Тепловизионная диагностика: важный элемент технического обслуживания
Тепловидение, или термография, представляет собой метод обслуживания оборудования без прерывания его работы. В качестве инструментов этого метода используются тепловизоры, позволяющие измерить количество излучаемого объектами тепла, которое потом пересчитывается в температуру. Как правило, для измерения температуры объектов, близкой к комнатной температуре, требуется обнаружение излучения в инфракрасном диапазоне электромагнитных волн. Эти волны значительно длиннее, чем волны видимого света, и их длина составляет примерно 400-70 нанометров.
Инфракрасные изображения обычно окрашены, и более горячие объекты будет окрашены более ярко (желтый, красный, и белый цвета). Более холодные объекты на таких изображениях более темные (голубые, фиолетовые или зеленые цвета). Хотя тепловидение обычно обнаруживает только температуру поверхности объекта, тепловая сигнатура часто позволяет определить температуру внутри объекта.
Технология тепловидения относительно недорогая. Сами тепловизоры, обычно, имеют цену в диапазоне от 4 до 8 тысяч долларов, хотя можно найти тепловизоры и дешевле 2 000 $, и дороже 20 000 $. К другим положительных характеристикам этой технологии относятся быстрая реакция (измеряемая миллисекундами), большая емкость для накопления и хранения данных, и способность производить измерения на движущихся объектах. Некоторые характеристики, такие как получение изображений высокого разрешения, вывод подсказок на экран, и картографирование маршрута движения, увеличивают стоимость тепловизоров. Большинство тепловизоров относится к длинноволновому типу (8-12 микрометров).
Тепловизоры
Характеристики тепловизоров, используемых для инспекции потерь тепла и для диагностического обслуживания, отличаются не сильно. Одним из очевидных отличий является то, что некоторые тепловизоры используемые для анализа потерь тепла, обладают широкоугольными объективами, что позволяет термографисту наблюдать довольно крупные объекты со сравнительно близкого расстояния. Тепловизоры для диагностического обслуживания, как правило, не имеют таких объективов. С другой стороны, тепловизоры для диагностического обслуживания используются, обычно, для измерения в более широких температурных диапазонах, например, от 0°C до 500°C. Тепловизоры, применяемые для анализа потерь тепла, как правило, работают в очень узком диапазоне температур.
Правильно подготовленные, квалифицированные специалисты термографии, обеспечивают компаниям хороший доход с потраченных на их подготовку инвестиций. Что еще более важно, их действия реже вызывают значительные повреждения, часто связанные с проведением работ неквалифицированным персоналом.
Характеристики и портативность тепловизоров продолжают улучшаться. Они могут весить менее 150 граммов, и способны различать разницу температур, составляющую доли градуса, на поверхностях, находящихся на расстоянии более 6 метров. Они способны хранить сотни изображений, и снабжать их звуковым комментарием. Один из производителей тепловизоров предлагает технологию, объединяющую инфракрасные и визуальные изображения на полном экране, или в режиме "картинка в картинке" для проведения обследований и составления отчетов. Еще одна модель тепловизора поставляется с дополнительными широкоугольными и масштабирующими объективами.
К другим новым возможностям тепловизоров можно отнести лазерный указатель, с которым совпадает точка на инфракрасном изображении. Это позволяет термографисту навести лазер на объект, и точно считать температуру. Некоторые тепловизоры имеют сенсорные экраны, упрощающие ввод данных, встроенные последовательности действий, обеспечивающие оператора тепловизора контрольным списком операций, и встроенными советами по устранению проблем, конкретными для данного типа оборудования.
Программное обеспечение термографии
Также продолжает развиваться и программное обеспечение термографии. Теперь имеется возможность в одном изображении выводить несколько температурных измерений, связанных с одной точкой. Также можно накладывать на изображения изотермические палитры, чтобы выделить полосы одинаковой температуры. Предлагаются определенные корректирующие множители для теплового излучения поверхности, и для учета отраженной температуры фона. Кроме того, цветовые палитры легко изменяются, а результат может быть выведен в различных форматах. Некоторые программы способны записывать полные данные в реальном времени по 40 температурным зонам.
Для электрического оборудования лучше всего проводить инспекции критических элементов настолько часто, насколько это допустимо из практических соображений. При этом инспекция менее критичных элементов может производиться реже.
Хотя оборудование для термографии стало легче использовать, тем не менее, для точной интерпретации инфракрасных снимков все еще требуется подготовленный термографист. Он должен знать, как влияют на характеристики изображения свойства материалов и другие факторы. Правильно подготовленные, квалифицированные специалисты термографии, обеспечивают компаниям хороший доход с потраченных на подготовку инвестиций. Что еще более важно, их действия гораздо реже приводят к серьезным повреждений, чем работа, выполняемая неквалифицированным персоналом.
