A hőkamerás vizsgálatok alkalmazási lehetőségei

Egy hatékony eszköz kenési teljesítmények ellenőrzéséhez

2017. június 06., kedd, 06:00

Címkék: diagnosztika hőkamera hőkamera termográfia hőkép karbantartás TOTAL

A berendezések üzemeltetése során nagy jelentősége van annak, ha egy rendellenességet még a meghibásodás előtt diagnosztizálni tudunk, mert egy alkatrész-meghibásodás bekövetkezése jelentős anyagi károkat okoz. Több alkatrész is meghibásodhat, a berendezést vagy esetleg a teljes gyártási folyamatot meg kell állítani, ami nemcsak azonnali alkatrész- és karbantartási költségeket eredményez, hanem a leállás alatti termeléskiesés és energiafelhasználás költségei is jelentősek.

A normális üzemelés mellett vannak olyan beavatkozások, amelyek elvégzését követően a rendellenes magasabb hőmérséklet azonnal előre jelzi a problémát egy olajcsere vagy kenőanyagváltást követően, mivel a nem megfelelő kenés nagyobb súrlódással járhat együtt, ami a berendezés magasabb hőmérsékletét eredményezi. Sokat megtakaríthatunk egy olyan diagnosztikai módszerrel, ami nem igényli a berendezés leállítását, megbontását, mégis azonnali, jól értékelhető diagnosztikai eredményt ad.

Általánosságok

1.      Hőkamera és az infravörös sugárzás

A hőkamera egy olyan eszköz, amely rögzíti az infravörös sugárzás intenzitását, majd átalakítja látható képpé. Az infravörös sugárzást 1800-ban fedezte fel William Herschel csillagász, miután kimutatta, hogy olyan tárgyak, abszolút nulla fok (–273 °C vagy 0 K) hőmérsékletű, egy láthatatlan sugárzást, infravörös spektrumot bocsátanak ki. Minél melegebb a tárgy, annál több infravörös sugárzás bocsát ki.

Összefoglalva, az infravörös termográfia egy olyan képalkotó eljárás, amely magában foglalja az infravörös kép adatainak megszerzését (a térbeli sugárzás eloszlása), majd átalakítását látható képpé. Ez egy eszköz a tárgyak hőenergia-mérésére.

2.      A hőkamera előnyei

A mechanikai meghibásodás jele, bizonyítéka a túlmelegedés. Jelzi, hogy a gépnél hamarosan állapotromlás várható. Tehát az infravörös-termikus képalkotás mint ellenőrzési módszer is használható: a hőkamerával gyorsan elkészíthető egy teljes, könnyen érthető hőmérsékletprofil.

A diagnosztizálási módszer számos előnnyel rendelkezik:

  • Pontos (0,05 K)
  • Megbízható (amennyiben a szolgáltató megfelelően képzett az infravörös kamera használatára)
  • A vizsgálat nem károsítja a berendezést
  • Nem bonyolult (viszonylag kevés előkészület szükséges, a szóban forgó gépet nem kell leállítani)
  • Érintés nélküli (nem befolyásolja az eredményt a vibráció)
  • Gyors

Az infravörös termográfia egy diagnosztikai eszköz, amelyet jól lehet használni, hogy el lehessen végezni a megelőző karbantartást. Bármilyen állapotromlás figyelmeztető jeleket ad a közelgő meghibásodásról, ami mérhető (az eredmény ebben az esetben a túlzottan magas hőmérséklet). Az ipari mechanikai meghibásodásokon kívül a berendezés még számos más területen használható, pl. hőveszteség vizsgálatára az építőiparban vagy elektromos rendszerek ellenőrzésére.

3.      Az infravörös termográfia korlátai

Ahogy az összes mérési módszernek, az infravörös termográfiának is számos korlátja van, amelyekkel a felhasználóknak tisztában kell lenniük. A mért tárgy felülete hatással van a mérésre. A hőkamera felfogja a tárgy által kibocsátott hősugárzást, majd kiszámítja a megfelelő hőmérsékletet.

A gyakorlatban a legtöbb felületről visszaverődik a sugárzás. Az ilyen felületeket nevezik „szürke testnek”, szemben a „fekete testtel”, amely elnyeli az összes kapott energiát (fekete testek, nincs más visszaverődés). A felület kibocsátó képessége (ε) anyagfüggő, ezért arányt határozunk meg a felvett energia és a kibocsátott beeső energia között. A kibocsátás aránya a fekete test esetében 1, más tárgyak esetében (szürke testek) változó, 0–1 közötti érték.

