Über Jahrzehnte hinweg sprühten Techniker Seifenwasser auf Druckluftleitungen und warteten auf Blasen, die ein Leck verrieten. Heute findet ein Ultraschalldetektor das Leck in Sekundenschnelle – ohne Blasen, ohne Stillstandszeiten, ohne Zweifel.
Dies veranschaulicht die Entwicklung von traditionellen „Tricks“ hin zu fortschrittlichen Instandhaltungspraktiken und unterstreicht die Bedeutung der vorausschauenden Instandhaltung (Predictive Maintenance, PdM). Diese geht weit über eine einfache zeitbasierte Wartung hinaus und basiert auf präzisen Bewertungen, um Anlagenprobleme zu erkennen, bevor sie sich zu schwerwiegenden Störungen entwickeln.
Die Ultraschallanalyse in der vorausschauenden Instandhaltung ist eine leistungsstarke Zustandsüberwachungstechnik, mit der verborgene Defekte durch die Analyse hochfrequenter Schallemissionen identifiziert werden. Als zentraler Bestandteil von Predictive-Maintenance-Services ermöglicht sie die frühzeitige Erkennung von Problemen – oft lange bevor es zu Anlagenausfällen kommt – und trägt so zur Reduzierung ungeplanter Stillstände und der damit verbundenen Kosten bei. Durch die Bereitstellung von akustischen Echtzeitdaten ergänzt die Ultraschallanalyse andere prädiktive Technologien und fügt der Entscheidungsfindung im Instandhaltungsteam eine zusätzliche Sicherheitsebene hinzu.
Dieser Artikel dient als Leitfaden zur Ultraschallanalyse und erläutert ihre Funktionsweise, die eingesetzten spezifischen Werkzeuge sowie ihre Integration in eine Predictive-Maintenance-Software. Darüber hinaus werden die Arten von Anomalien beschrieben, die mit dieser Methode erkannt werden können, die am häufigsten überwachten Anlagen sowie die Vorteile und Grenzen des Einsatzes von Ultraschall. Abschließend werden Praxisbeispiele und der konkrete Nutzen dieser leistungsstarken Technik in verschiedenen Branchen aufgezeigt.
Inhaltsverzeichnis
Was ist Ultraschallanalyse?
Die Ultraschallanalyse ist eine leistungsstarke, nicht-invasive Zustandsüberwachungstechnik, die hochfrequente Schallwellen und Emissionen nutzt (typischerweise 20 kHz bis 100 kHz, sowohl luftgetragen als auch körperschallbasiert), die durch anormale Zustände oder strukturelle Defekte entstehen. Diese Signale werden während des Anlagenbetriebs durch mechanische, strömungsbedingte oder elektrische Phänomene erzeugt.
Diese Methode wird häufig in der vorausschauenden Instandhaltung eingesetzt. Ihre Aufgabe besteht darin, hochfrequente akustische Anomalien frühzeitig zu erkennen, lange bevor sie sich zu Ausfällen entwickeln, und ergänzt dabei die fünf weiteren Zustandsüberwachungstechniken, darunter Schwingungsanalyse, Infrarot-Thermografie, Ölanalyse, Motion Magnification und Motorstromanalyse.
Alle im Betrieb befindlichen Anlagen erzeugen ein gewisses Maß an Hintergrund-Ultraschallrauschen. Wenn jedoch Probleme wie erhöhter Verschleiß, Reibung, Leckagen, elektrische Teilentladungen oder mechanische Fehlausrichtungen auftreten, verändern sich diese Ultraschallsignaturen deutlich.
Im Rahmen der vorausschauenden Instandhaltung führen Techniker Ultraschallinspektionen mit handgehaltenen Ultraschalldetektoren, Richtmikrofonen oder fest installierten Sensoren durch, um Probleme frühzeitig zu lokalisieren – lange bevor sie zu Energieverlusten, Komponentenschäden oder ungeplanten Stillständen führen.
What Does Ultrasound Analysis Aim to Detect?
Die Ultraschallanalyse erkennt ein breites Spektrum an Ultraschallanomalien, die häufig die frühesten Anzeichen potenzieller Ausfälle darstellen. Ultraschall ist besonders effektiv bei der Identifikation von Problemen in einem sehr frühen Stadium, lange bevor andere Zustandsüberwachungstechniken oder visuelle Inspektionen diese erkennen können.