Коммерческие инспекции крыш
Термография успешно используется коммерческими инспекторами крыш для обнаружения утечек тепла, дефектов, влажности и образования плесени на плоских крышах и на крышах с незначительным уклоном. Влажные места излучают больше тепла, чем сухие. Для правильного проведения инспекции непосредственно на крыше, необходимо участие группы людей: опытный термографист и его ассистент, опытный консультант по крышам, и представитель владельца здания для обеспечения доступа и безопасности. Инспекция должна проводиться в сухую погоду при незначительном ветре и отсутствии осадков. Иногда приходится учитывать и нагрев элементов крыши солнцем, что иногда вынуждает проводить съемки, например, после захода солнца. После того, как обнаружено подозрительное место, и это подтверждается консультантом по крышам, проблемная область помечается маркерной краской. Обычно, для определения точной природы проблемы достаточно потом провести тщательную визуальную проверку, хотя иногда приходится проводить и исследования, связанные с разборкой крыши.
Обследование крыши, проводимое непосредственно на ней, ограничивается небольшими участками (площадью около 1 кв. метра), и может быть весьма трудоемким. Для обследования больших площадей крыши (порядка 75 кв. метров), единственным решением является обследование крыши с воздуха, с привлечением экипажа летательного аппарата в составе двух человек. В этом случае съемка осуществляется довольно быстро (около 5 минут на 1800 кв. метров), и за одну ночь, если позволяют погодные условия, можно обследовать довольно много крыш. Поскольку для составления компьютерных чертежей дефектных мест, объединяются плановые визуальные и инфракрасные фотографии, то полученные данные довольно точные. Хотя для такой работы требуются тепловизоры с высоким разрешением и большим форматом изображения, они способны обнаружить проблемы даже на крышах, имеющих высокие показатели отражения. Также становиться возможным выяснение общих тенденций распределения влажности на крыше.
Для устранения любых утечек вместо полной замены всей крыши, часто достаточно выполнить точечный ремонт. Инспектор также может проверить, что ремонт успешно устранил все протечки, сравнивая изображения, сделанные до и после ремонта. При правильном обслуживании крыши, период ее эксплуатации может быть увеличен на 300%.
Диагностическое обслуживание электрических систем
Термография является идеальным методом инспекции при диагностическом обслуживании таких электрических систем, как моторы, двигатели, электрические шкафы, и соединения в системах распределения электроэнергии. Во время проведения процесса обследования предприятие и оборудование могут продолжать функционировать в штатном режиме. Использование данного метода может определить, вызвана ли проблема ослаблением крепления, коррозией элемента, коротким замыканием, или перегрузкой электрической цепи. Со временем, электрические соединения покрываются грязью, или окисляются. Это приводит к образованию избыточного тепла, и в результате – к серьезным повреждениям, связанным с расплавлением металла, или с возгоранием. Такие инспекции, как анализ соединения подводки шин могут выполняться с безопасного расстояния.
В системах передачи и распределения электроэнергии термографические обследования могут помочь в снижении производственных потерь, и в предотвращении отказов систем. Термография также применяется для обследования полюсов энергии, позволяя персоналу находиться на безопасном расстоянии от обследуемой зоны. Хотя для инспектирования высоковольтных линий передачи энергии может использоваться термография с воздуха (вместе с наземной группой проверки), такой подход может не подойти для инспекции линий распределения энергии, так как они могут быть закрыты деревьями, уличным освещением, или другими объектами.
Термографисты, выполняющие инспекцию электрического оборудования, должны соблюдать Стандарт 70E Национальной Ассоциации Противопожарной Защиты (NFPA), определяющий меры электрической безопасности на рабочем месте. Этот стандарт, в частности, требует использование индивидуальных средств защиты от электрической дуги, и средств защиты лица. События, связанные с электрической дугой, могут возникать, когда панель оборудования открыта для того, чтобы произвести съемку изнутри. Так как такие средства защиты снижают способность видеть экран тепловизора, существуют специальные очки, улучшающие зрение.
Если панель обследуемого оборудования остается закрытой, то съемка должна проводиться через специальные окна, пропускающие инфракрасные лучи (акриловое покрытие совершенно непрозрачно для тепловизора, и может потребоваться снять его). Использование таких окон позволяет проводить тепловизионное обследование более часто, не меняя состояния оборудования. Однако для получения точных результатов необходимы письменные инструкции. Американское общество специалистов по испытаниям и материалам (ASTM) разработало стандарты для проведения термографических съемок электрического и механического оборудования (ASTM E1934-99a).
При обследовании электрического оборудования важно не забывать, что нагретая точка не обязательно указывает на наличие проблемы. Иногда это просто отражение тепла от другой поверхности, попадающее на линию взгляда. Действительно горячая точка будет оставаться на одном и том же месте, при изменении точки, откуда ведется съемка. Для подтверждения наличия проблемы, необходимо провести замеры нагрузки, выполняемые подготовленным и квалифицированным персоналом.
Определение частоты проведения инспекций может оказаться не простой задачей. Для электрического оборудования лучше всего проводить инспекции критических элементов настолько часто, насколько это допустимо из практических соображений. При этом менее критические элементы можно инспектировать реже. Если термографист обнаружил необычные закономерности в распределении тепла, то частота проведения инспекций должна возрасти. В любом случае, рекомендуется проводить инспекции при выполнении новых работ, и при проведении важных изменений в системе.
Вряд ли можно ожидать, что термография в ближайшем будущем уступит свою роль другим методам. Благодаря улучшениям качества, и возможностей производства, стоимость тепловизоров продолжает снижаться, увеличивая области применения этой технологии.
Похожие материалы:
