Для корректной работы сайта необходимо включить javascript в Вашем браузере.

Неразрушающий тепловой контроль

RSS
26.11.2012
Умение предвидеть проблемы до их появления – первый шаг к безопасности. Методы неразрушающего контроля позволяют выявлять дефекты и обеспечивать безопасность работы оборудования и инженерных сетей без разрушения их структуры и даже в процессе функционирования. Наиболее распространенные сегодня методы неразрушающего контроля – рентгеновский, ультразвуковой, визуальный. Метод теплового неразрушающего контроля – один из самых востребованных в теплоэнергетике и строительной отрасли.

М. Желтов

В основе метода теплового неразрушающего контроля
лежит возможность получения теплового изображения объектов по их инфракрасному излучению, возникающему в результате функционирования объекта или же внешнего теплового воздействия на объект.

Инфракрасное видение

Особенностью инфракрасных волн является то, что в воздухе они распространяются неравномерно. Волны одной длины поглощаются атмосферой более активно, волны другой длины – практически
не поглощаются. Соотношение энергии электромагнитной волны, прошедшей через атмосферу, и общей энергии излученной волны называется коэффициентом пропускания атмосферы для волн данной длины. Его принято выражать в процентах. Электромагнитное излучение с длиной волны от 5 до 8 мкм поглощается атмосферой практически полностью, а в диапазонах длин волн 1–5 мкм и 8–14 мкм атмосферой задерживается лишь незначительная доляэнергии электромагнитных волн – коэффициент пропускания близок к 90 %. Такие участки спектра называют окнами прозрачности атмосферы. В большинстве случаев современные средства инфракрасного зрения работают либо в диапазоне 3–5 мкм, либо в диапазоне 8–14 мкм.

Диапазон 3–5 мкм расположен ближе к видимому диапазону электромагнитных волн (0,38–0,74 мкм), поэтому его часто называют ближним инфракрасным (ИК) диапазоном. Диапазон 8–14 мкм расположен дальше от видимого, и поэтому его называют дальним инфракрасным диапазоном.

В ближнем ИК-диапазоне распространяется преимущественно отраженное от предметов излучение. Это явление
использовано в приборах ночного видения, которые воспринимают волны ближнего ИК-диапазона. Такие приборы ночного видения являются инфракрасными приборами, но не являются тепловизионными.

Кроме того, как известно, любой объект с температурой выше абсолютного ноля излучает энергию в инфракрасном диапазоне.
Разумеется с разной интенсивностью, которая возрастает в зависимости от температуры предмета. Разные поверхности объекта могут характеризоваться разной температурой и соответственно этом излучать энергию в инфракрасном диапазоне с разной интенсивностью. Тепловизионные приборы позволяют зарегистрировать различия в интенсивности ИК-излучения с поверхностей исследуемого объекта и воссоздать в видимых для человека цветах картину теплового излучения объекта – термограмму.


Диапазон волн, воспринимаемых нами как тепловые, наиболее близок к дальнему ИК-диапазону. Не всякая система инфракрасного видения является тепловизионной. Тепловизионными называют лишь системы, чувствительные к волнам дальнего ИК-диапазона с длинами волн 7–14 мкм. Метод получения термограммы называется
термографией.

Современная термография использует электроннооптические устройства для измерения потока излучения и вычисления температуры
поверхности обследуемых конструкций или оборудования. По полученным термограммам можно судить о внутренней структуре объекта, в частности, обнаруживать ее различные аномалии, то есть скрытые дефекты. Возможность обнаружения скрытого дефекта обусловлена тем,
что он вызывает локальную неоднородность теплового поля на поверхности объекта контроля, которая отображается на термограмме соответствующим цветом.



Основной элемент тепловизионной системы для теплового неразрушающего контроля – компактная тепловизионная камера (тепловизор), позволяющая выполнять снимки объекта в
инфракрасном диапазоне. Современные тепловизионные камеры обладают высокой разрешающей способностью и имеют возможность выявлять разницу температур на поверхности с точностью до 0,05 °С. Модельные ряды тепловизоров от разных производителей охватывают при этом диапазон температур исследуемых поверхностей от – 60 до + 1700 °С.

Основным термочувствительным элементом тепловизора является тепловизионная матрица, по своему устройству и характеристикам очень похожая на матрицу фотоаппарата.
Она характеризуется разрешающей способностью, которую указывают в количестве пикселей по горизонтали и вертикали. Чем выше разрешение
матрицы, тем четче получается фотография. Еще одной характеристикой матрицы является динамический диапазон температур, в пределах которого предметы разной температуры будут иметь разную яркость и
цветовую градацию на экране тепловизора.

Аппаратура цифровой обработки очищает тепловизионное изображение от шумов и помех, а также накладывает на него служебную информацию, которая отображается на дисплее.

Кроме того, в комплекс тепловизионной системы, как правило, входит компьютер и программное обеспечение, предназначенные для обработки полученных камерой снимков и ведения статистики по результатам обследований.



Применение термографии
Оценка состояния оборудования с помощью получения термограмм используется в энергетике давно. С 1992 г. вертолеты аэрогеофизиков, оснащенные тепловизорами, перед началом отопительного сезона
облетают многие объекты или же целые города и выявляют
в трубах теплотрасс «свищи», которые становятся причинами примерно 25 % аварий. Раннее обнаружение «свищей» позволяет своевременно провести ремонт теплотрассы и предотвратить аварию во время отопительного периода. Высокая мобильность и бесконтактный принцип работы тепловизионной камеры позволяют применять ее для
обследования любых объектов. С введением в действие «Объема и норм испытаний электрооборудования» (РД 34.45-51.300-97) приборы тепловизионного контроля получили право «легального» применения в энергетической отрасли при оценке теплового состояния оборудования и его токоведущих частей. Инфракрасная диагностика имеет следующие существенные достоинства:
• тепловидение позволяет получать такую информацию об объектах обследования, которую получить другим методом невозможно или
технически настолько сложно, что теряется экономическая целесообразность работы;
• инфракрасная диагностика дает возможность проведения обследования большого количества объектов в кратчайшие сроки и с минимальными затратами;
• обследования проводятся без вывода из эксплуатации объекта диагностики и при его номинальных параметрах;
• широкий спектр применения метода и бесконечный перечень объектов и единиц оборудования, подлежащего обследованию, позволяет эффективно использовать тепловизионную систему как в целях энерго- и ресурсосбережения, так и для повышения надежности и эффективности
работы инженерных систем, снижения аварийности, повышения уровня безопасности оборудования, снижения затрат на его эксплуатацию.
Тепловизоры используются сегодня при диагностике строительных дефектов, при обнаружении мест разрывов подземных теплотрасс, водопровода, канализации; для проведения энергоаудита объектов энергетики и жилых зданий. В промышленном производстве с помощью тепловизоров можно наладить неразрушающий контроль сварных соединений, проверить состояние износа механических деталей станков,
механизмов и агрегатов.

Опубликовано в журнале "Аква-Терм" № 5 (69), 2012 г. http://www.aqua-therm.ru

Вернуться к списку