Тепловизионные средства обследования энергетического оборудования

Основные термины и определения. Термография метод получения информации об объекте путем безконтактной регистрации всех видов излучения объекта в инфракрасном диапазоне спектра.Тепловизор – прибор, регистрирующий излучение объекта в инфракрасном диапазоне и преобразующий тепловое излучение в видимое.Термограмма – инфракрасное изображение температурного поля объекта контроля.Тепловая аномалия – локальное отклонение распределения теплового излучения от нормы.

Термопрофилограмма – график распределения температуры вдоль заданной линии на поверхности объекта контроля.Абсолютно черное тело – идеальный излучатель, который при заданной температуре поглощает и испускает теоретически возможный максимум излучения.Ограждающие конструкции – строительные конструкции (стены, покрытия, перекрытия, окна и т.д.), служащие для защиты помещений от внешних климатических факторов и воздействий. Основы термографии. Термография (термографическое обследование) позволяет дистанционно и наглядно с высокой точностью получить объективную информацию об объекте.Цель тепловизионной съемки – определение состояния ограждающих конструкций зданий с точки зрения их теплозащитных свойств.

Тепловизионное обследование проводилось в соответствии с нормативными документами:

- ГОСТ 18353-79 «Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов»;

- ГОСТ 23483-79 «Контроль неразрушающий. Методы теплового вида. Общие требования» (Приложение 2);

- ГОСТ 25314-82 «Контроль неразрушающий тепловой. Термины и определения»;

- ГОСТ 26629-85 «Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций» (Приложение 2);

- РД. 153-34.0 – 20.363 -99. Основные положения инфракрасной диагностики электрооборудования и ВЛ. (Приложение 2);

- РД. 153-34.0 – 20.364 -00. Методика инфракрасной диагностики тепломеханического оборудования. (Приложение 2).

Каждое нагретое тело испускает тепловое излучение, интенсивность и спектр которого зависят от свойств тела и его температуры. В тепловизоре инфракрасное (тепловое) излучение от исследуемого объекта через оптическую систему передается на приемник, представляющий собой неохлаждаемую матрицу термо-детекторов. Далее полученный видеосигнал, посредством электронного блока измерения, регистрации и математической обработки оцифровывается и отображается на экране компьютера или дисплее тепловизора.

Тепловизоры применяют для определения теплового состояния поверхности объектов в реальном времени с целью обнаружения дефектов оборудования электрических станций и подстанций, электрических сетей и распределительных щитов, электрических машин, электронных устройств, энергетических и промышленных котлов, газовых и электрических печей, дымовых труб, теплообменного оборудования, тепловых сетей и регулировчно-запорной арматуры, диагностики состояния промышленных и гражданских зданий.

К преимуществам тепловизионного обследования (контроля) следует отнести:

· возможность получения информации о тепловом состоянии объекта в реальном времени;

· возможность дистанционного измерения без отключения оборудования;

· возможность оценки выявленных дефектов в динамике путем периодического диагностирования при помощи тепловизора;

· возможность обнаружения внутренних дефектов объекта по значению температурного поля на его поверхности;

· возможность обзора одним прибором как небольших (несколько сантиметров), так и больших (сотни метров) объектов;

· высокая информативность и наглядность;

· малая инерционность тепловизора;

· точность и достоверность результатов;

· неограниченность перечня контролируемых объектов.

Замечания.

1. Согласно нормативным документам в области испытаний и диагностики электротехнического оборудования (РД 34.51.300-97 «Объем и нормы испытания электрооборудования») тепловизионный контроль входит в обязательный перечень мероприятий при проведении диагностики и испытаний, как силового электрооборудования, так и электроприемников потребителей.

2. В ряде регионов России, например в С-Петербурге, процедура тепловизионного обследования вновь построенных зданий обязательна, т.к. энергетический паспорт здания необходим для получения допусков на тепло- и электроснабжение объектов.

Выводы:

1. Тепловизионное обследование (контроль) объектов с температурой отличной от температуры окружающей среды является самым современным методом диагностики объектов.

2. Тепловизионная съемка объектов является обязательной при проведении энергоаудита предприятий и может быть полезна при выполнении экспериментальных научно-исследовательских работ, как в лаборатории, так и на промышленных объектах.

Тепловизор поставляется с программным обеспечением, необходимым для хранения и анализа инфракрасных изображений (определения тепловых аномалий, построения термопрофилограмм и т.д.). По завершении тепловизионной съемки проводится обработка результатов обследования, заключающаяся в расшифровке термограмм.

Программное обеспечение тепловизора позволяет настраивать и изменять основные параметры сохраненного изображения. Цветовая палитра на термограмме задается условно, т.е. нет четкой зависимости между конкретной температурой и цветом изображения. Цветовая гамма может составлять максимум из 256 цветовых оттенков и в любом заданном диапазоне температур цветовая гамма меняется от темно синего (черного) до белого. Для лучшей наглядности термограммы были приведены к единой температурной шкале. В правой части каждой термограммы располагается температурная шкала, соответствующая цветовой палитре.

Тепловизоры градуируются по модели абсолютно черного тела и вводят коррекцию на коэффициент излучения реальных объектов. Абсолютно черное тело испускает (и поглощает) максимальную при данной температуре тепловую энергию и обладает коэффициентом излучения, равным единице. Реальные физические тела имеют коэффициент излучения менее единицы, что вызывает погрешность температурных измерений. При обнаружении скрытых дефектов ограждающих конструкций знание коэффициента излучения является желательным, но не обязательным, особенно в тех случаях, когда дефекты обнаруживаются на однородном излучательном фоне (кирпичная стена, панель, отштукатуренные стены и т.п.). Более того, различия в излучательных свойствах объектов диагностики могут служить дополнительными признаками их идентификации на термограмме.

Влияние коэффициента излучения на температурные измерения обусловлено тем фактором, что тепловой поток, регистрируемый приемником излучения, является функцией как абсолютной температуры Т, так и коэффициента излучения e. Т.о. температура, которую дает тепловизор имеет не истинное значение, а кажущееся. Мы можем говорить о том, какой участок объекта имеет повышенную температуру, или наоборот пониженную, и насколько она отличается от среднего значения температуры всего объекта.

Для определения фактического значения температуры Т_факт может быть использована формула

, (3.5.2.1)

где Т_рад – радиационная температура, измеренная тепловизором; e – коэффициент излучения контролируемой поверхности.

При выполнении качественного анализа инфракрасная съемка дополнена фотографиями обследованных фрагментов.

3.5.3. Примеры термограмм оборудования

Рис.3.5.3.1. Обработка термограмм трансформаторов тока трех фаз методом «термографических функций»

Рис.3.5.3.2. Трансформаторы тока IMB-550 фирмы АВВ в группе по фазам

Рис.3.5.3.3. Нормализованные ТИФ трансформаторов тока с дефектами по двум фазам
Рис.3.5.3.4. Коронный разряд на дефектных изоляторах и их термограмма
Рис. 3.5.3.5. Повреждение элементарных проводников высоковольтной линии и определение зоны повреждения системой DayCor II (справа).