Amikor egy gyakorlatilag „fekete” tárgy hőmérsékletét mérjük, amelynek ε értéke megközelíti az 1-et, az infravörös méréskor a kapott eredmény nagyon pontos lesz, mivel a legtöbb infravörös sugárzás az adott tárgy által kibocsátott sugárzás lesz. Egy alacsonyabb emisszióképességű tárgy esetében azonban az eredmény kevésbé lesz pontos. Ez azért van, mert egy alacsonyabb emissziós szintű tárgyról több fény verődik vissza. Ez hozzáadódik a külső sugárzáshoz, amelyet a kamera felvett az infravörös hőmérséklet kiszámításakor.

 

Gyakori anyagok kibocsátási értékei

Anyagok

Kibocsátás, ε

Magas oxidációjú acél

0,88

Galvanizált acél

0,28

Polírozott alumínium

0,05

Fekete műanyag kábel

0,95

Polírozott réz

0,01

 

A fenti táblázat azt mutatja, hogy az infravörös termográfia nem alkalmas a hőmérséklet mérésére az egyes fényes fémek és anyagok esetében, mert eltérő az emisszióképességük. A hőmérséklet-értékek sokkal pontosabb mérését teszi lehetővé ezen fémek felületének bevonatolása, vagy szigetelőszalaggal történő burkolása, ami növeli az emissziós értéket.

A tárgyakon „átlátni” nem lehetséges. Ha valaki nem egy speciális hőkamerát (Goltzman típusú eszközt) használ, a hőkamera nem használható a hőforrás mögötti hidegebb tárgy kimutatására, más szóval, a hőkamera csak a felületi hőmérséklet mérésére használható. A hőkamerával ezért nem lehet mérni a hőszigetelt vagy felület mögött elhelyezkedő (takarásban levő) tárgyak, illetve berendezések hőmérsékletét.

Hőképek

A hőkamera által kapott képeket infravörös hőképnek nevezik. A hőképeken több fontos paramétert meg kell határozni, így különösen:

  • A hőkamera kisugárzási beállításait (ε = 1 pl)
  • A környezeti hőmérsékletet
  • A színskálát

Megjegyzés: A szín a hőképeken egyszerűen a számítógépes feldolgozás eredménye. A szín egy megfelelő rendszerben épül fel, a skála a kamerához mellékelt szoftverben kézileg módosítható. Ez azt jelenti, hogy a vörös szín nem mindig feltétlenül jelzi azt, hogy abnormálisan magas a hőmérséklet.

A megfelelő színrendszer kiválasztása

Az alább bemutatott összes hőkép ugyanazt az elektromos motort mutatja be azonos hőmérsékleti skálával, de különböző színskálarendszerrel. Az M1 pont mindig 40,7 °C hőmérsékletnek felel meg, nem számít a szín. A szín attól függ, melyik megfelelési rendszert használjuk.

Az elektromotor fotója

Termoképek ugyanarról a motorról különböző színrendszerek használatával

Termografikus módszer

A termografikus módszer könnyen használható, és mivel az eredmény termoképek rögzített, vizuális ábrázolása, az infravörös fotókat különböző módszerek szerint lehet használni, az alkalmazások szerinti különböző mértékű eltérés szerint. A három módszer leírása az alábbi táblázatban került összefoglalásra:

 

Termokamerás mérések

Bemutató

Összehasonlító

Mennyiségi

Minőségi

A hőmérsékletmérés pontossága

Nem alkalmazható

Nagyon magas

Átlagos

Korrekciók elvégzése

Nem alkalmazható

Kibocsátás

Felületi tényező

Visszaverődő hőmérséklet

Távolság

Környezeti hőmérséklet

Emisszió = 1

Nincs más korrekció

Hibakockázat értelmezése

Nem alkalmazható

Alacsony

Magas

Alkalmazások

Brosúra, marketing, illusztráció

Laboratórium

Hőképellenőrzés

Minőségkontroll

Hőképellenőrzés az iparban vagy építőiparban

Az összehasonlító minőségi termokép a legalkalmasabb mechanikai ellenőrzések végzésére az iparban. A méréseket gyorsan – a beállítások megtartásával –, összehasonlítva lehet elvégezni. Ez megköveteli, hogy a felhasználó megfelelő gyakorlattal rendelkezzen az eredmények kiértékelése és megjelenítése során.