Jeder Fehlermodus erzeugt ein charakteristisches Ultraschallmuster, das es geschulten Spezialisten ermöglicht, Probleme frühzeitig zu erkennen und zu klassifizieren. Diese akustischen Signale liefern wertvolle Informationen zur Zustandsbewertung von Anlagen.
Hinter jeder Ultraschallsignatur verbirgt sich ein physikalisches Phänomen: Turbulenzen in Druckluft- oder Gaslecks erzeugen breitbandiges Rauschen, während Reibung, Stöße oder elektrische Entladungen hochfrequente Impulse erzeugen.
Die Ultraschallanalyse nutzt diese hochfrequenten Emissionen, um durch Ultraschallinspektionen abnormale akustische Energien zu erfassen. Dadurch dient sie als effektives Frühwarnsystem zur Identifikation von Problemen, bevor diese kritisch werden.
Typischerweise erkennt die Ultraschallanalyse folgende Anomalien:
- Leckagen in Druckluft- und Gassystemen: Hochfrequente Zischgeräusche aus Leckstellen in Ventilen, Kupplungen, Schläuchen, Rohrleitungen oder entlang einer Rohrleitung.
- Lager- und Schmierungsprobleme: Frühstadien von Lagerverschleiß, unzureichender Schmierung oder inkorrekter Schmierstoffanwendung.
- Ventil- und Dampfabscheiderausfälle: Unregelmäßige oder nicht zyklische Ultraschallmuster, die auf interne Leckagen, Blockaden oder festsitzende Komponenten hinweisen.
- Elektrische Teilentladungen: Unterbrochene oder anhaltende hochfrequente Emissionen wie Korona-, Tracking- oder Lichtbogenentladungen.
- Mechanische Probleme: Breitbandige oder gepulste Ultraschallsignaturen aufgrund von Zahnradverschleiß, Kavitation oder der Entwicklung von Rissen, oft als unregelmäßige Spitzen oder Impulse erkennbar.
Welche Anlagen werden typischerweise mit Ultraschallanalyse überwacht?
In der Praxis wird die Ultraschallanalyse auf eine Vielzahl mechanischer Anlagen, Fluidsysteme und elektrischer Betriebsmittel in industriellen und versorgungstechnischen Umgebungen angewendet.
Sie ist besonders effektiv bei der Überwachung von Anlagen, bei denen frühe Warnsignale entscheidend sind, um Effizienz, Leistung, Sicherheit oder Verfügbarkeit zu gewährleisten.
Typische Anlagen, die mit Ultraschallanalyse überwacht werden, sind:
- Dampfabscheider (mechanisch, thermodynamisch, thermostatisch)
- Pumpen (Zentrifugal- und Verdrängerpumpen)
- Lager und Getriebe
- Druckluft- und Gassysteme (Rohrleitungen, Kupplungen, Schnellanschlüsse)
- Elektrische Schaltanlagen und Schaltschränke
- Transformatoren und Hochspannungsisolatoren
How Does Ultrasound Analysis Work?
Die Ultraschallanalyse in der vorausschauenden Instandhaltung erfolgt typischerweise nach folgendem Ablauf:
- Einsatz von handgehaltenen Ultraschalldetektoren oder permanent installierten Ultraschallsonden.
- Erfassung hochfrequenter Schallemissionen (20 kHz – 100 kHz) von Lagern, Ventilen, Dampfabscheidern oder Leckstellen.
- Signalumwandlung mittels Heterodyning, Hüllkurvenanalyse oder direkter akustischer Analyse.
- Vergleich der Messwerte mit bekannten Referenzwerten oder historischen Zustandsdaten.
- Zuordnung der akustischen Muster zu bekannten Fehlermodi anhand einer Fehlerdatenbank.
Step 1: Einsatzarten
Die Ultraschallanalyse kann in zwei Betriebsarten eingesetzt werden: Handgerät-Modus und fest installierter Sondenmodus, abhängig von Anlagenkritikalität, Zugänglichkeit und der erforderlichen Inspektionsfrequenz.
