ES2879969T3 - Sistemas y métodos de monitorización de la integridad estructural del horno - Google Patents
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Abstract
Un sistema (100) de monitorización de emisiones acústicas para monitorizar la integridad estructural de un horno (102), el sistema que compre: una carcasa (108) de horno; un controlador (120); una pluralidad de sensores (116) de emisión acústica montados en la carcasa del horno y en comunicación con el controlador para proporcionar señales eléctricas correspondientes a una o más emisiones acústicas generadas en el horno al controlador, en donde el controlador incluye un módulo (172) de ubicación para estimar una ubicación de origen (170) de uno o más eventos de emisión acústica; una primera fila (122a) de al menos dos sensores de emisión acústica montados a una primera altura (124) en la carcasa del horno, estando los al menos dos sensores de emisión acústica de la primera fila desplazados lateralmente entre sí por una primera distancia (126) de separación lateral; y una segunda fila (122b) de al menos dos sensores de emisión acústica montados a una segunda altura en la carcasa del horno, siendo la segunda altura más alta que la primera altura en una distancia (128) de desplazamiento vertical, estando los al menos dos sensores de emisión acústica de la segunda fila desplazados lateralmente entre sí por una segunda distancia (130) de separación lateral, siendo la segunda distancia de separación lateral generalmente igual a la primera distancia de separación lateral, en donde la primera fila está desplazada lateralmente de la segunda fila por una distancia (132) de separación lateral; y en donde una señal eléctrica se registra como un evento de emisión acústica si es detectada por un número predeterminado de sensores de emisión acústica, caracterizado por que la primera distancia de separación lateral entre sensores de emisión acústica vecinos de los al menos dos sensores de emisión acústica montados en la primera altura es mayor que la distancia (128) de desplazamiento vertical entre la primera altura y la segunda altura, y el controlador está configurado para aplicar una corrección de onda de velocidad basada en una temperatura de funcionamiento del horno para afinar la ubicación de origen de uno o más eventos de emisión acústica.
Description
DESCRIPCIÓN
Sistemas y métodos de monitorización de la integridad estructural del horno
Campo
Las realizaciones descritas se refieren a un sistema y método para monitorizar la integridad estructural y la deformación física de un horno metalúrgico.
Antecedentes
Un horno metalúrgico típico es un recipiente que tiene paredes laterales con una construcción de múltiples capas. La carcasa exterior es típicamente una carcasa de acero proporcionada para el soporte estructural. La capa interior incluye un revestimiento refractario, construido a partir de una o más capas de ladrillos refractarios, que se proporciona para proteger la carcasa de acero exterior de materiales fundidos y productos químicos agresivos dentro del horno. En algunos hornos, también se proporciona una capa de enfriamiento entre la carcasa exterior de acero y el revestimiento refractario para evitar una transferencia de calor excesiva desde el revestimiento refractario a la carcasa de acero exterior. En algunos diseños de hornos, las capas de ladrillo y/o elementos de enfriamiento se colocan en su lugar con un material blando similar a la arena que se solidifica durante el funcionamiento del horno.
Durante el funcionamiento de un horno metalúrgico, el revestimiento refractario puede deteriorarse por estrés mecánico y térmico, además de la degradación química, lo que da como resultado una pérdida del espesor total del revestimiento refractario. A medida que el revestimiento refractario se deteriora, los materiales fundidos y los productos químicos agresivos penetran en los espacios que se ensanchan dentro y/o entre los ladrillos refractarios, lo que conduce a la delaminación (es decir, la separación) de las capas en el revestimiento refractario. Tal delaminación puede ejercer tensiones expansivas sobre la carcasa de acero exterior y puede provocar una deformación local de la carcasa de acero. El deterioro del revestimiento refractario también puede conducir a fallos estructurales que pueden provocar que la carcasa exterior de acero quede expuesta a materiales fundidos y productos químicos agresivos dentro del horno.
Además, si los materiales fundidos y los productos químicos agresivos alcanzan la carcasa de acero exterior, existe un riesgo inminente de lesiones graves para el personal que trabaja en las proximidades del horno, debido a que la carcasa de acero exterior normalmente no es capaz de retener de forma fiable los materiales fundidos y los productos químicos agresivos dentro del horno. También se sabe que la pérdida de la capacidad de transferencia de calor y la conductividad se produce como resultado del deterioro del revestimiento refractario, los cuales pueden contribuir a la deformación y el fallo de la carcasa de acero.
Otro modo de deterioro del revestimiento refractario, común en hornos que incluyen elementos enfriados por agua, es la hidratación del revestimiento refractario. Bajo ciertas temperaturas, el agua que se ha filtrado de un elemento de enfriamiento puede reaccionar con los ladrillos refractarios provocando un deterioro acelerado del revestimiento refractario. En particular, los ladrillos refractarios basados en magnesio (MgO) son susceptibles a este modo de fallo. La expansión del revestimiento refractario provocada por la hidratación puede ejercer mayores presiones expansivas sobre la carcasa de acero y puede contribuir a la deformación local de la carcasa.
Es deseable monitorizar la integridad estructural del horno, y particularmente la carcasa de acero exterior, para ayudar a predecir el momento y la ubicación de las roturas de la carcasa. Es difícil realizar una evaluación fiable y precisa del estado de la carcasa de acero sin primero vaciar el horno y apagar el proceso industrial en el que está involucrado el horno. Apagar un horno metalúrgico para una inspección de rutina es costoso y los operadores intentan hacer uso de métodos de inspección que pueden emplearse mientras el horno está en funcionamiento. Sin embargo, el entorno de trabajo hostil en el que se utiliza típicamente un horno sesga las mediciones realizadas. Por ejemplo, se sabe que las temperaturas extremadamente altas en los hornos, las vibraciones, el ruido ambiental, el polvo y los peligros eléctricos y mecánicos distorsionan las medidas de integridad estructural generadas por los métodos de inspección previamente conocidos. Las herramientas de monitorización de deformaciones convencionales, como las galgas extensométricas, pueden ser útiles, pero solo pueden medir la deformación en las inmediaciones en las que están instaladas. Además, las galgas extensométricas convencionales generalmente no pueden diferenciar entre la deformación elástica y plástica de la carcasa exterior.
No se ha desarrollado un método sistemático que monitorice la integridad estructural de la carcasa de acero e identifique las grietas iniciales y otros defectos estructurales en tiempo real. Como resultado, los operadores se ven obligados a apagar y enfriar los hornos para verificar la integridad de la carcasa de vez en cuando, y pueden tener poca o ninguna advertencia de una ruptura inminente de la carcasa que puede dar como resultado una fuga de metal fundido del horno en el entorno circundante (un escape).
"Dynamic monitoring of blast furnance plant", 1998, Oficina de Publicaciones Oficiales de las Comunidades Europeas, Luxemburgo ISBN: 92-828-1699-0, páginas 1-24 divulga un sistema según el preámbulo de la reivindicación 1.
Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de monitorización de emisiones acústicas como se define en la reivindicación 1.
Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un método como se define en la reivindicación 12.