Amikor összehasonlító minőségi termoképet készítünk, a megkent működő alkatrész összehasonlítható egy másik hasonló terheléssel működő alkatrésszel, és a viszonyítási alap feltétele a hasonló körülmények között való működés. Ez a referenciaérték (vagy referencia):

  • Lehet a látómezőben. Az alaphőmérséklet egy normál működésű gépé, ezután meg kell mérni egy időben a hibás alkatrészt is, így lehet beazonosítani a hibajelenség értékét.
  • Lehet használni történeti információként is. A normál üzemi hőmérséklet mérését normál működési körülmények között kell meghatározni.

A hőképet egy adott meghibásodás súlyosságának és kritikusságának mérésére is felhasználhatjuk összehasonlítással.

 

Hőmérséklet-különbség

Kritikussági határ

<10 °C

Lehetséges hiba: rendszeres követő kontroll

10–20 °C

Hibajelenség: javítás tervezése

20–40 °C között

Komoly hiba: sürgős javítás szükséges 1 héten belül

> 40 °C

Kritikus meghibásodás: azonnali beavatkozás szükséges

Példa az összehasonlító mennyiségi hőkép használatára

Két hajtómű működik egy papíripari gép szárítóhengereinél. A két hajtómű Carter SH 460 kenőanyagot használ. A két hajtómű 1 méter távolságra van egymástól, a folyamatos szárítóhengereket hajtják meg, ugyanazzal a sebességgel, terheléssel és környezeti hőmérséklettel. Az egyetlen különbség, hogy a két hajtómű két különböző gyártótól származik.

A termográfia lehetővé tette az átlagos hőmérséklet vizsgálatát mindkét hajtóműnél. Az átlagos 10 °C-os eltérés elenyészőnek tűnik, de mérése segített megválaszolni a vevő kérdését, miért rövidebb az egyik berendezésének olajélettartama a hasonló körülmények között működő berendezésekben.

Az infrakamera ipari alkalmazásokban

Az alábbiakban hat tipikus példa olvasható, amelyek bemutatják az infravörös hőkamera kenésvizsgálat során lehetséges használati lehetőségeit. A lista nem teljes, és mindig lehetséges új alkalmazások kidolgozása.

1. Nyitott fogazás ellenőrzése

Nyitott fogaskerekes hajtások forgó csőhengereknél (pl. cementgyártás, papír- és acélipar, műtrágyagyártás, hulladékfeldolgozás stb.). Az ilyen rendszerek esetében különösen jól használhatók a termikus ellenőrzések, mivel könnyen elérhetők. A hőmérsékletet a fogaskerék és a tányérkerék között lehet ellenőrizni a cső egész kerületén.

2. Elektromotorok ellenőrzése

A villanymotorok igen elterjedtek az iparban, átlagosan a gyárak teljes energiafogyasztásának 70%-át veszik fel. Az infravörös termográfia megelőző diagnosztikai eszközként használható: egy motor felületi hőmérséklete mérhető, így megállapítható, hogy megfelelően működik-e normál körülmények között. Bármely – a kenéssel összefüggő – rendellenesség esetén (pl. gyenge motorhűtés, túlmelegedő csapágy, vagy nem megfelelő meghajtás) alkalmazható az összehasonlító kvantitatív termográfia.

3. Csapágyellenőrzés

A kardántengelycsapágyak rendkívül alkalmasak forgógépek összehasonlító vizsgálatára infravörös termográfiával. Jellemzőjük két azonos típusú, azonos sebességgel és hasonló körülmények között működő csapágy, ezért viszonylag könnyű bármilyen rendellenességet felismerni.

4. Folyadékszint vizsgálata tartályban vagy tárolóedényben

Ez nem a leginkább ajánlott alkalmazása az infravörös termográfiának, de hasznos lehet, ha olyan berendezésünk vagy folyadéktárolónk van, amely nem rendelkezik szintjelzővel. Minél nagyobb a hőmérséklet-különbség a folyadék és a külső tér között, annál könnyebb látni a folyadékszintet.

5. Üzemrészhőmérséklet-mérés

Az infravörös termográfia kijelzi az épületben uralkodó hőmérsékletet, a falak hőmérsékletéből kiindulva. Ily módon meghatározható a gépek hidegindítási hőmérséklete, ami alkalmas az ajánlott kenőanyagok kiválasztására.

6. Lehetséges más alkalmazások az iparban:

  • minőség-ellenőrzés (fémmegmunkáló folyadék hatása a gyártott alkatrészek hőmérsékletére);
  • hőszigetelt csövek tömítettség-ellenőrzése.

Listván Róbert

műszaki menedzser

TOTAL Lubricants Hungary Kft.

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek