Zustandsüberwachung mit Sensorbox und Ultraschallwandler

Der Ultraschallspezialist Sonotec bringt mit dem Ultraschallwandler T20 eine Körperschallsonde für die stationäre Zustandsüberwachung von Maschinen, Anlagen und Prozessen auf den Markt.

In Kombination mit der stationären Sensorbox S-SB10 und einer festen Installation von Ultraschallwandlern an einer Prüfstelle lassen sich kurzfristige Pegeländerungen sowie langfristige Trendentwicklungen beobachten. Auf Grundlage von Veränderungen der Ultraschallpegel sind somit Aussagen zum Zustand der Anlage oder des Prozesses möglich. Für wiederkehrende Messungen mit Aufzeichnung von Messdaten kann die Ultraschallsonde mit einem Magnetfuß oder Universalmagnet fixiert werden. Für eine Dauerüberwachung oder eine feste Montage innerhalb einer Sicherheitsabdeckung/-zone wird die Sonde mit einem Gewindestift angeschraubt.

Die Hauptfunktion der S-SB10 besteht darin, hochabgetastete Ultraschallsignale für nachgelagerte, niedrig abtastende Systeme brauchbar umzuwandeln. Ultraschallsignale müssen im Bereich von mehreren Hundert Kilohertz (kHz) abgetastet werden. Das können einfache Messkarten oder Signaleingänge von Maschinen- oder Prozesssteuerungen technisch nicht leisten. Sollen Daten im Ultraschallbereich hiermit verarbeitet werden, muss eine entsprechende Umsetzung erfolgen.

In der S-SB10 werden die Hochfrequenzdaten zunächst entsprechend verstärkt und gefiltert. Anschließend findet eine Pegelbildung statt, welche zur Reduzierung des Datenstromes führt. Danach können diese Pegeldaten oder wahlweise ein Alarmsignal am Stromausgang ausgegeben werden. Mit diesen Signalen ist es nun möglich einfache Messkarten oder SPS-Steuerungen zu speisen, welche dann die weitere Datenverarbeitung übernehmen.

Des Weiteren besteht die Möglichkeit den Pegel von Prozessanzeigen darstellen zu lassen oder mit Hilfe der Alarmtrigger direkt Schaltereignisse auszulösen.

Mit Hilfe der Sonotec eigenen PC-Software und dem USB-RS485-Konverter ist es möglich, die S-SB10 zu parametrieren. So können die Eingangsverstärkung, die Eckfrequenzen des Bandpassfilters (in 5 kHz Schritten) oder die Mittelung eingestellt werden, was für die Inbetriebnahme und Anpassung an die jeweilige Messaufgabe unerlässlich ist. Weiterhin können Alarmschwellen gesetzt sowie die Art des Pegels und dessen Mittelung ausgewählt werden.

Die S-SB10 kann sowohl mit Luftschall- als auch Körperschallsonden betrieben werden. Damit lassen sich sehr vielseitige Zustände und Prozesse überwachen. So können mit Luftschallultraschall z.B. turbulente Ströme von Gasen an Leckagen ebenso detektiert werden, wie Teilentladungsprozesse an elektrischen Anlagen. Beide Vorgänge erzeugen hochfrequente Ultraschallsignale. Mit fest verbauten Körperschallsonden (Kontaktsonden) lassen sich ebenfalls turbulente Ströme von Gasen und Flüssigkeiten z.B. in Rohren oder Ventilen überwachen. Darüber hinaus eignen sich Körperschallsonden auch für Prozesse bei denen Reibung für die Erzeugung von Ultraschall verantwortlich ist (z.B. Wälzlagerprüfung).

Auch die Luftschallsonde L50 kann mit der S-SB10 über einen Adapter verbunden werden. Auf diese Weise lassen sich unter anderem Aufgaben in der Qualitätssicherung, wie die Durchführung von Dichtheitsprüfungen mittels Drucktest, lösen. Der Prüfling, z.B. ein Behälter, wird während der Prüfung mittels Druckluft beaufschlagt. Im Bereich der zu erwartenden Leckagen, z.B. an Verbindungen oder Verschlüssen, wird die Luftschallsonde platziert und mit der S-SB10 verbunden.

Tritt im Fall einer Leckage Luft aus, führt dies zur erhöhten Emission von Ultraschall. Dies kann nun detektiert und an die Prozesssteuerung gesendet oder als Alarmsignal an eine Anzeige übergeben werden. Bei der Parametrierung muss bei dieser Anwendung oft ein Kompromiss gefunden werden. Hier bietet die S-SB10 die Möglichkeit mittels einstellbarem Bandpassfilter und variablen Alarmschwellen störende Umgebungsgeräusche zu dämpfen.