链包括：天然气从气田开采出来，经过处理，液化，航运，接收和再气化等环节,最终运至终端用户。液化过程能净化天然气，除去其中氧气，二氧化碳，硫化物和水。
在LNG的所有运行环节中，由于天然气的易燃易爆性能，安全是考虑的第一因素。因此，设备的状态检测在每个环节中都是非常重要的。目前LNG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LNG行业的各个环节。
二、UE超声波技术
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、基于超声波技术的轴承和一般机械故障检测
描述：
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。
利用ULTRAPROBE超声波检测技术的优点：
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。
超声波轴承监测
检测内容
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
轴承故障模式
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
检测方法
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。
检测轴承失效
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。
缺少润滑
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。
过度润滑
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。
低速轴承
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。
频谱分析
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。
轴承良好状态下频谱图 轴承失效状态下的频谱图
一般机械故障解答
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。
压缩机好的阀门 压缩机问题阀门
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。 齿轮脱齿频谱图
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。
四、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
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