- Handgerät-Modus: In diesem Modus verwenden Techniker einen tragbaren Ultraschalldetektor mit austauschbaren Sonden (Luft- oder Kontaktsensoren). Er wird häufig für routinemäßige Inspektionen oder zur Lokalisierung von Leckagen, Ventilproblemen, Lagerverschleiß oder elektrischen Anomalien eingesetzt. Handmessungen sind flexibel und ermöglichen es Wartungsteams, Anlagen in Echtzeit zu prüfen, Ultraschallsignaturen aufzuzeichnen und Messungen zur Trendanalyse oder Diagnostik zu speichern, wodurch eine präzise akustische Fehlererkennung ermöglicht wird.
- Fest installierter Sondenmodus: In diesem Modus werden Ultraschallsensoren dauerhaft an kritischen Anlagen installiert, um eine kontinuierliche Überwachung zu ermöglichen. Er wird typischerweise bei stark beanspruchten oder schwer zugänglichen Anlagen eingesetzt, bei denen eine Echtzeit-Zustandsüberwachung erforderlich ist. Diese Sensoren sind entweder direkt mit einer Predictive-Maintenance-Plattform oder über ein Zwischenüberwachungssystem integriert. In beiden Fällen werden Ultraschalldaten von der Anlage kontinuierlich erfasst oder ausgelöst, sodass Wartungsteams sofort reagieren können, wenn anormale Ultraschallsignaturen von Referenzmustern abweichen, wodurch frühzeitiges Eingreifen und höhere Zuverlässigkeit gewährleistet werden.
Step 2: Datenerfassung
Die Ultraschallanalyse erfasst hochfrequente Schallwellen (typischerweise im Bereich von 20 kHz bis 100 kHz), die oberhalb der menschlichen Hörschwelle liegen. Beispielsweise nutzen SDT-Ultraschalldetektoren eine Empfindlichkeit von 38,7 kHz, die der Standard-Empfindlichkeit für frühzeitige Lagerprobleme entspricht.
Daten werden mithilfe von Ultraschallsensoren erfasst, die in der Nähe potenzieller Fehlerquellen positioniert werden – etwa an Lagern, Ventilen, Dampfabscheidern oder elektrischen Anlagen. Kontaktsensoren werden an Lagergehäusen, Ventilkörpern oder anderen zugänglichen Oberflächen angebracht, um interne Reibung, Turbulenzen oder Stoßereignisse zu erkennen. Luftschallsensoren, einschließlich Richtmikrofonen oder Parabolspiegeln, erfassen Ultraschallemissionen aus Leckagen, Druckluftsystemen oder elektrischen Schaltschränken.
Während einer Messung erfassen und verarbeiten Ultraschallgeräte das empfangene Signal in Echtzeit, ohne dass ein komplexes Setup oder eine Datenaufzeichnung erforderlich ist. Unter konstanten Betriebsbedingungen messen, erfassen und analysieren die Geräte das Ultraschallsignal, einschließlich seiner Amplitude (in der Regel in dBµV gemessen), seiner Frequenz im hörbaren Umsetzungsbereich und charakteristischer Merkmale wie Impuls- oder Wiederholbarkeit. Diese Rohdaten liefern quantitative und qualitative Einblicke, die als Grundlage für weiterführende Analysen dienen
Step 3: Datentransformation
Roh-Ultraschallsignale sind in der Regel sehr hochfrequent und können weder vom menschlichen Gehör noch durch eine standardmäßige visuelle Analyse direkt interpretiert werden. Um sie nutzbar zu machen, wird ein Verfahren namens Heterodyning angewendet, das Ultraschallfrequenzen in den hörbaren Bereich verschiebt. Dadurch können Bediener das Signal in Echtzeit hören, entweder über Kopfhörer oder Lautsprecher, und ansonsten nicht wahrnehmbare Geräusche in erkennbare akustische Hinweise umwandeln.
Gleichzeitig erfasst das Ultraschallmessgerät zentrale Merkmale wie den Dezibelpegel, die Wellenform und charakteristische Klangmerkmale des aktuellen Signals. Fortschrittliche Signalverarbeitungstechniken wie Hüllkurvendetektion oder Demodulation werden ebenfalls eingesetzt, um die Amplitudenhüllkurve des Signals zu extrahieren und so die Klarheit zu verbessern, wenn Rauschen schwache Fehlersignaturen überlagert. Dies ist besonders hilfreich, um wiederkehrende Stoßmuster hervorzuheben, beispielsweise bei Lagern, bei denen Defekte rhythmische Impulse erzeugen, die in den Rohdaten sonst verborgen bleiben.