Compendio
En un primer aspecto, diversas realizaciones proporcionan un sistema de monitorización de emisiones acústicas para monitorizar la integridad estructural de un horno que tiene una carcasa de horno, el sistema comprende: un controlador; y una pluralidad de sensores de emisión acústica montados en la carcasa del horno y en el controlador para proporcionar señales eléctricas correspondientes a eventos (EA) de emisión acústica generados en el horno al controlador.
En algunas realizaciones, al menos algunos de los sensores están acoplados al controlador a través de un preamplificador.
En algunas realizaciones, al menos algunos de los sensores están montados de forma extraíble en la carcasa del horno. En algunas realizaciones, al menos algunos de los sensores están montados magnéticamente en la carcasa del horno. En algunas realizaciones, al menos algunos de los sensores están montados de forma permanente.
En algunas realizaciones, al menos algunos de los sensores se montan en la carcasa del horno en un patrón de montaje predeterminado.
En algunas realizaciones, al menos algunos de los sensores están montados en la carcasa del horno en posiciones correspondientes a uno o más componentes del horno.
En algunas realizaciones, la separación de al menos algunos de los sensores montados en la carcasa del horno está determinada por uno o más factores seleccionados de la siguiente lista de factores: propiedades de algunos o todos los sensores; la resolución de algunos de todos los sensores; el número de sensores utilizados; la ubicación de los componentes del horno; y el tamaño del horno.
En algunas realizaciones, al menos algunos de los sensores son sensibles a las emisiones acústicas que tienen una frecuencia superior a un umbral seleccionado.
En algunas realizaciones, el controlador incluye un módulo de filtración para filtrar las señales eléctricas.
En algunas realizaciones, el módulo de filtración filtra las señales por debajo de un umbral seleccionado.
En algunas realizaciones, el umbral se selecciona del grupo que consiste en: un valor umbral de EA de operativo; un valor umbral de EA de advertencia, un valor umbral de EA de alarma y un valor umbral de EA de apagado.
En algunas realizaciones, el sistema incluye sensores de diferentes tipos.
En algunas realizaciones, el controlador incluye un módulo de salida para proporcionar una o más señales de salida correspondientes a las señales eléctricas.
En algunas realizaciones, se proporciona una señal de salida cuando la intensidad de los eventos de EA detectados por al menos uno de los sensores supera un umbral.
En algunas realizaciones, el umbral se selecciona del grupo que consiste en: un valor de umbral de EA operativo; un valor umbral de EA de advertencia, un valor umbral de EA de alarma y un valor umbral de EA de apagado.
En algunas realizaciones, al menos una de las señales de salida se selecciona del grupo que consta de: señales de advertencia, señales de alarma, señales de control, señales de control de sensor y señales de retroalimentación. En algunas realizaciones, el controlador incluye un aparato de visualización para proporcionar información relacionada con las señales eléctricas.
Según la invención, el controlador incluye un módulo de ubicación para estimar la ubicación del origen de un evento de emisión acústica.
En otro aspecto, algunas realizaciones proporcionan un método de monitorización de la estructura de un horno, el método incluye: montar una pluralidad de sensores de emisión acústica en la carcasa del horno; recibir, desde al menos uno de los sensores de emisiones acústicas, señales eléctricas correspondientes a un evento de emisión acústica generada en el horno; y analizar las señales eléctricas.
En algunas realizaciones, el método incluye colocar al menos algunos de los sensores en un patrón de montaje predeterminado.
En algunas realizaciones, el método incluye colocar al menos algunos de los sensores en posiciones correspondientes a uno o más componentes del horno.
En algunas realizaciones, el método incluye separar los sensores montados en la carcasa del horno en base a uno o más factores seleccionados de la siguiente lista de factores: propiedades de algunos o todos los sensores; la resolución de algunos de todos los sensores; el número de sensores utilizados; la ubicación de los componentes del horno; y el tamaño del horno.
En algunas realizaciones, el método incluye filtrar las emisiones acústicas que se identifican por menos de un número seleccionado de sensores.
En algunas realizaciones, el método incluye filtrar las emisiones acústicas correspondientes a los ruidos normales de funcionamiento del horno.
En algunas realizaciones, el controlador incluye un aparato de visualización para proporcionar información relacionada con las señales eléctricas.
Según la invención, el método incluye estimar la ubicación del origen de un evento de emisión acústica.
En algunas realizaciones, el método incluye identificar uno o más eventos de EA precursores
Según la invención, el método incluye aplicar una corrección de onda de velocidad basada en la temperatura de funcionamiento de un horno para afinar la ubicación estimada del origen de un evento de emisión acústica.
En algunas realizaciones, el método incluye proporcionar una salida que identifica la ubicación estimada del origen de un evento de emisión acústica.
Breve descripción de los dibujos
Para una mejor comprensión de las enseñanzas del solicitante descritas en el presente documento, ahora se hará referencia, solo a modo de ejemplo, a los dibujos adjuntos que muestran al menos una realización ejemplar, y en los que: La Figura 1 es una representación esquemática de un sistema de monitorización de emisiones acústicas (EA) instalado en un horno metalúrgico;
La Figura 2 es una vista en sección transversal parcial del horno de la Figura 1, tomada a lo largo de la línea 2-2; La Figura 3 es una vista ampliada de la región 3 del horno de la Figura 1;
La Figura 4 es un diagrama esquemático de un ejemplo de un controlador para un sistema de monitorización de EA; La Figura 5 es un gráfico de líneas que ilustra la actividad de EA en un horno a lo largo del tiempo;
La Figura 5a es una vista ampliada de la región 5a de la Figura 5;
La Figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra un método de funcionamiento de un sistema de monitorización de EA; y La Figura 7 es un gráfico de líneas que ilustra una señal de EA ejemplar.
Por simplicidad y claridad de la ilustración, los elementos que se muestran en las figuras no se han dibujado necesariamente a escala. Por ejemplo, las dimensiones de algunos de los elementos pueden exagerarse en relación con otros elementos para mayor claridad. Además, cuando se considere apropiado, los números de referencia pueden repetirse entre las figuras para indicar elementos correspondientes o análogos.
Descripción detallada
A continuación, se describen diversos aparatos o procesos para proporcionar un ejemplo de una realización de cada invención reivindicada. Ninguna realización descrita a continuación limita cualquier invención reivindicada y cualquier invención reivindicada puede cubrir procesos o aparatos que no se describen a continuación. Las invenciones reivindicadas no se limitan a aparatos o procesos que tienen todas las características de cualquier aparato o proceso descrito a continuación o características comunes a múltiples o todos los aparatos descritos a continuación. Es posible que un aparato o proceso descrito a continuación no sea una realización de ninguna invención reivindicada. Cualquier invención divulgada en un aparato o proceso descrito a continuación que no se reivindique en este documento puede ser objeto de otro instrumento de protección, por ejemplo, una solicitud de patente continua, y los solicitantes, inventores o propietarios no tienen la intención de abandonar, renunciar o dedicar al público cualquier invento de este tipo mediante su divulgación en este documento.
