EMISYJNOŚĆ I REFLEKSYJNOŚĆ W PRAKTYCE

Fot. 10. Awaria odwadniacza jest częstą przyczyną dużych strat energii w systemach parowych (źródło: IR Solutions)

O tym, jak istotna jest znajomość tych parametrów dla wiarygodności oceny obrazu termograficznego, przekonać się można, mierząc rozkład temperatury metalowej obudowy, na którą naklejono pas czarnej taśmy elektroizolacyjnej. Intuicyjnie oczekujemy, że temperatura powierzchni taśmy i temperatura obudowy będą jednakowe. Jeżeli wewnątrz obudowy umieścimy źródło ciepła, które ogrzeje ją do temperatury powyżej temperatury otoczenia, na wyświetlaczu kamery termowizyjnej zauważymy, że taśma jest cieplejsza niż metal.

Jeżeli obudowę od wewnątrz ochłodzimy do temperatury poniżej temperatury otoczenia, np. wstawiając do środka wentylator o dużej wydajności, zauważymy, że tym razem taśma jest zimniejsza. Wynika to z różnicy emisyjności materiału obudowy i taśmy. Dzięki dużej refleksyjności metal odbija w kierunku kamery promieniowanie cieplne z otoczenia. Dlatego w pierwszym wypadku obudowa była widziana jako powierzchnia chłodniejsza.

Analogicznie, gdy temperatura otoczenia była wyższa niż rzeczywista temperatura obudowy metal widziany był jako powierzchnia cieplejsza. W obu przypadkach lepszym wskaźnikiem rzeczywistej temperatury obudowy, jest więc taśma izolacyjna, którą charakteryzuje duża emisyjność.

WPŁYW SŁOŃCA I WIATRU

Fot. 11. Diagnostyka termowizyjna umożliwia też detekcję uszkodzeń w napowietrznych liniach transmisyjnych

Termodiagnostyką obejmuje się też urządzenia pracujące na zewnątrz. Przykładem są pomiary w energetyce na etapie dystrybucji energii elektrycznej, gdzie kamery termowizyjne wykorzystuje się do detekcji problemów w funkcjonowaniu aparatury łączeniowej, transformatorów, regulatorów napięcia, instalacji odgromowych, kondensatorów, a także uszkodzeń w napowietrznych liniach transmisyjnych (fot. 11).

Przeprowadzając takie pomiary na zewnątrz, liczyć się trzeba z dodatkowymi komplikacjami, ponieważ intensywność promieniowania docierającego do detektora kamery termowizyjnej zależy od warunków atmosferycznych, a przede wszystkim wiatru oraz nasłonecznienia. To ostatnie jest źródłem odblasków, a ponadto promieniowanie słoneczne nagrzewa oświetlane powierzchnie. Stąd przy silnym i długotrwałym nasłonecznieniu kilku obiektów sąsiadujących z obiektami pozostającymi przez dłuższy czas w cieniu nietrudno o błędną interpretację zarejestrowanych obrazów termicznych.

Wiatr z kolei chłodzi obiekty, co również fałszuje wyniki pomiarów kamerą termowizyjną (fot. 12). Stąd zaleca się, by nie wykonywać takich badań przy wietrze wiejącym z prędkością powyżej 5 m/s. Z tego samego powodu nie należy ignorować wpływu klimatyzacji, jeżeli pomiary wykonujemy w budynku.

Jest to obecnie stały element nie tylko biur, ale też hal produkcyjnych. Stąd łatwo przyzwyczaić się do jego pracy, a tym samym zacząć pomijać jego wpływ na wyniki pomiaru kamerą termowizyjną. W niektórych przypadkach może to być przyczyną konsternacji personelu wykonującego badania, jeżeli np. po otwarciu obudowy temperatura wcześniej wykrytych gorących punktów nagle gwałtownie zmaleje.

KWESTIE BEZPIECZEŃSTWA

Fot. 12. Wiatr ma duży wpływ na wiarygodność wyników pomiarów termowizyjnych - po lewej obraz zarejestrowany kamerą termowizyjną przy wietrze wiejącym z prędkością 7 m/s, natomiast po prawej obraz termowizyjny tego samego obiektu przy wietrze o prędkości około 1m/s (źródło: thermal-imaging-blog.com)

Pomiary termowizyjne, oprócz opisanych komplikacji wynikających ze specyfiki obiektu oraz z wpływu czynników zewnętrznych, są w niektórych przypadkach utrudnione z jeszcze jednego powodu. Często badane obiekty są trudno dostępne lub znalezienie się w ich bezpośrednim otoczeniu może zagrażać bezpieczeństwu operatora kamery termowizyjnej. Niebezpieczne są zwłaszcza pomiary urządzeń elektrycznych ze względu na zagrożenie wystąpieniem łuku elektrycznego, ponieważ by uzyskać jak najlepsze wyniki, często trzeba otworzyć np. obudowę urządzenia lub drzwi szafy rozdzielczej.

Aby minimalizować związane z tym zagrożenia, instaluje się okienka inspekcyjne lub, gdy nie jest to możliwe, stosuje się środki ochrony bezpośredniej personelu. Regulują to odpowiednie normy, które nakładają na personel obowiązek założenia ubrania ochronnego, w tym niepalnego kombinezonu, butów ochronnych, rękawic, a także przyłbicy albo okularów, które stanowią zabezpieczenie twarzy.

Monika Jaworowska

Tematem drugiej części artykułu jest wibrodiagnostyka, w przypadku której stan
techniczny maszyn przemysłowych określany jest na podstawie pomiarów ich drgań.