Die aufbereiteten Informationen werden anschließend visuell in der Zeitdomäne dargestellt, etwa als Wellenformen, Spektraldiagramme oder Trendgrafiken, abhängig von den Fähigkeiten des eingesetzten Überwachungstools. Durch die Kombination von qualitativer Bewertung (Abhören des heterodynen Audiosignals) und quantitativer Analyse (visuelle Datendarstellungen) können Techniker und PdM-Ingenieure Fehlersignaturen zuverlässig erkennen und klassifizieren, lange bevor sie sich zu kritischen Ausfällen entwickeln.
Step 4: Referenzvergleich
Jede Ultraschallmessung wird einem Referenzprofil zugeordnet, das den normalen Dezibelwert und die Signaleigenschaften der Anlage unter gesunden Betriebsbedingungen darstellt. Diese Referenz wird in der Regel während der Inbetriebnahme oder in einem Zeitraum bekannter einwandfreier Betriebsbedingungen erstellt und dient als Vergleichsmaßstab für zukünftige Messungen.
Wenn neue Messungen durchgeführt werden, werden sie mit dieser Referenz verglichen. Die Analyse untersucht aktuelle dB-Werte, Wellenformwiederholbarkeit und charakteristische Veränderungen im heterodynen Klang, um subtile Anomalien zu identifizieren.
Wichtige Warnsignale sind ein deutlicher Anstieg des Dezibelwerts, das Auftreten neuer Stoßmuster oder subtile Veränderungen in der Klangstruktur, die auf fortschreitende Zustandsverschlechterung hinweisen. Diese Abweichungen sind starke Indikatoren für sich entwickelnde Fehler wie Lagerdegradation, Dampfabscheiderausfall oder Leckagen und ermöglichen es Technikern, rechtzeitig einzugreifen, bevor das Problem eskaliert.
Step 5: Fehlersignatur-Zuordnung
Sobald Anomalien erkannt werden, vergleichen Techniker und Zustandsüberwachungsspezialisten das gemessene Ultraschallmuster mit bekannten Mustern und Signaleigenschaften, die mit bestimmten Fehlerarten verbunden sind. Unterschiedliche Fehlermodi erzeugen einzigartige Ultraschallsignaturen, die durch Veränderungen in Amplitude, Wellenform, Wiederholverhalten und Tonhöhe identifiziert werden können.
In industriellen Anlagen umfassen häufige Fehlersignaturen:
- Kontinuierliches hochfrequentes Zischen, typischerweise verbunden mit Druckluft-, Gas- oder Vakuumleckagen.
- Intermittierendes oder raschelndes Klicken oder Summen, häufig im Zusammenhang mit elektrischen Entladungen, Lichtbogenbildung oder Tracking in Hochspannungsanlagen.
- Rhythmisches Pulsieren oder periodisches Klicken, erkennbar durch Muster in der Zeitreihe und verbunden mit mechanischen Defekten wie Lagerpitting, Schmierungsausfall oder Zahnradverzahnungsschäden.
- Scharfe Impulse oder unregelmäßige Spitzen, die mit Stoßereignissen, Kavitation oder Ventilleckagen in Verbindung stehen.
Geschulte Bediener oder automatisierte Diagnosesysteme vergleichen Ultraschallwellenformen und deren Eigenschaften – etwa Amplitude, Frequenzgehalt und Wiederholmuster – mit bekannten Fehlerbibliotheken, um den Anlagestatus zu bewerten, potenzielle Ausfälle genau zu erkennen und proaktive Maßnahmen zu unterstützen, häufig ergänzt durch akustische Wiedergabe und visuelle Trenddiagramme.
Welche Werkzeuge werden in der Ultraschallanalyse eingesetzt?
Hardware-Werkzeuge
Handgehaltener Ultraschalldetektor
Ein handgehaltener Ultraschalldetektor wird häufig für routinemäßige Inspektionen an mechanischen, fluidtechnischen und elektrischen Anlagen eingesetzt. Dieses tragbare Gerät, das oft wie eine Pistole geformt ist, ist mit einem digitalen Display, Kopfhörern, Sonden und integrierten Datenprotokollierungsfunktionen ausgestattet.