Los escapes son situaciones indeseables pero comunes con los hornos metalúrgicos en funcionamiento. Se produce un escape cuando el contenido fundido del horno se filtra al entorno circundante. Los escapes pueden dar como resultado costosos tiempos de inactividad para el horno y pueden representar un peligro para la seguridad de los operadores que trabajan en las proximidades del horno.
Algunos escapes pueden ser provocados por defectos en o entre el revestimiento refractario de un horno, que permiten
que el metal fundido se filtre a través de las capas refractarias y entre en contacto con la carcasa exterior de acero del horno. Los defectos refractarios pueden ser provocados por un desgaste extenso del revestimiento refractario interno, o por hidratación y deformación físico/química y debilitamiento del revestimiento refractario o por una discontinuidad en el revestimiento. El solicitante ha descubierto que estos mecanismos que provocan un escape pueden producir emisiones acústicas y pueden dar como resultado deformaciones de la carcasa del horno.
Se pueden utilizar combinaciones de sistemas y métodos para medir la deformación elástica y plástica de la carcasa del horno, detectar microgrietas y grietas de la carcasa del horno, detectar desplazamientos refractarios y formación de discontinuidades que den como resultado excentricidad y detectar el desgaste refractario para ayudar a facilitar la vigilancia de la integridad estructural de los hornos metalúrgicos. Dichos sistemas pueden permitir la aplicación oportuna de medidas preventivas o procedimientos de seguridad, si es necesario, antes de que el daño del horno se vuelva grave y/o de como resultado un escape.
Se puede usar un sistema de monitorización de integridad estructural para monitorizar la integridad estructural del horno. Opcionalmente, el sistema de monitorización de integridad estructural se puede utilizar para monitorizar el estado del horno en tiempo real. El sistema de monitorización de la integridad estructural se puede configurar para utilizar una pluralidad de diferentes tipos de sensores, ya sea individualmente o en combinación. Los tipos adecuados de sensores pueden incluir, por ejemplo, sensores acústicos, sensores de vibración, galgas extensométricas, sensores ópticos y sensores de temperatura. En algunos casos, puede ser útil incluir varios tipos diferentes de sensores dentro de un sistema de monitorización de integridad para ayudar a facilitar la recopilación de múltiples tipos de datos. Opcionalmente, esta combinación de datos se puede procesar utilizando un controlador de sistema común. Por simplicidad, un ejemplo de un sistema de monitorización de la integridad estructural descrito a continuación se describe como que tiene un solo tipo de sensor de emisión acústica, sin embargo, otras realizaciones del sistema de monitorización de la integridad pueden incluir una pluralidad de diferentes tipos de sensores.
La prueba de emisión acústica es un método para monitorizar el estado de los materiales que se deforman bajo una tensión aplicada externa o internamente. Las emisiones acústicas (EA) se pueden definir como ondas elásticas transitorias generadas por la liberación rápida de energía dentro de un material cuando el material está cediendo o deformando plásticamente. Los equipos de detección o monitorización de emisiones acústicas pueden "escuchar" los sonidos de grietas que crecen, fibras que se rompen y muchos otros modos de daño activo en el material tensionado. Al monitorizar las señales de EA de una estructura dada, se pueden detectar daños a pequeña escala en la estructura antes de que se produzca un fallo estructural mayor. Los sistemas de EA de sensores múltiples también se pueden utilizar para ubicar el origen de una grieta (u otro fallo mecánico similar) y predecir la dirección de propagación de la grieta. Cuando se usa de esta manera, EA se puede usar como una técnica de prueba o monitorización no destructivo para encontrar defectos, por ejemplo, durante las pruebas de resistencia estructural y la operación de la planta.
El solicitante ha descubierto que se puede configurar un sistema de EA para monitorizar la integridad estructural de un horno de fundición.
Las técnicas convencionales de medición de galgas extensométricas son capaces de detectar la expansión física en la carcasa exterior de un horno de fundición. Sin embargo, los sistemas basados en galgas extensométricas conocidos, que se basan principalmente en cambios dimensionales en el material, no pueden distinguir entre deformación elástica reversible y deformación plástica potencialmente problemática en un material. A diferencia de los sistemas basados en galgas extensométricas, los sistemas de monitorización de EA del solicitante se pueden utilizar para detectar las ondas de tensión generadas por una liberación rápida de energía en un material, que normalmente acompaña a la deformación plástica. Cuando se somete a una deformación elástica reversible, la estructura interna de un material permanece generalmente intacta y libera muy pocas emisiones acústicas, si es que las hay.
Al monitorizar las emisiones acústicas generadas dentro de un material, un sistema de monitorización de EA puede ser capaz de identificar la transición de deformación reversible a irreversible en un material y detectar defectos activos en materiales como el crecimiento de grietas (incluida la formación y el crecimiento de microgrietas).
El uso de una pluralidad de sensores, por ejemplo, dispuestos en matrices de sensores para definir regiones de detección, puede ayudar a facilitar la ubicación del origen de EA. Identificar la fuente del origen de las señales de EA puede ayudar a identificar áreas de concentración de tensión en el material, lo que puede conducir a la formación de grietas más grandes y otros defectos. La ubicación de las partes del material que han sufrido una deformación plástica significativa puede ayudar a identificar las partes del material que tienen más probabilidades de fallar y que pueden ser inspeccionadas y/o reparadas antes de fallar.
Haciendo referencia a las Figuras 1 y 2, un sistema 100 de monitorización de EA está instalado en un horno 102 metalúrgico y está configurado para monitorizar la integridad estructural del horno.
En el ejemplo ilustrado, el horno 102 es un horno circular eléctrico que incluye una placa 104 inferior, un techo 106 y una carcasa 108 exterior. La carcasa 108 exterior se puede formar de cualquier material adecuado, incluido el acero. El interior del horno 102 está revestido con material 110 refractario. El material refractario puede ayudar a aislar la placa 104 inferior y la carcasa 108 exterior del metal fundido que puede estar contenido en el horno. En el ejemplo ilustrado, el horno 102 incluye múltiples capas 112 refractarias de crisol y material 114 refractario de pared.
Las emisiones acústicas pueden ser generadas por una pluralidad de fuentes dentro del horno 102, que incluyen, por ejemplo, deformación y agrietamiento de la carcasa 108 exterior, erosión del material 110 refractario, movimiento del material 110 refractario con respecto a la carcasa 108 exterior, fugas en el sistema de agua de enfriamiento y arco eléctrico.
El sistema 100 de monitorización de EA incluye una pluralidad de sensores 116 de EA montados en el horno 102. En el ejemplo ilustrado, el sistema de monitorización de EA incluye dieciséis sensores 116 de EA montados en la carcasa 108 exterior del horno 102. Opcionalmente, la pluralidad de sensores 116 de EA se puede montar de forma desmontable en la carcasa 108 exterior del horno utilizando un conector desmontable adecuado, que incluye, por ejemplo, un imán. Alternativamente, algunos o todos los sensores 116 de EA pueden estar montados permanentemente en la carcasa 108 exterior del horno. Los sensores 116 de EA pueden funcionar para convertir las emisiones acústicas generadas dentro del horno en señales eléctricas correspondientes.
Cada sensor 116 de EA está vinculado a un preamplificador 118 de EA correspondiente. Para simplificar, solo se ilustra un único preamplificador 118 de EA en la Figura 1, sin embargo, un preamplificador 118 de EA correspondiente puede conectarse a cada sensor 116 de EA. Los preamplificadores 118 de EA están configurados para recibir las señales eléctricas correspondientes de los sensores 116 de EA y para transmitir una señal eléctrica amplificada a un controlador 120. La pluralidad de preamplificadores 118 de EA se conectan de manera comunicable al controlador 120, utilizando una pluralidad de cables de datos adecuados. En el ejemplo ilustrado, el controlador 120 es un ordenador. Alternativamente, el controlador 120 puede ser cualquier aparato adecuado, incluido, por ejemplo, un PLC.
Opcionalmente, en lugar de proporcionarse como componentes separados, los preamplificadores 118 de EA pueden integrarse en los sensores 116 de EA, o el controlador 120, en lugar de proporcionarse como un componente separado.
Opcionalmente, los sensores 116 de EA, los preamplificadores 118 de EA, el controlador 120, los cables y cualquier otro componente del sistema pueden protegerse térmicamente para ayudar a proteger los componentes del sistema del calor del horno.
Haciendo referencia también a la Figura 3, la pluralidad de sensores 116 de EA se puede montar en la carcasa 108 exterior en un patrón de montaje predeterminado. En el ejemplo ilustrado, los dieciséis sensores 116 de EA están montados en la carcasa 108 exterior del horno en dos filas 122a, 122b generalmente lineales. Una primera fila 122a de sensores 116 de EA está ubicada a una primera altura 124 por encima de la placa 104 inferior del horno 102. La altura de la primera fila 122b se puede seleccionar basándose en una pluralidad de factores, incluyendo, por ejemplo, la configuración del horno y la ubicación de los componentes del horno (como orificios de grifería, capas de refuerzo, capas refractarias, etc.). En el ejemplo ilustrado, la primera fila de sensores 122a se coloca aproximadamente a ciento cincuenta milímetros por encima de la placa 104 inferior del horno 102.
La pluralidad de sensores 116 de EA en la primera fila 122a están desplazados lateralmente entre sí por una primera distancia 126 lateral de separación. La primera distancia 126 lateral de separación se puede seleccionar basándose en una pluralidad de factores, incluido, por ejemplo, propiedades del sensor 116 de EA (como la resolución del sensor), el número de sensores 116 de EA utilizados, la ubicación de las características estructurales del horno (como orificios de grifería, elementos de refuerzo, etc.) y el tamaño de la carcasa 108 exterior del horno. En el ejemplo ilustrado, la primera distancia 126 lateral es aproximadamente nueve mil milímetros. El uso de esta distancia 126 de separación lateral permite que la pluralidad de sensores 116 de EA en la primera fila 122a estén generalmente separados por igual alrededor del perímetro de la carcasa 108 exterior del horno. Alternativamente, la distancia 126 de separación lateral entre los sensores 116 de EA en la primera fila 122a no necesita ser constante alrededor del perímetro del horno 102.
Una segunda fila 122b de sensores 116 de EA se coloca encima de la primera fila 122a y está desplazada de la primera fila 122a por una distancia 128 de desplazamiento vertical. Según la invención, la distancia 128 de desplazamiento vertical es menor que la primera distancia 126 de separación lateral. En el ejemplo ilustrado, la distancia 128 de desplazamiento vertical es aproximadamente mil doscientos milímetros. Opcionalmente, la distancia 128 de desplazamiento vertical puede estar entre aproximadamente cinco y aproximadamente tres mil milímetros.
Los sensores 116 de EA en la segunda fila 122b están desplazados entre sí por una segunda distancia 130 de separación lateral. La segunda distancia 130 de separación lateral es generalmente igual a la primera distancia 126 de separación lateral.
Según la invención, los sensores 116 de EA en la segunda fila 122b están desplazados lateralmente de los sensores 116 de EA en la primera fila 122a por una distancia 132 de desplazamiento lateral de la fila. En el ejemplo ilustrado, la distancia 132 de desplazamiento lateral de la fila es aproximadamente la mitad de la primera distancia 126 de separación lateral.
Haciendo referencia a las Figuras 1 y 3, en la configuración ilustrada, cada grupo de tres sensores 116 de EA lateralmente adyacentes (incluidos los sensores de ambas filas 122a, 122b) define una región 134 de sensor generalmente triangular, ilustrada usando un sombreado cruzado en la Figura 1. Opcionalmente, la pluralidad de sensores 116 de EA se puede colocar en otro patrón para formar regiones de sensor de forma diferente.
Los sensores 116 de EA pueden ser cualquier tipo adecuado de sensor de EA que pueda soportar el entorno de funcionamiento del horno 102. El intervalo de frecuencia de funcionamiento de los sensores 116 de EA puede
seleccionarse de modo que incluya las frecuencias de emisión acústica esperadas de los componentes del horno, que puede estar, por ejemplo, entre aproximadamente 20 kHz y aproximadamente 120 kHz. En algunos casos, las frecuencias de emisión acústica relevantes pueden estar entre aproximadamente 60 kHz y aproximadamente 80 kHz, o más de 120 kHz. En el ejemplo ilustrado, los sensores son modelo R6a - sensores de eA resonantes piezoeléctricos de 60 kHz, que tienen un intervalo de frecuencia de funcionamiento de aproximadamente 35-100 kHz y un intervalo de temperatura de funcionamiento de aproximadamente -65 a 175 grados Celsius.
Si el sistema 100 de monitorización de EA está destinado a monitorizar solo una parte de las emisiones acústicas generadas dentro del horno 102 (por ejemplo, emisiones acústicas generadas por cambios en el estado del refractario 110 y/o deformación plástica en la carcasa 108 exterior), las emisiones acústicas generadas por otras fuentes pueden separarse cuando el controlador 120 procesa las emisiones.
Por ejemplo, las emisiones de frecuencia relativamente baja generadas por el arco eléctrico, que pueden ser aproximadamente 50 kHz, pueden filtrarse utilizando un módulo de filtración en el controlador 120 (Figura 4), que puede incluir, por ejemplo, un filtro de paso alto. Se pueden identificar y eliminar otros tipos de ruidos de funcionamiento normal utilizando software de reconocimiento de patrones, que también se puede proporcionar en el módulo de filtración o en otra parte del controlador 120.
Los ejemplos de tales señales acústicas irrelevantes pueden incluir ruido mecánico, flujo de agua de refrigeración, sonidos de puesta en marcha del horno y sonidos de golpeteo o punción. Las emisiones acústicas irrelevantes y otros ruidos del sistema no deseados pueden eliminarse utilizando uno o más filtros en el módulo de filtración y/o mediante el uso de "sensores de protección" suplementarios para ayudar a filtrar o bloquear las señales irrelevantes.
Opcionalmente, los sensores 116 de EA se pueden seleccionar de modo que el extremo inferior de su intervalo de frecuencia de funcionamiento (por ejemplo, aproximadamente 35 kHz) sea más alto que el intervalo esperado de frecuencias que se producen utilizando sistemas tradicionales de monitorización acústico o de prueba ultrasónicos basados en reflexión (por ejemplo ondas sonoras generadas por martillos, percutores u otros impactos mecánicos que se espera que estén entre aproximadamente 2 kHz y aproximadamente 25 kHz). Seleccionar el intervalo de frecuencia del sensor de EA de esta manera puede ayudar a reducir la detección de ondas sonoras de frecuencia relativamente baja, no deseadas y/o interferentes a través de los sensores de EA.
Opcionalmente, todos los sensores 116 de EA pueden ser idénticos. Alternativamente, la pluralidad de sensores 116 de EA puede incluir más de un tipo de sensor de EA.
Haciendo referencia a la Figura 4, un ejemplo del controlador 120 incluye un módulo 136 de entrada, un módulo 138 de filtración, un procesador 140, un módulo 142 de memoria, un módulo 144 de I/O de operador y un módulo 146 de salida.
El módulo 136 de entrada puede ser cualquier módulo adecuado que pueda configurarse para recibir señales eléctricas de la pluralidad de preamplificadores 118 de EA, y transferir las señales a otro componente controlador 120. El módulo 136 de entrada puede ser un módulo de entrada multicanal y puede incluir un convertidor de analógico a digital y otros componentes adecuados.
El módulo 138 de filtración puede incluir una combinación de componentes de hardware y software que se pueden configurar para ayudar a filtrar el ruido de la señal y los sonidos de funcionamiento estándar de las señales de EA detectadas por los sensores 116 de EA. El módulo de filtración puede incluir, por ejemplo, filtros de paso alto, paso bajo y/o paso de banda y componentes de software de reconocimiento de patrones.
El procesador 140 está vinculado a una pluralidad de otros componentes del controlador y puede ser cualquier procesador adecuado.
El módulo 142 de memoria está configurado para almacenar valores de referencia del sistema, tales como valores umbral de EA (como se explica a continuación), y puede ser consultado por el procesador 140. El módulo 142 de memoria también puede almacenar una variedad de otros módulos de software, incluidos los sistemas operativos y software de interfaz del sensor.
El módulo de I/O de operador 144 está configurado para permitir que un operador de sistema active el sistema 100 de monitorización de EA, por ejemplo, para modificar los parámetros de funcionamiento del sistema 100 de monitorización de EA. El módulo de I/O 144 puede incluir componentes de interfaz física y gráfica, incluyendo, por ejemplo, un teclado, un ratón, una pantalla táctil y un monitor de visualización.
El módulo 146 de salida está vinculado al procesador 140 y puede funcionar para generar y emitir una variedad de señales 148 de salida. Las señales 148 de salida pueden incluir una variedad de señales, incluyendo, por ejemplo, señales de advertencia, señales de alarma, señales de control (por ejemplo, ejemplo para controlar una o más funciones del horno 102), señales de control del sensor y señales de retroalimentación.
El sistema 100 de monitorización de EA también puede incluir un aparato 150 de visualización. El aparato de visualización puede ser operable para proporcionar información a un operador del sistema. El aparato de visualización puede incluir transductores visuales (que incluyen, por ejemplo, pantallas de visualización, luces y medidores),
transductores audibles (que incluyen, por ejemplo, bocinas, timbres y sirenas) y cualquier combinación de los mismos.
En uso, el sistema 100 de monitorización de EA se utiliza para monitorizar las emisiones acústicas generadas por el horno 102 y para detectar la aparición de uno o más eventos de EA. Un evento de EA es una emisión acústica que está relacionada con, o puede afectar, la integridad estructural del horno (p. ej., emisiones provocadas por la deformación plástica de la carcasa exterior y/o cambios en estado del refractario), a diferencia de sonidos de funcionamiento normales y ruidos del horno.
La actividad de EA en el horno 102 se puede medir por el número de eventos de EA detectados. La intensidad de EA se puede medir por la magnitud de los parámetros de la señal del evento de EA (p. ej., energía, amplitud, duración, tiempo de subida, etc.). La monitorización de la actividad y la intensidad de los EA pueden usarse para ayudar a identificar cambios en la integridad estructural.
El sistema 100 de monitorización de EA puede configurarse para monitorizar continuamente las emisiones acústicas del horno 102, en tiempo real, y puede generar salidas de advertencia o alerta si se detectan cambios en la integridad estructural.
En algunos casos, la pluralidad de sensores 116 de EA pueden detectar otras señales acústicas que generalmente son irrelevantes para la integridad estructural de la carcasa exterior del horno y no se consideran eventos de EA.
Haciendo referencia nuevamente a la Figura 3, en el ejemplo ilustrado, el controlador 120 está configurado de tal manera que solo reconocerá una emisión acústica como un evento de EA si la señal acústica es detectada por al menos tres sensores 116 de EA en la carcasa 108 exterior. La detección de un evento de EA con al menos tres sensores de EA puede ayudar a facilitar la triangulación del origen del evento de EA (representado gráficamente por el punto 170) basándose, por ejemplo, en las diferencias en los tiempos de llegada medidos para cada sensor 116 de EA. Esta configuración también puede ayudar a filtrar una parte de las señales débiles o relacionadas con el ruido, si dichas señales no son detectadas por al menos tres sensores 116 de EA. La ubicación del origen 170 del evento de EA en relación con los sensores 116 de EA se puede convertir en una ubicación física en el horno 102 utilizando las ubicaciones conocidas de los sensores de EA. Opcionalmente, el controlador 120 puede incluir un módulo 172 de ubicación para calcular la ubicación del origen 170 de un evento de EA en relación con los al menos tres sensores 116 de EA.
Identificar el origen 170 de los eventos de EA generados en o dentro de la carcasa 108 exterior y/o material 110 refractario puede ayudar al usuario a ubicar regiones en el horno 102 que están experimentando cantidades relativamente altas de deformación plástica local, desgaste refractario u otros cambios estructurales. La identificación de la ubicación de dichas regiones puede ayudar a facilitar una mayor inspección y/o mantenimiento de dichas regiones.
La temperatura de funcionamiento del horno 102 puede afectar la velocidad de EA (es decir, la onda de tensión) en los materiales 110 refractarios y la carcasa 108 exterior. Una vez que el horno 102 esté en funcionamiento, se tendrá en cuenta la corrección de la velocidad de onda debida al factor de temperatura. por ejemplo, usando un factor de corrección térmica, para ayudar a facilitar la ubicación precisa del origen 170 usando triangulación. Un ejemplo de dicho procedimiento de corrección térmica se describe en la publicación PCT WO 2006/089414 (Sadri et al.).
El sistema 100 de monitorización de EA, que utiliza la pluralidad de sensores 116 de EA, también puede configurarse para monitorizar el desgaste del refractario. La colocación de los sensores 116 de EA en el patrón de matriz predeterminado (o alternativamente otro patrón como una cuadrícula que incluye múltiples filas y columnas) puede ayudar a facilitar tanto la triangulación como la ubicación zonal de los orígenes 170 de los eventos de EA generados por, o indicativos de, desgaste de refractario.
Las mediciones de la velocidad de las ondas ultrasónicas también se pueden utilizar junto con las mediciones de EA activas. Las mediciones de ondas ultrasónicas pueden ayudar a calibrar los sensores 116 de EA. Por ejemplo, una onda ultrasónica puede ser generada por una fuente artificial como un impacto en una ubicación conocida o distancia desde los sensores 116 de EA. Preferiblemente, un conjunto de mediciones de velocidad de ondas ultrasónicas debe tomarse antes de la puesta en servicio de un nuevo horno 102. Durante esta etapa, un operador puede generar impactos en la pared 114 refractaria en ubicaciones conocidas, desde el interior del horno 102. Las señales pueden ser detectadas por los sensores 116 de EA montados en la superficie exterior de la carcasa 108 exterior. El modelo de velocidad, que se utilizará para la monitorización pasiva de EA, puede calcularse basándose en estas lecturas iniciales y utilizando un factor de corrección térmica. Las señales ultrasónicas sintéticas también pueden analizarse en cuanto a su amplitud e intervalo de frecuencia.
Haciendo referencia a la Figura 5, un gráfico de líneas ilustra una representación esquemática de la actividad de EA generada por el horno 102 durante el funcionamiento.
Durante la fase 152 de puesta en marcha, por ejemplo, cuando el horno se pone en marcha por primera vez, pueden generarse una variedad de emisiones acústicas en todo el horno 102. Algunas de estas emisiones pueden tener una magnitud relativamente alta, como se ilustra.
Durante la puesta en marcha, los aumentos en la temperatura de funcionamiento y la presión ferrostática ejercida por el contenido fundido del horno 102 pueden provocar que la carcasa 108 exterior se expanda elásticamente, y puede
provocar algún grado de deformación plástica permanente o estiramiento de la carcasa 108 exterior. Durante este proceso de expansión inicial, el sistema 100 de monitorización de EA puede detectar una pluralidad de eventos de EA a medida que la carcasa exterior de acero se deforma plásticamente.
Cuando el horno alcanza una fase 154 de funcionamiento generalmente de estado estable, es posible que la carcasa exterior no experimente una deformación plástica adicional, y el número de eventos de EA generados dentro de la carcasa exterior disminuirá y/o se eliminará sustancialmente. Durante tales períodos de funcionamiento en estado estable, el sistema 100 de monitorización de EA puede detectar poca o ninguna actividad de EA des la carcasa 108 exterior. Se puede determinar una línea de base de estado estable para las emisiones acústicas de un horno dado durante esta fase 154 de funcionamiento en estado estable y se puede determinar un valor 156 de EA de umbral operativo EA. El valor umbral de EA puede ser único para cualquier horno o recipiente dado que se monitoriza utilizando un sistema 100 de monitorización de EA. El valor umbral de EA puede almacenarse en el módulo 142 de memoria.
Opcionalmente, se pueden almacenar una pluralidad de diferentes umbrales de valor de EA para un horno 102 dado. Por ejemplo, un valor 156a umbral de EA de advertencia y un valor 156b umbral de EA de alarma de superior pueden almacenarse ambos para un horno 102 dado.
Mientras el horno 102 está en funcionamiento, los cambios en las condiciones de funcionamiento del horno a lo largo del tiempo pueden ejercer fuerzas adicionales sobre la carcasa 108 exterior, que en algunos casos pueden conducir a una deformación plástica no deseada de la carcasa 108 exterior. Por ejemplo, la expansión del refractario 112 de crisol incontrolado puede provocar una deformación abultada en la carcasa 108 exterior de acero y puede provocar una separación local de la carcasa 108 exterior de los materiales 110 refractarios internos. La separación entre la carcasa 108 exterior y el refractario 110 puede disminuir la eficiencia de enfriamiento y puede conducir a daños adicionales a la carcasa 108 exterior. En otros ejemplos, la deformación de la carcasa 108 exterior puede ser provocada por la hidratación de los ladrillos 110 refractarios (es decir, hinchamiento) más allá de los límites de diseño previstos. Las regiones de deformación local de la carcasa exterior pueden ser propensas a fallar, lo que puede dar como resultado un escape.
Las condiciones térmicas y químicas agresivas dentro del horno 102, así como el movimiento del baño fundido, también pueden contribuir al desgaste del refractario 110. Normalmente, el desgaste del refractario se produce en el crisol 112, cerca de los orificios de grifería, dentro de las paredes debajo del nivel máximo de baño. El desgaste del refractario 110 puede afectar a la estabilidad estructural del horno adelgazando las paredes 114 refractarias. La transferencia de calor también se ve afectada, lo que puede conducir a un deterioro aún mayor. También aumenta el potencial de fugas de metal debido al adelgazamiento de las paredes 114, el crisol 112 o los orificios de grifería.
Cualquiera de las condiciones anteriores puede alterar las condiciones de funcionamiento del horno 102, ilustrado como una fase 158 de interrupción, dando como resultado una actividad y/o intensidad de EA aumentadas.
Si, como se ilustra, la intensidad de EA detectada usando los sensores 116 de EA se compara y supera uno o más de los valores 156 umbral de EA, el controlador 120 puede generar una salida correspondiente. En el ejemplo ilustrado, el primer pico de EA en la fase 158 de interrupción supera el valor 156b umbral de EA de alarma EA, y puede activar una salida de alarma desde el controlador 120 (por ejemplo, una luz roja intermitente y una sirena audible). Los siguientes cuatro picos de EA en la fase 158 de interrupción (a la derecha como se ve en la Figura 5) superan el umbral 156a de EA de advertencia, pero no superan el umbral 156b de EA de alarma. La detección de estos cuatro picos puede dar como resultado una salida de advertencia del controlador 120 (tal como una pantalla de advertencia en la pantalla de un ordenador y una luz amarilla intermitente). Cuando la intensidad de EA cae por debajo del umbral de advertencia de EA, las salidas de advertencia pueden cesar.
Preferiblemente, los valores 156 umbral de EA se establecen de manera que las operaciones normales del horno que elevan el nivel de referencia de EA del horno 102, por ejemplo, un aumento general de la potencia de funcionamiento (ilustrado como fase 160 de aumento de potencia), no activarán una advertencia o salida de alerta.
Opcionalmente, un valor 156c umbral de EA de emergencia o apagado puede almacenarse en la memoria 142. Durante una fase 162 de interrupción grave (tal como puede producirse antes y durante un escape), la intensidad de EA generada por el horno 102 puede aumentar significativamente. Tal aumento puede superar los umbrales 156a, 156b de EA de advertencia y alarma. Si la intensidad de EA alcanza el umbral 156c de EA de apagado, el controlador 120 puede ser operable para intervenir automáticamente en el funcionamiento del horno 102. Por ejemplo, el controlador 120 puede configurarse para reducir automáticamente la energía suministrada al horno 102 si las señales de EA del horno superan el umbral 156c de EA de apagado.
Preferiblemente, los valores 156 umbral de EA se seleccionan de modo que el sistema 100 de monitorización EA pueda detectar y, opcionalmente, ubicar la fuente de eventos de EA dentro del horno 102 antes de que la carcasa 108 exterior alcance su punto de fallo. En esta configuración, el sistema 100 de monitorización de EA puede usarse para ayudar a predecir puntos potenciales de fallo en la carcasa 108 exterior antes de que se produzcan tales fallos.
Por ejemplo, haciendo referencia a la Figura 5a, los eventos de EA relacionados con el escape en la fase 162 de interrupción grave (que son típicamente de alta intensidad) pueden generarse y detectarse antes de una ruptura real de la carcasa 108 exterior. La detección de estos eventos de EA precursores de nivel inferior, ilustrados como una
fase 162a de advertencia, puede permitir al operador del sistema predecir que está a punto de producirse un escape (u otro evento similar) y ajustar o apagar el horno 102 antes de que se produzca una ruptura real.
Si el horno 102 se enfría posteriormente (por ejemplo, durante una parada), la carcasa 108 exterior puede contraerse elásticamente, pero puede retener un cierto grado de deformación plástica. Cuando el horno 102 se vuelve a calentar sustancialmente a las mismas condiciones de funcionamiento, como durante una fase 152a de puesta en marcha posterior, la carcasa 108 exterior puede sufrir una expansión elástica (que no incluye la liberación rápida de energía desde el interior del material y no generar eventos de AE), pero no puede sufrir ninguna deformación plástica adicional. Durante esta fase 152a de recalentamiento, la carcasa 108 exterior puede no generar eventos de EA que superen los valores 156 de EA de umbral operativo EA a menos que, por ejemplo, la nueva expansión térmica supere la cantidad original de expansión térmica.
Haciendo referencia a la Figura 6, un método para operar el sistema 100 de monitorización de EA incluye una etapa 600 para detectar emisiones acústicas desde el interior del horno 102. En la etapa 602, las emisiones acústicas se convierten en señales eléctricas correspondientes, y en la etapa 604 las señales se filtran para separar los eventos de EA del ruido de fondo y los sonidos normales de funcionamiento. En la etapa 606, los eventos de EA se comparan con uno o más valores umbral de EA predeterminados, y en la etapa 608 se realiza una consulta para determinar si el evento de EA detectado supera uno o más valores 156 umbral.
Si el evento de EA no supera un umbral 156 de EA, el método puede volver a la etapa 600 y continuar monitorizando el horno 102. Alternativamente, si el evento de EA supera el umbral 156 de EA, el método puede continuar con la etapa 610 de ubicación opcional (en que se determina la ubicación del origen 170 del evento de AE) o puede proceder directamente a la etapa 612, en el que el controlador 120 genera una señal de salida apropiada.
Opcionalmente, el sistema de monitorización de EA se puede configurar para identificar el tipo y la gravedad del daño (por ejemplo, grietas) que se producen en la carcasa exterior. En tal configuración, se puede suponer que los eventos de EA se comportan como fuentes puntuales y se pueden analizar usando un procedimiento SiGMA (función de Green simplificada para el análisis de tensor de momento). Las fuentes de eventos de EA pueden clasificarse como grietas por tracción o cortante aplicando el análisis de valores propios al tensor de momento. La dirección de propagación de la grieta se puede derivar de los vectores propios.
Un ejemplo de una solución matemática del movimiento ondulatorio u(x, t) debido al agrietamiento, simplificado mediante el uso de tensor de momento Mpq, viene dada por la Ecuación 1, donde el símbolo * representa la integral de convolución en el tiempo, b(y) representa el vector de movimiento de grietas, Cpqij es la constante elástica, Gip, q(X, y, t) son las derivadas espaciales de las funciones de Green, n es el vector normal a la superficie de la grieta, y l es el vector de dirección unitaria del movimiento de la grieta.. S(t) es la función fuente-tiempo de crack y A V es el volumen de la grieta.
A partir de una forma de onda de EA de muestra de EA, como se muestra en la Figura 7, el tiempo P1 de llegada y la primera amplitud P2 de movimiento se determinan y se someten a un procesamiento adicional. La clasificación de la grieta se realiza mediante el análisis de valores propios del tensor de momento, donde X, Y y Z denotan la relación de cortante, la relación de tracción deviatróica y la relación de tracción isotrópica, respectivamente. Según el procedimiento SiGMA, las fuentes de EA se clasifican según los siguientes criterios:
X <40% clasificadas como grietas por tracción;
40% < X <60% clasificados como grietas de modo mixto;
X > 60% clasificadas como grietas por cortante.
La información relativa a la ubicación de la grieta, el modo de agrietamiento y el tiempo y la velocidad de aparición puede ayudar a facilitar una mejor comprensión del fenómeno dentro del horno 102 que conduce a la deformación y fallo de la carcasa 108 exterior.
Opcionalmente, el controlador 120 puede adaptarse para comunicarse con una pluralidad de otros sensores y dispositivos de monitorización, incluyendo, por ejemplo, galgas extensométricas mecánicas, galgas extensométricas ópticas, galgas extensométricas de resistencia, sensores térmicos y equipos de estudio topológico (tales como escáneres láser). La información de múltiples sensores y dispositivos de monitorización se puede procesar para ayudar a monitorizar la integridad estructural y otras características de funcionamiento del horno 102.
Además de las realizaciones descritas en el presente documento, el equipo de EA puede adaptarse a muchas formas de pruebas de control de calidad de producción, incluida la monitorización de soldaduras y la detección de fugas. La presente invención se ha descrito aquí sólo a modo de ejemplo. Se pueden realizar diversas modificaciones y
variaciones a estos ejemplos de realización sin apartarse del alcance de la invención, que está limitada únicamente por las reivindicaciones adjuntas.
El sistema de monitorización de integridad puede configurarse para usar una pluralidad de diferentes tipos de sensores, ya sea individualmente o en combinación. Los tipos adecuados de sensores pueden incluir, por ejemplo, sensores acústicos, sensores de vibración, galgas extensométricas, sensores ópticos y sensores de temperatura. En algunos casos, puede ser útil incluir múltiples tipos diferentes de sensores dentro de un sistema de monitorización de integridad para ayudar a facilitar la recopilación de múltiples tipos de datos. Opcionalmente, esta combinación de datos se puede procesar utilizando un controlador de sistema común. Por simplicidad, un ejemplo de un sistema de monitorización de la integridad estructural que se describe a continuación se describe como que tiene un solo tipo de sensor, sin embargo, otras realizaciones del sistema pueden incluir una pluralidad de diferentes tipos de sensores.
