Публикация пресс-релизов Поиск по компании
Решения, технологии, стандарты Рынок, отрасль, люди Основы
Отменить подписку Подписка
Производители Системные интеграторы Дистрибьюторы
Продукты месяца Поиск по категории Добавить продукт
Добавить мероприятие
Добавить вакансию Специалисты по АСУ ТП, КИП Специалисты по электротехнике, энергетике Главные инженеры, технологи, электрики Менеджеры по продажам, консультанты, другое
Технические требования Публикация статей Публикация пресс-релизов Media Kit 2014
Перейти:  
 


 

Основы АСУ ТП и КИП - в статьях Ua.Automation.com

Тепловидение для диагностики оборудования

Тепловидение для диагностики оборудования
  • Портативные тепловизоры – мощный инструмент ТО и диагностики проблем.
  • Тепловидение позволяет «видеть» тепловую картину оборудования.
  • Тепловидение позволяет быстро обнаруживать проблемы.
Майкл Стюарт
 
Автоматизация обеспечивает значительные преимущества в сегодняшней конкурентной среде. Во многих отраслях она является совершенно необходимой. К сожалению, человеку пока еще только предстоит научиться создавать механизмы, которые будут работать без поломок неограниченно долгое время. Системам автоматизации время от времени требуется техническое обслуживание. Как всем известно, любая цепь настолько сильна, насколько сильно ее самое слабое звено. Это особенно верно для сложных систем автоматизации. В каждой системе есть своя Ахиллесова пята, и причем, зачастую это может быть незначительный компонент, не имеющий собственной системы мониторинга.
 
Немного теории
 
Тепловые изображения получают путем измерения интенсивности инфракрасного излучения или тепла. Тепловизор определяет температуру поверхности объектов, и присваивает различные цвета различным температурам. Однако не все материалы обладают одинаковой способностью излучать инфракрасную энергию. Эффективность излучательной способности измеряется в диапазоне от 0 до 1.0. У блестящих предметов низкая излучательная способность. У окрашенных металлов или сильно окислившихся, а также, неметаллических материалов, она выше.
 
Согласно закону Мерфи, «Если что-то может пойти не так, оно пойдет не так». С учетом большого количества компонентов современных систем этот закон более чем актуален для промышленной автоматизации. А в этой области цена отказа оборудования может быть очень высокой. К счастью, есть инструмент, который может предотвратить выполнение этого закона – переносной тепловизор.
 
Портативный тепловизор может помочь вам и вашей команде осуществлять проактивную техническую поддержку систем автоматизации и их компонентов: электродвигателей, систем управления, контроллеров, подшипников, цепей, другого электромеханического оборудования. В средах, в которых осуществляются автоматизированные процессы, портативные тепловизоры могут помочь в обнаружении утечек, и других проблем в замкнутых сосудах, теплопроводах, теплообменниках. Цена этих устройств сегодня в разы меньше, чем еще несколько лет назад. Современные тепловизоры прочнее, надежнее, и намного проще в использовании. У этих устройств огромный потенциал и ТО оборудования – всего лишь верхушка айсберга.
 
Электродвигатели и тепловидение
 
У электродвигателей есть несколько обычных зон диагностики: подшипники, ремни, муфты, контакты, температурная схема, общая температура и т.д. Подшипники при одинаковой нагрузке должны быть одинаковой температуры. Более горячий подшипник со стороны шкива может означать перетянутые ремни. Шкив, слишком нагретый по окружности, может означать проскальзывающий ремень. Ремни с неравномерным нагревом могут говорить о несимметричной ориентации шкивов.
 
Следите за общей температурой электродвигателя, особенно, если есть признаки недостаточного охлаждения.  Учитывайте ту роль, которую теплопроводность и конвекция играют в распространении тепла в оборудовании. Конечно, нужно знать технические характеристики оборудования и понимать, как оно должно себя вести, и на что будет похож отказ. Эталонные тепловые снимки позволят проводить сравнения.
 
 
Определение потенциальных проблем с помощью тепловизоров
 
Температурные сигнатуры очень важны для определения состояния оборудования. Нормальная работа оборудования имеет определенные температурные сигнатуры, и выход за их пределы свидетельствует о проблеме. Идентификация этой проблемы требует знания оборудования и наиболее вероятных вариантов его отказа. Портативный тепловизор позволяет регулярно осуществлять быструю проверку температуры электродвигателей – особенно малых, которые часто упускаются из виду при ТО.
 
При определении того, перегревается ли двигатель, используйте данные из техпаспорта. Внешняя температура двигателя, как правило, на 20°С меньше внутренней. В идеале программа ТО начинается для только что запущенного в эксплуатацию и хорошо смазанного двигателя. В этот момент, как раз, можно взять эталонный тепловой снимок.
 
Новые двигатели
 
При начале эксплуатации нового двигателя, наблюдайте за его запуском с помощью тепловизора. Любые проблемы с проводными соединениями, ориентацией в пространстве, смазкой будут определены термическим способом, до нанесения ущерба. По мере старения двигателя, его детали изнашиваются, и трение, генерирующее тепло, усиливается. Корпус начнет нагреваться. Регулярная теплография позволит проводить сравнение с эталонным тепловым снимком и определять состояние двигателя.
 
При проверке небольших подшипников, сравнивайте их температурный образ с похожими подшипниками, которые используются аналогично. Обследование может проводится даже во время работы оборудования. Отказ небольших подшипников может приводить к возгораниям, механическим повреждениям, износу ремней, повышенному расходу электроэнергии. Диагностика небольших подшипников – та область, где преимущества тепловидения раскрываются во всей полноте.
 
 
При диагностике ремней и шкивов учитывайте, что защитные кожухи могут препятствовать этому. Обязательно проверьте ремни и шкивы еще раз, после корректирующих действий. При проверке насосов и вентиляторов, обратите внимание на муфты – следите за неоднородностью показаний. Ошибки в ориентации двигателя в пространстве выдаст перегрев, еще до того, как подшипник выйдет из строя.
 
 
Резервуары
 
Тепловидение может использоваться и для диагностики резервуаров. Для этого внешняя поверхность резервуаров проверяется в разных точках. Проверяйте уплотнители, затворы и клапаны (в момент открытия), осуществляйте мониторинг уровня жидкостей, осадков, уровнемеров и т.д. В крупных резервуарах есть встроенные  визуальные или электронные индикаторы для проверки уровня содержимого, однако, они не всегда надежны. Тепловая диагностика позволит обнаружить границу раздела между жидкостью и газом (как правило, воздух), в резервуаре, а также, как распределено содержимое. Определение реального уровня предотвращает переполнение резервуаров и обеспечивает наличие точных статистических данных.
 
Когда температура резервуара меняется, часто оказывается возможным увидеть температурную картину, связанную с уровнем внутри. Например, очень важно знать уровень осадков, если технологические процессы являются непрерывными, или если готовится чистка резервуара.
 
Тепловидение может помочь в обнаружении плавающих материалов, а также слоев жидкости, газа, твердых материалов – таких, например, как парафин, который иногда образуется между слоями нефти и воды в сепараторах.
 
Обнаружение утечек и других проблем
 
Утечки, как правило, образуются в местах уплотнителей или у затворов. Иногда, к утечкам может приводить коррозия материала резервуара. Для обнаружения протекающего уплотнителя достаточно проверить тепловизором затворы на предмет наличия температурных аномалий. Значительные температурные изменения в регионе затвора или уплотнителя указывают на потерю тепла или холода, и, следовательно, на отказ.
 
Тепловизоры можно использовать для мониторинга контрольных клапанов на предмет утечек, «прилипания» или избыточного трения. Обмотки возбуждения клапанов могут перегреваться при слишком большой нагрузке, вызванной, к примеру, протеканием.
 
Повреждение огнеупора, при определенных условиях, может стать очевидным благодаря наличию слишком теплых или холодных зон. Слишком теплая зона говорит об истончении материала, слишком холодная – может указывать на образование осадка из продуктов сгорания.
 
Вещества внутри резервуаров
 
С помощью тепловизоров можно определять уровень содержимого резервуаров, при условии, что есть разница между температурой вещества внутри, воздуха внутри и воздуха снаружи. Также, резервуар не должен быть изготовлен из блестящего материала, такого как нержавеющая сталь.
 
Температура жидкости изменяется медленнее, чему у газа в свободном пространстве резервуара. Резервуары обычно расположены под открытым небом, и их содержимое изменяет температуру на протяжении дня из-за воздействия солнечного света. Разница в температуре между содержимым и незаполненным пространством, как правило, может быть обнаружена и через стенки резервуара. Время от времени, содержимое и воздух в незаполненном пространстве будут иметь одинаковую температуру и в это время уровень станет «невидимым» - до тех пор, пока не изменится температура воздуха.
 
Тепловое изображение резервуара, который является пустым, полностью заполненным, или изготовлен из отражающего материала, будет однородным. Уровень содержимого виден не будет. При других условиях, на него укажет разница в температуре.
 
 
Теплообменники и радиаторы парового отопления
 
Тепловая диагностика теплообменников позволяет быстро и точно определить области коррозии, отложений, осадков, а также области недостаточной теплопроводности, вызванной повреждениями из-за града, вандализма, или небрежного обслуживания. Необходимо помнить, что в теплообменниках, радиаторах редко встречаются зоны резких температурных переходов. При их диагностике не встретишь очевидных «горячих пятен», свойственных перегревающемуся или неисправному оборудованию. Теплообменники, как и следует из их названия, сконструированы таким образом, чтобы максимально облегчать теплообмен. Тепловизоры с более высоким разрешением способны дифференцировать участки с незначительной температурной разницей (т.н. Delta T), которая может свидетельствовать, к примеру, о пробках, если речь идет о пластинчатых теплообменниках.
 
В кожухотрубных теплообменниках, с другой стороны, часто можно обнаружить очевидные зоны твердых отложений. Радиаторы парового отопления – еще одна разновидность теплообменников. Они повсеместно используются в школах, коммерческой недвижимости, жилых домах. Их инфракрасная диагностика позволит обнаруживать зоны засора, трещины и внутренние повреждения, вызванных коррозией. В любом случае, инфракрасная диагностика позволяет обнаруживать проблемные зоны.
 
 
Выводы
 
Решение любой проблемы зависит от ее природы. Большой личный опыт позволяет оценить, насколько полезными в действительности являются тепловизоры. Чем больше вы будете их использовать, тем более эффективно сможете обнаруживать различные аномалии. По мере накопления опыта и мастерства, они будут комбинироваться со знанием оборудования  и поднимут ваши возможности по техническому обслуживанию на совершенно новый уровень.
 
Советы КИПовцу:
 
  • Убедитесь в том, что диагностируемое электромеханическое оборудование работает под нагрузкой хотя бы 40%. Меньшие нагрузки не дают достаточного нагрева, что усложняет диагностику.
  • К объекту измерения нужно максимально приблизиться, соблюдая меры предосторожности.
  • Не проводите измерения через двери электрических щитов. Кроме того, инфракрасные лучи не проходят через стекло или пластиковые защитные экраны.
  • При работе вне помещений, принимайте во внимание ветер и воздушные потоки – так как они могут охлаждать места с аномальным нагревом – а также, учитывайте температуру окружающей среды и следите за возможным нагревом из-за солнца.
  • Помните, что не всегда избыточное тепло является индикатором проблем. Нарушение воздушных потоков в системе охлаждения может быть обнаружено с помощью температурных показаний ниже нормы.
  • При проведении серии измерений для определения тенденции, необходимо, чтобы нагрузка при каждом измерении была одинаковой.
ОБ АВТОРЕ
 
Майкл Стюарт (Michael Stuart) ([email protected]) – практикующий термограф T/IRT уровня III (сертификация в соответствии со стандартом ASNT) и имеет огромный опыт в использовании термографии для диагностики электромеханического оборудования, инженерных систем зданий.  Работает на дожности старшего менеджера по продуктам тепловидения в Fluke Corporation.