Инфракрасная термография

Известно, что дефекты промышленных машин в первую очередь проявляют себя повышенными вибрациями и локальным температурным градиентом в области нахождения дефектов. На этой особенности работы неисправных машин или механизмов основаны вибродиагностический и тепловой методы неразрушающего контроля.

Вибродиагностический метод реализуется на практике с помощью виброметров и виброанализаторов,  а тепловые методы:

• при контактном способе контроля температуры — с помощью термометров, термопар, термосопротивлений, термоиндикаторов, термо карандашей и др.
• при бесконтактном способе контроля температуры — с помощью тепловизоров термографов, квантовых счётчиков, радиационных пирометров.

Если сравнивать между собой тепловые методы неразрушающего контроля, то применительно к оперативному контролю и диагностике промышленных машин (вентиляторы, компрессоры, электродвигатели, турбины, насосы и др.) и энергоаудиту зданий и сооружений, то, по совокупности преимуществ, наиболее доступным и эффективным является тепловой метод с использованием тепловизоров − оптико-электронных приборов, регистрирующих инфракрасное излучение от поверхности контролируемого объекта и преобразующих его в видимое цветное или черно-белое изображение.

Итак, инфракрасная термография − это разновидность теплового метода неразрушающего контроля, основанная на регистрации и преобразовании инфракрасного излучения тепловизором с целью определения текущего состояния оборудования через анализ неоднородности температурного поля поверхности контролируемого объекта.

Среди главных преимуществ инфракрасной термографии можно назвать:

• бесконтактный способ проведения измерений, обеспечивающий отсутствие влияния на температурное поле исследуемого объекта и безопасность персонала;
• высокую скорость проведения измерений без необходимости остановки или разборки контролируемого оборудования;
• высокую температурную чувствительность – определение температуры с точностью до сотых долей градуса;
• высокую пространственную разрешающую способность;
• возможность определения внутренних дефектов по температурному полю поверхности объекта;
• возможность исследования одним и тем же тепловизором, как сверхмалых (до сантиметров и менее), так и больших (до сотен метров) объектов;
• широкий диапазон измеряемых температур – от -40°С до +2000°С (например, тепловизор RY-147).

При существующей тенденции удешевления тепловизоров с одновременным улучшением их технических характеристик и функциональности, инфракрасная термография имеет большие перспективы развития и уже в недалеком будущем будет обязательным методом контроля динамического, электро- и энергетического и теплотехнического оборудования на каждом промышленном или энергетическом предприятии.

Основными документами, регламентирующими проведение инфракрасной термографии на промышленных и энергетических предприятиях являются:

• ГОСТ 25314-82 «Контроль неразрушающий тепловой. Термины и определения»
• ГОСТ 23483-79 «Контроль неразрушающий. Методы теплового вида. Общие требования»
• РД-13-04-2006 «Методические рекомендации о порядке проведения теплового контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах»
• ГОСТ Р 8.619-2006 «Приборы тепловизионные измерительные. Методика поверки»
• РД 153-34.0-20.364-00 «Метод инфракрасной диагностики тепломеханического оборудования»
• РД 153-34.0-20.363-99 «Основные положения метода инфракрасной диагностики электрооборудования и высоковольтных линий».

При выборе тепловизора в первую очередь учитывают размер матрицы (детектора), необходимое температурное и пространственное разрешение, диапазон измеряемых температур, комплектацию программой анализа термограмм (например, ПО Expert), наличие дополнительных функций, облегчающих тепловизионную съемку, и, в конечном итоге, отдают предпочтение тепловизорам, одновременно удовлетворяющим названным требованиям и оптимальным по соотношению «цена/ качество /функциональность».

Компания MVR-Company является лидирующей компанией в области вибродиагностики, трибодиагностики и инфракрасной термографии, обеспечивая многочисленных потребителей самыми современными виброметрами RY-210, виброанализаторами RY-230, минилабораториями по анализу масел RY-300, пирометрами RY-150 и тепловизорами RY-100. По мнению независимых экспертов, тепловизоры серии RY-100  являются одними из лучших на современном рынке, предлагая потребителям максимальную надежность и функциональность при минимально возможной цене. У нас вы всегда сможете подобрать оптимальную модель тепловизора в зависимости от решаемых задач.

