KOTŁY I PIECE

Fot. 7. Na obrazie termicznym transformatora wykryć można niski poziom oleju lub zatkane przewody chłodzące

Kamery termowizyjne są też wykorzystywane tam, gdzie produkcja ciepła jest celem pracy instalacji - np. w inspekcji kotłów grzewczych i pieców do stapiania surowców - takich jak w produkcji szkła lub stali. Ze względu na bardzo wysokie temperatury pracy tych urządzeń termodiagnostyka to często jedyny sposób, aby "zajrzeć do środka". Korzysta się wówczas z oszklonych otworów w obudowie, przez które nakierowuje się kamerę do wewnątrz. Interpretacja obrazów zarejestrowanych w ten sposób nie jest prosta, ponieważ płomienie, gazy spalinowe oraz popioły mogą przysłaniać kluczowe komponenty.

Ułatwieniem jest funkcja filtrowania promieniowania emitowanego przez płomień, implementowana w niektórych kamerach. Wówczas można przeanalizować rozkład temperatury ukrytych za nim obiektów. Jedną z bardziej awaryjnych części kotłów są wymienniki ciepła. Ulegają one uszkodzeniu najczęściej w wyniku nagromadzenia osadów na zewnątrz oraz wewnątrz rur, które powodują przegrzewanie się wymiennika, co sprzyja pękaniu i skraca jego żywotność.

Osady zaburzają też przepływ czynnika grzewczego, co w efekcie obniża współczynnik przenikania ciepła wymiennika. Oprócz tego kamerę termowizyjną można też wykorzystać do określenia rozkładu temperatury obudowy skrzyni paleniskowej. W czasie takiej inspekcji można wykryć pęknięcia wewnętrznej ogniotrwałej osłony paleniska, o których świadczyć będzie nadmierny wzrost temperatury jego zewnętrznej metalowej osłony (fot. 9).

SYSTEMY PAROWE

Fot. 8. Na pracę transformatorów wpływa też zbyt wysoka temperatura izolatorów przepustowych

Innym przykładem wykorzystania termodiagnostyki jest monitoring instalacji przesyłu pary wodnej. W zależności od tego, jaki proces zasila, bywa ona transmitowana w postaci np. suchej lub nasyconej i pożądane jest, aby docierając na miejsce przeznaczenia, zachowała swoje właściwości. Niestety, gdy tylko para opuszcza kocioł, zaczyna się ochładzać i ulega kondensacji. Skropliny są źródłem problemów w funkcjonowaniu przewodów, którymi płynie para, jak i urządzeń, które zasila, dlatego należy je cyklicznie usuwać.

W tym celu wykorzystuje się tzw. odwadniacze (oddzielacze skroplin), które otwierają się, odprowadzając nagromadzone skropliny, po czym zamykają się, umożliwiając przepływ pary. W obu tych stanach odwadniacze mogą ulec uszkodzeniu - częstą przyczyną awarii są np. zabrudzenia, które uniemożliwiają zamknięcie zaworu. Usterki odwadniaczy są przyczyną dużych strat ciepła, stąd istotne jest szybkie wykrycie takich sytuacji (fot. 10).

Diagnostyka termowizyjna - wskazówki praktyczne Przed przystąpieniem do pomiarów termowizyjnych należy uwzględnić kilka wskazówek praktycznych. Przykładowo w przypadku maszyn elektrycznych pomiary należy przeprowadzać, gdy maszyna pracuje co najmniej przy 40% typowego obciążenia, a najlepiej przy obciążeniu maksymalnym. Za bazę do porównań dla obrazów termicznych rejestrowanych przy kolejnych inspekcjach należy używać profilu temperaturowego wyznaczonego dla urządzenia dopiero co oddanego do użytku lub bezpośrednio po przeglądzie, w czasie którego m.in. nasmarowano łożyska oraz sprawdzono izolację. Tabela. Emisyjność różnych materiałów zmierzona w temperaturze 0ºC (w temperaturze pokojowej emisyjność niewiele się zmienia) (źródło: Fluke) Wtedy najłatwiej wykryć wszelkie anomalie oraz rzetelnie ocenić ich wpływ na funkcjonowanie maszyny. Warto rejestrować obrazy termiczne urządzenia regularnie. Uzyskujemy wówczas dodatkowy punkt odniesienia w analizie stanu poszczególnych elementów. Łatwiej wtedy określić, czy przyczyną jest nagła awaria, czy dany komponent z powodu stopniowego zużywania się już od dłuższego czasu wyróżniał się na obrazie termowizyjnym podwyższoną temperaturą.

INTERPRETACJA WYNIKÓW POMIARÓW

Fot. 9. Na zdjęciu sekcja podgrzewacza wody dużego kotła - gorące punkty na obudowie świadczyć mogą o pęknięciu wewnętrznej ogniotrwałej osłony urządzenia (źródło: Maverick Inspection)

Rejestracja obrazu termograficznego nie jest trudna, łatwa wydaje się też jego interpretacja. Widok prezentowany na wyświetlaczu kamery termowizyjnej, na którym różnymi kolorami zaznaczane są obszary obiektu różniące się temperaturami wyznaczonymi na podstawie pomiaru promieniowania cieplnego docierającego do kamery, łatwo można rozszyfrować. Wystarczy odnieść się do skali, na której określono przedziały temperatur odpowiadające poszczególnym barwom.

Wątpliwości pojawiają się, gdy uświadomimy sobie, że obiekt nie tylko emituje promieniowanie cieplne świadczące o jego temperaturze, ale też odbija promieniowanie sąsiednich obiektów. Kamera termowizyjna natomiast mierzy promieniowanie, nie rozróżniając, w jakim stopniu jest ono sumą różnych składników. Dlatego właściwa interpretacja wymaga doświadczenia oraz znajomości właściwości badanego obiektu oraz jego otoczenia, a przede wszystkim parametrów takich jak emisyjność lub refleksyjność.

Dużą emisyjność mają dielektryki, takie jak np. guma, ceramika, szkło, natomiast metale, zwłaszcza polerowane, charakteryzuje duża refleksyjność. Parametry te zależą też m.in. od koloru powierzchni materiału oraz np. w przypadku półprzezroczystych materiałów także od ich grubości. Dokładne wartości emisyjności i refleksyjności różnych materiałów znaleźć można w tablicach fizycznych lub w materiałach udostępnianych przez producentów kamer termowizyjnych.