Claims (15)
1. Un sistema (100) de monitorización de emisiones acústicas para monitorizar la integridad estructural de un horno (102), el sistema que compre:
una carcasa (108) de horno;
un controlador (120);
una pluralidad de sensores (116) de emisión acústica montados en la carcasa del horno y en comunicación con el controlador para proporcionar señales eléctricas correspondientes a una o más emisiones acústicas generadas en el horno al controlador, en donde el controlador incluye un módulo (172) de ubicación para estimar una ubicación de origen (170) de uno o más eventos de emisión acústica;
una primera fila (122a) de al menos dos sensores de emisión acústica montados a una primera altura (124) en la carcasa del horno, estando los al menos dos sensores de emisión acústica de la primera fila desplazados lateralmente entre sí por una primera distancia (126) de separación lateral; y
una segunda fila (122b) de al menos dos sensores de emisión acústica montados a una segunda altura en la carcasa del horno, siendo la segunda altura más alta que la primera altura en una distancia (128) de desplazamiento vertical, estando los al menos dos sensores de emisión acústica de la segunda fila desplazados lateralmente entre sí por una segunda distancia (130) de separación lateral, siendo la segunda distancia de separación lateral generalmente igual a la primera distancia de separación lateral, en donde la primera fila está desplazada lateralmente de la segunda fila por una distancia (132) de separación lateral; y en donde una señal eléctrica se registra como un evento de emisión acústica si es detectada por un número predeterminado de sensores de emisión acústica,
caracterizado por que la primera distancia de separación lateral entre sensores de emisión acústica vecinos de los al menos dos sensores de emisión acústica montados en la primera altura es mayor que la distancia (128) de desplazamiento vertical entre la primera altura y la segunda altura, y
el controlador está configurado para aplicar una corrección de onda de velocidad basada en una temperatura de funcionamiento del horno para afinar la ubicación de origen de uno o más eventos de emisión acústica.
2. El sistema de la reivindicación 1, en donde al menos algunos de los sensores están acoplados al controlador a través de un preamplificador (118).
3. El sistema de la reivindicación 1 o 2, en donde al menos algunos de los sensores están montados de forma desmontable en la carcasa del horno.
4. El sistema de la reivindicación 3, en donde al menos algunos de los sensores están montados magnéticamente en la carcasa del horno.
5. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde al menos algunos de los sensores están montados permanentemente en la carcasa del horno.
6. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde al menos algunos de los sensores están montados en la carcasa del horno en posiciones correspondientes a uno o más componentes del horno.
7. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la separación de al menos algunos de los sensores montados en la carcasa del horno está determinada por uno o más factores seleccionados de la siguiente lista de factores: propiedades de algunos o todos los sensores; la resolución de algunos de todos los sensores; el número de sensores utilizados; la ubicación de los componentes del horno; y el tamaño del horno.
8. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que incluye una o más de las siguientes características:
(i) en donde al menos algunos de los sensores son sensibles a las emisiones acústicas que tienen una frecuencia superior a un umbral seleccionado;
(ii) en donde el controlador incluye un módulo (138) de filtración para filtrar las señales eléctricas;
(iii) en donde el módulo de filtración filtra las señales por debajo de un umbral seleccionado;
(iv) incluir sensores de diferentes tipos;
(v) en donde el controlador incluye un módulo (146) de salida para proporcionar una o más señales de salida correspondientes a las señales eléctricas; o
(vi) en donde el controlador incluye un aparato (150) de visualización para proporcionar información relacionada con las señales eléctricas.
9. El sistema de la reivindicación 8, en donde el umbral seleccionado se selecciona del grupo que consta de: un valor de EA de umbral operativo; un valor umbral de EA de advertencia, un valor umbral de EA de alarma y un valor umbral de EA de apagado.
10. El sistema de la reivindicación 8, en donde se proporciona una señal de salida cuando la intensidad de los eventos de EA detectados por al menos uno de los sensores supera un umbral.
11. El sistema de la reivindicación 10, en donde al menos una de las señales de salida se selecciona del grupo que consta de: señales de advertencia, señales de alarma, señales de control, señales de control de sensores y señales de retroalimentación.
12. Un método para monitorizar la estructura de un horno (102), el método que incluye:
- montar una pluralidad de sensores (116) de emisión acústica en una carcasa (108) de horno del horno; - proporcionar un controlador acoplado a la pluralidad de sensores de emisión acústica;
- recibir, por parte del controlador, de la pluralidad de sensores de emisiones acústicas, señales eléctricas correspondientes a una o más emisiones acústicas generadas en el horno; y
- analizar, por parte del controlador, las señales eléctricas para estimar una ubicación de origen (170) de uno o más eventos de emisión acústica;
- montar una primera fila (122a) de al menos dos sensores de emisión acústica a una primera altura (124) en la carcasa del horno, estando los al menos dos sensores de emisión acústica de la primera fila desplazados lateralmente entre sí por una primera distancia (126) de separación lateral; y
- montar una segunda fila (122b) de al menos dos sensores de emisión acústica a una segunda altura en la carcasa del horno, siendo la segunda altura más alta que la primera altura en una distancia (128) de desplazamiento vertical ,estando los al menos dos sensores de emisión acústica de la segunda fila desplazada lateralmente entre sí por una segunda distancia (130) de separación lateral, siendo la segunda distancia de separación lateral generalmente igual a la primera distancia de separación lateral,
- en donde la primera fila está desplazada lateralmente de la segunda fila por una distancia (132) de desplazamiento lateral, y
- en donde una señal eléctrica se registra como un evento de emisión acústica si es detectada por un número predeterminado de sensores de emisión acústica
- caracterizado por que una primera distancia de separación lateral entre sensores de emisión acústica vecinos de los al menos dos sensores de emisión acústica montados en la primera altura es mayor que la distancia (128) de desplazamiento vertical entre la primera altura y la segunda altura, y
- aplicar una corrección de la onda de velocidad basada en una temperatura de funcionamiento del horno para afinar la ubicación de origen de uno o más eventos de emisión acústica.
13. El método de la reivindicación 12, que incluye una o más de las siguientes características:
(i) incluir además la colocación de al menos algunos de los sensores en posiciones correspondientes a uno o más componentes del horno;
(ii) incluir la separación de los sensores montados en la carcasa del horno en función de uno o más factores seleccionados de la siguiente lista de factores: propiedades de algunos o todos los sensores; la resolución de algunos de todos los sensores; el número de sensores utilizados; la ubicación de los componentes del horno; y el tamaño del horno;
(iii) incluir además el filtrado de las emisiones acústicas identificadas por menos de un número seleccionado de sensores;
(iv) incluir además el filtrado de las emisiones acústicas correspondientes a los ruidos normales de funcionamiento del horno;
(v) incluir además un aparato de visualización (150) para proporcionar información relacionada con las señales eléctricas;
(vi) incluir además la identificación de uno o más eventos de EA precursor; o
(vii) operar los sensores para que sean sensibles a las emisiones acústicas que tienen una frecuencia superior a un umbral seleccionado.
14. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 12 o 13 que incluye proporcionar una señal de salida seleccionada del grupo que consiste en: señales de advertencia, señales de alarma, señales de control, señales de control de sensor y señales de retroalimentación.
15. El método de la reivindicación 13, en donde el umbral seleccionado se selecciona del grupo que consiste en: un valor EA umbral de EA operativo; un valor umbral de EA de advertencia, un valor umbral de EA de alarma y un valor umbral de EA de apagado.
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