Przeglądy podczas eksploatacji dla elektrowni
Typowa elektrownia o mocy 500 megawatów (atomowa lub konwencjonalna) może mieć układ rurociągów o długości do 4 kilometrów, przenoszących parę przegrzaną pod ciśnieniem do 400 barów i o temperaturze sięgającej 580 stopni Celsjusza. Naprężenia wytwarzane pod wpływem ekstremalnych ciśnień i temperatur mogą powodować pękanie prowadzące do rozerwania rur. Nie dość szybkie wykrycie powstałych pęknięć może prowadzić do katastrofalnych wypadków, skutkujących ciężkimi obrażeniami i długimi przerwami w dostawie prądu. Podczas planowych przerw w dostawie prądu, kiedy to elektrownie są wyłączane dla przeprowadzenia konserwacji i napraw, kontroluje się rurociągi stosując techniki badań nieniszczących. Projekt HOTSCAN otrzymał dofinansowanie w ramach siódmego programu ramowego (FP7) dla opracowania systemu monitorowania, który byłby zainstalowany na stałe na rurociągach. Po zainstalowaniu w czasie planowej przerwy, nowy system kontrolowałby na bieżąco stan wszystkich spoin w trakcie pracy zakładu. Za najodpowiedniejszą metodę wykrywania wad konstrukcyjnych i monitorowania ich rozwoju uznano badanie z wykorzystaniem ultradźwiękowych fal kierowanych. W szczególności, fale kierowane mogą się rozchodzić w cylindrach i różnych wydłużonych strukturach, umożliwiając sprawdzanie dużej powierzchni. Technikę tę stosowano z powodzeniem w temperaturze otocznia, ale ekstremalnie wysokie temperatury w elektrowniach stanowiły duże wyzwanie dla naukowców uczestniczących w projekcie HOTSCAN. Badanie ultradźwiękowe dalekiego zasięgu zaproponowane w ramach projektu HOTSCAN bazuje na macierzy przetworników umieszczonych wokół rury dla transmitowania fal dźwiękowych i odbierania echa. Przetworniki wytworzono z wykorzystaniem specjalnego typu kryształu niobianu litu, który zachowuje swoje właściwości piezoelektryczne w temperaturach sięgających nawet 600 stopni Celsjusza. Opracowano również dedykowane oprogramowanie dla potrzeb analizy danych otrzymywanych z macierzy przetworników. System HOTSCAN potrafi identyfikować pęknięcia o przekroju większym niż 1 mm. Redukuje to prawdopodobieństwo awarii elektrowni wskutek pęknięcia rury do poziomu poniżej 1 do 10 000. Taka bieżąca kontrola wszystkich spoin skraca czas planowej przerwy w dostawie prądu do 5%, co zapewnia znaczące obniżenie kosztów.
Słowa kluczowe
Elektryczny, elektrownia, rurociąg, zmęczenie korozyjne, pęknięcie, rozerwanie, przerwa w dostawie prądu, konserwacja, testy nieniszczące, ultradźwiękowa fala kierowana, przetwornik, fale dźwiękowe, echa