Seine Vielseitigkeit ergibt sich aus austauschbaren Sonden, die es dem Bediener ermöglichen, das Gerät an verschiedene Anwendungen anzupassen. Ein Luftschallsensor wird typischerweise zur Erkennung von Leckagen und elektrischen Entladungen verwendet, während ein Kontaktsensor an Komponenten wie Lagern, Ventilen oder Dampfabscheidern angebracht wird, um Reibung oder mechanische Unregelmäßigkeiten zu erfassen. Fortgeschrittene Modelle, wie der SDT340 und der SDT Flexible Airborne Sensor, sind Beispiele moderner Ultraschallgeräte, die Portabilität mit erweiterten Erkennungsfunktionen kombinieren und zeigen, wie Ultraschalltechnologie in Predictive-Maintenance-Programmen unverzichtbar geworden ist.
Fest installierter Ultraschallwandler
Ein fest installierter Ultraschallwandler wird dauerhaft an kritischen Anlagen montiert, um eine kontinuierliche Ultraschallprüfung und Überwachung akustischer Emissionen zu ermöglichen. Er wird typischerweise an Komponenten wie Lagergehäusen, Getrieben oder Druckleitungen installiert, bei denen eine laufende Überwachung entscheidend ist, um frühzeitig Anzeichen von Verschleiß oder Leckagen zu erkennen. Wie andere Ultraschallprüfgeräte ist dieser Wandler in der Regel direkt mit Zustandsüberwachungssystemen verbunden, wodurch Echtzeit-Datenübertragung, automatisierte Warnmeldungen und Langzeit-Trendanalyse ermöglicht werden. Durch die Sicherstellung einer unterbrechungsfreien Überwachung reduziert er die Abhängigkeit von manuellen Inspektionen und verbessert die Zuverlässigkeit der Fehlererkennung. Ein weit verbreitetes Beispiel sind die SDT COMMON Sense Sensors, die sich nahtlos in Predictive-Maintenance-Plattformen integrieren lassen, um kontinuierliche akustische Einblicke zu liefern.
Software-Werkzeuge
Plattform für Ultraschalldatenmanagement und -analyse
Eine Plattform für Ultraschalldaten-Management und -Analyse wird verwendet, um Inspektionsdaten im Zeitverlauf zu protokollieren, zu speichern und zu visualisieren, und bietet sowohl historischen Kontext als auch Echtzeit-Einblicke in den Anlagenzustand.
Diese Softwarelösung kann jede Inspektion als digitale Datei speichern und Ausgaben wie Trendgrafiken, Zeitwellenformen, heterodynes Audio-Playback, Spektrogramme und sogar akustische Bildgebung anzeigen, wodurch eine detaillierte Fehleranalyse ermöglicht wird, die über das hinausgeht, was im Feld möglich ist. Sie erlaubt es Technikern außerdem, neue Messungen mit Referenzwerten zu vergleichen und automatisch detaillierte Berichte für Wartungsunterlagen zu erstellen. Viele Plattformen unterstützen eine nahtlose Integration mit Predictive-Maintenance-Systemen, CMMS- oder ERP -Tools und nutzen häufig IoT-Konnektivität, um sicherzustellen, dass durch Ultraschallsensoren erkannte Anomalien direkt mit umsetzbaren Wartungs-Workflows innerhalb eines strukturierten Überwachungsprogramms verknüpft sind. Ein zentrales Beispiel ist die SDT Ultranalysis Suite (UAS), die fortschrittliche Analysefunktionen mit einer vollständigen Integration in Zuverlässigkeitsprogramme kombiniert.
Wie lässt sich die Ultraschallanalyse in eine Predictive-Maintenance-Plattform integrieren?
Die Ultraschalldaten, die bei routinemäßigen Inspektionen mit handgehaltenen Detektoren erfasst oder kontinuierlich von fest installierten Ultraschallsensoren aufgenommen werden, fließen in die PdM-Plattform ein (z. B. I-see Software).
Sobald sie in die PdM-Plattform hochgeladen sind, wird jeder akustische Datensatz normalisiert und automatisch mit historischen Referenzwerten verglichen. Die Plattform verarbeitet die Ultraschallsignale mithilfe strukturierter Analyse-Workflows, darunter:
- Erstellung akustischer Trendgrafiken und Vergleich der Messwerte mit historischen Referenzdaten, um schrittweise Degradationen zu erkennen, z. B. steigende Reibungspegel oder sich verschlechternde Lagerzustände.
- Anwendung von Anomalieerkennungsregeln oder Machine-Learning-Modellen zur Identifikation neu auftretender Reibung, Leckagen oder elektrischer Entladungssignaturen.
- Korrelation von Ultraschalldaten mit anderen Zustandsüberwachungstechniken wie Schwingungsanalyse, Schmierstoffanalyse oder elektrischen Messungen.
- Auslösen von Warnmeldungen bei Überschreiten definierter Schwellenwerte oder bei Musterabweichungen, um frühzeitig auf sich entwickelnde Probleme hinzuweisen.
- Vorschlagen von Korrekturmaßnahmen oder Erstellen von Arbeitsaufträgen in CMMS- oder EAM-Systemen, um zeitnahe, priorisierte Eingriffe zu ermöglichen und diese in strukturierte Instandhaltungs-Workflows zu integrieren.
Was sind die Vorteile der Ultraschallanalyse?
Durch das sofortige und zuverlässige Aufdecken ansonsten nicht erkennbarer akustischer Anomalien hebt sich die Ultraschall-Zustandsüberwachung durch vier zentrale Vorteile hervor.
Der erste Vorteil ist ihre Fähigkeit, mikroskopisch kleine Leckagen in Druckluft-, Vakuum-, Dampf- oder Gassystemen präzise zu lokalisieren – mit unübertroffener Sensitivität. Dies macht sie zu einem leistungsstarken Werkzeug zur Reduzierung von Energieverlusten und zur Verbesserung der Gesamtanlageneffizienz und Produktionsleistung.
Eine weitere große Stärke dieser Technologie ist ihre Wirksamkeit in extrem lauten Umgebungen. Im Gegensatz zu Methoden wie der Schwingungsanalyse oder der konventionellen Schalldruckmessung, die durch Umgebungsgeräusche beeinflusst werden können und eine gute mechanische Ankopplung erfordern, isoliert die Ultraschallanalyse hochfrequente Signale und ermöglicht so die Erkennung von Anomalien selbst unter anspruchsvollen industriellen Bedingungen.
Die Ultraschallanalyse bietet außerdem sofortiges, Echtzeit-Audio-Feedback. Durch das Abhören der heterodynen Signale über Kopfhörer können Inspektoren Fehler an kritischen Maschinen unmittelbar bestätigen und lokalisieren, was die Inspektionszeiten verkürzt.
Schließlich zeichnet sich Ultraschall durch die Erkennung von elektrischen Entladungen im Frühstadium aus, wie Korona- oder Tracking-Effekte sowie schwerwiegendere Ereignisse wie Lichtbogenbildung, ebenso wie Reibungsanomalien in Lagern, Motorwellen und anderen rotierenden Komponenten. Diese Probleme bleiben häufig für die Schwingungsanalyse unsichtbar und werden in der Regel zu spät durch die Infrarot-Thermografie erkannt, wodurch die Ultraschallanalyse einen entscheidenden Vorteil bei der Früherkennung von Fehlern bietet und sie zu einem wertvollen Werkzeug in einem Predictive-Maintenance-Programm macht.
Wie viele verborgene Anomalien belasten Ihre Anlagen unbemerkt?
Luftleckagen, Ausfälle von Dampfabscheidern, Lagerreibung oder elektrische Entladungen bleiben oft unentdeckt, bis sie Energie verschwenden, Anlagen schädigen oder kostspielige ungeplante Stillstände verursachen.
Mit den Ultraschallanalyse-Services von I-care werden diese verborgenen Anomalien frühzeitig erkannt – sei es durch handgehaltene Inspektionen oder kontinuierliches IoT-Monitoring – sodass Instandhaltungsteams handeln können, bevor Ausfälle auftreten und Energieverluste zunehmen.
Verwandeln Sie unhörbare Anomalien in umsetzbare Erkenntnisse.
Was sind die Grenzen der Ultraschallanalyse?
Obwohl die Ultraschallanalyse ein wertvolles Werkzeug für mechanische, fluidtechnische und elektrische Anwendungen ist, weist sie bestimmte Einschränkungen auf, die die diagnostische Genauigkeit beeinflussen können:
- Erkennt nur Fehler, die hochfrequente Schallemissionen erzeugen, wodurch die Technik bei stillen oder niederfrequenten Problemen weniger effektiv ist.
- Ist stark von den Fähigkeiten des Bedieners abhängig, da die genaue Unterscheidung zwischen normalen und abnormalen Ultraschallsignalen Schulung und Erfahrung erfordert.
- Bietet eine begrenzte Eindringtiefe, was die Wirksamkeit bei der Erkennung tiefer liegender interner mechanischer Fehler einschränkt.
- Erfordert freie Sicht oder klare akustische Übertragungswege, da feste Barrieren oder stark gekapselte Anlagen die Leistung erheblich reduzieren.
Praxisbeispiel aus der Anwendung
In einer chemischen Verarbeitungsanlage wurden handgehaltene Ultraschalldetektoren zur Ultraschallprüfung von Dampfabscheidern in einem Netzwerk von Wärmetauschern eingesetzt. Mithilfe von Kontaktsensoren konnten die Techniker unregelmäßige Zischimpulse messen – eine typische Signatur von Dampfverlusten aus Abscheidern, die nicht mehr korrekt arbeiteten.
Die aufgezeichneten Daten wurden in die PdM-Plattform hochgeladen, wo die Analyse die Dezibelwerte und Klangmuster mit historischen Referenzwerten verglich. Das System kennzeichnete die Anomalien automatisch, sodass Wartungsteams einen gezielten Stillstand planen konnten, um die defekten Dampfabscheider zu ersetzen, bevor kostspielige Ausfallzeiten entstanden. Die frühzeitige Erkennung in diesem Stadium eliminierte unnötige Energieverluste, verhinderte Wasserschläge im Rohrleitungssystem und stellte die optimale Leistung von Wärmetauschern und Motoren wieder her – bei gleichzeitiger Sicherung der Energieeffizienz und Anlagenstabilität.
Erforderliche Fähigkeiten und Schulung
Ultrasound Analysis demands a skill set that extends from basic acoustic inspections to more advanced signal interpretation, depending on the depth of application.
Erforderliche Kompetenzen
Die Ultraschallanalyse erfordert ein grundlegendes bis mittleres Fachniveau, abhängig davon, ob der Fokus auf routinemäßigen Inspektionen oder auf fortgeschrittener Diagnostik liegt. Auf Basisebene benötigen Inspektoren ein solides Verständnis akustischer Prinzipien, des Signalverhaltens sowie des korrekten Einsatzes von Ultraschalldetektoren – unabhängig davon, ob Luftschallsensoren für Leckagen und elektrische Entladungen oder Kontaktsensoren für Lager, Ventile und Dampfabscheider verwendet werden.
Sie müssen in der Lage sein, konsistente Messungen durchzuführen, heterodynen Signalen über Kopfhörer zuzuhören und die Ergebnisse bei Bedarf mit einer Sichtprüfung zu kombinieren, um häufige Fehlerarten wie Leckagen, Lichtbogenbildung oder Lagerreibung zu erkennen. Mit dieser Grundlage können Techniker zuverlässig Aufgaben wie Lecksuche, Dampfabscheiderprüfung, Lagerprüfung und grundlegende Zustandsbewertungen durchführen, nachdem sie eine einführende Schulung abgeschlossen haben.
Fortgeschrittene Analyse- und Diagnoseaufgaben erfordern ein tiefergehendes Verständnis von Ultraschallwellen und deren Verhalten, von Hüllkurvendetektionstechniken sowie davon, wie sich dB-Trends mit wechselnder Drehzahl (RPM) verändern. Qualifizierte Anwender müssen in der Lage sein, zwischen normalen und abnormalen Signalmustern zu unterscheiden, spezifische Muster mit Fehlertypen zu korrelieren, aktuelle Zustände zu bewerten (z. B. Lagerdegradation vs. Schmierungsprobleme) und spezialisierte Software zur Interpretation von Wellenformen und Spektrogrammen zu nutzen. Auf diesem Niveau stützt sich eine effektive Fehlerdiagnose nicht nur auf technisches Wissen, sondern auch auf ein kontextbezogenes Verständnis der Betriebsbedingungen der Anlagen. Um dieses Fachwissen zu erreichen, benötigen Anwender formale Zertifizierungen und umfangreiche Praxiserfahrung an einer Vielzahl von Anlagentypen.
Schulung
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