В частности, мы предлагаем вашему вниманию модель тепловизора RY-138  (в комплектация с программой Expert), с помощью которой вы можете проводить в полевых условиях диагностику электрооборудования, энергоаудит зданий и сооружений, контролировать технологические процессы, определять уровень заливки жидкостей в резервуарах, а также проводить инспекцию механического и теплового оборудования.

Среди главных возможностей тепловизора RY-138 (MVR):

• широкий температурный диапазон до +650C,
• встроенная цифровая камера на 3 мегапикселя,
• лазерный целеуказатель,
• матрица 384х288 пикселей,
• световая и звуковая сигнализация при достижении порога температуры,
• возможность записи голосового комментария к каждой термограмме,
• режим «картинка-в-картинке»,
• создание и хранение до 5600 термограмм в одном маршруте,
• передача данных другим пользователем через USB.

Инфракрасная термография в примерах.

1. Инфракрасная термография электрооборудования

Диагностика электрооборудования с помощью тепловизора RY-138 или его аналогов проводится простым сравнением термограмм схожих компонентов электрооборудования. Тепловизор RY-138 позволяет работникам электростанций и подстанций выявить дефекты следующего электрооборудования:

• силовых трансформаторов и их высоковольтных вводов;
• силовых выключателей и разъединителей;
• трансформаторов тока и напряжения;
• разрядников и ограничителей перенапряжения;
• ошиновки распределительных устройств;
• изоляторов;
• контактных соединений;
• генераторов;
• линий электропередач и их конструктивных элементов и т.д.
• (например, опоры ЛЭП) и т. д.

Рис.1 – Термограмма неравномерного нагрева щеток электродвигателя

Рис.2 – Аномальный нагрев болтового соединения (подстанция 10-35 кВт)

Рис.3 –Нагрев болтового соединения «земля» из-за ослабления затяжки

Дефекты электрооборудования принято различать по избыточной температуре контролируемого узла по сравнению с температурой аналогичных бездефектных узлов. Разница температур в:

• 5-10°С соответствует начальной стадии развития дефекта, требующего его устранения в ходе запланированного ремонта;
• 10-30°С соответствует развитому дефекту и требует его устранения при ближайшем выводе электрооборудования из работы;
• более 30°С соответствует аварийному состоянию дефекта и требует немедленного его устранения.

2. Инфракрасная термография подшипников

Подшипники качения являются узлами трения и поэтому всегда нагреваются при своём вращении. Рабочей температурой подшипников качения считается температура до 65°С, при которой достигается максимальный эксплуатационный ресурс подшипника. Допускается кратковременный перегрев подшипника качения до 95°С, но эта температура уже считается критической и при ней наблюдается повышенный износ деталей подшипника и ухудшается качество смазки.  Основные причины перегрева подшипников: дефекты монтажа, избыток или недостаток смазки, дефекты и износ деталей подшипника, неправильно подобранная смазка. Для подшипников скольжения обычная критической является температура выплавки баббитовых вкладышей (обычно это 95°С).

Рис.4 – Сильный локальный нагрев подшипникового узла в районе первой передачи и небольшой нагрев в районе третьей передачи.

Рис.5 – Нагрев внешней стенки опорного маслонаполненного подшипника подъемного электродвигателя.

В данной статье мы дали лишь общее представление об инфракрасной термографии, сознательно опустив  важные вопросы по методике проведения измерений, требований к тепловизорам, расшифровке термограмм и т.д. На самом же деле, инфракрасная термография — это целая область технических знаний, требующая глубокого и кропотливого изучения. Если вы решили освоить профессию термографиста, то сделайте первый шаг на этом пути вместе с нашей компанией MVR-Company – мы приглашаем вас пройти обучение на курсе «Общая термография» в нашем сертифицированном Учебном центре MVR. При успешном завершении курса вы получите именной сертификат, дающий право на самостоятельное проведение энергетического обследования, термографической диагностики промышленного и энергетического оборудования, а также энергоаудита зданий и сооружений. Записаться на ближайший набор слушателей вы можете здесь.