CATEGORII DOCUMENTE |
Aeronautica | Comunicatii | Electronica electricitate | Merceologie | Tehnica mecanica |
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA
DIN
Facultatea de Inginerie Electrica si Stiinta Calculatoarelor
Tema : TERMOGRAFIE
Cuprins
1Generalitati
2Aplicatii ale termografiei.
3Aparatul utilizat Mobir M4
4Diagnosticarea starii instalatilor utilizand termografia
5Comentarii-recomandari..
6Bibliografie..
3.Termografia este
disciplina care studiaza masurarea de la
distanta a temperaturii suprafetelor corpurilor. Toate corpurile au o imagine
termica, regiunile "calde" si cele "reci" ale acestora emitand radiatii in
infrarosu, determinata de traductoare specializate.Sursa primara a radiatiei IR
este caldura corpurilor Pentru instrumentele de masura in infrarosu, cele mai
utilizate intervale de lungimi de unda sunt 2-5 m si 7-12 m adica intre culoarea optica rosu si
microundele. Pentru realizarea activitatii de scanare termica se utilizeaza
echipamente specializate numite camere de
termoviziune/termografie, asemanatoare ca dimensiuni si aspect cu
binecunoscutele camere video din viata cotidiana. De foarte mult timp se
cunoaste ca orice corp cu temperatura mai mare de 0K (-273,15OC) emite energie
in infrarosu. Pare surprinzator dar chiar si un ghetar vesnic din tinuturile
antarctice emite radiatie infrarosie. Desi ochii sunt incapabili sa vada in
afara spectrului vizibil, nervii din epiderma permit organismului nostru sa
simta aceasta radiatie sub forma de caldura.
Termoviziunea este o metoda non-distructiva si non-contact utila pentru
depistarea defectelor in timpul operarii sistemelor industriale fara
intreruperea procesului tehnologic.Legile pe care se bazeaza termografia sunt
Legea lui Planck, care a introdus ipoteza cuantelor de energie si a stabilit
pentru densitatea spectrala a emitantei unui corp o formula care a verificat
datele experimentale in toata gama de frecvente, Legea Stefan - Boltzmann, care
a stabilit legatura dintre emitanta energetica integrala a corpului si
temperatura lui absoluta si Legea deplasarii Wien, care a stabilit legatura
dintre temperatura corpului si lungimea de unda a maximului densitatii
spectrale a emitantei. Nu trebuie omisa contributia exceptionala a lui Albert
Einstein - asocierea cuantelor cu particule, numite fotoni, care se deplaseaza
cu viteza luminii.
Puterea radianta
sau fluxul energetic care pleaca de la corpul S este raportul dintre energia
radianta E[J] la o unitate de timp t. =E/t [W]
Intensitatea radiatiei(radianta) este o marime fundamentala in intelegerea corecta a radiometriei; L' este un element de flux provenind de la un element de suprafata intr-o directie data, sub un unghi solid, intr-un interval de banda spectrala.
Din derivarea legii lui Planck in raport cu lungimea de unda , se obtine max, pentru care emisia radianta este maxima.
T=2898/ max [K]
|
Aceasta ecuatie se numeste legea de deplasare Wien si se observa ca daca temperatura creste maximul energiei emise se deplaseaza catre lungimi de unda inferioare. Obiectele reale se disting de corpul negru, oricare ar fi temperatura si lungimea de unda.
Corpurile reale au propietati radiative descrise de patru factori:
- emisivitatea
- factorul de reflexie
- factorul de absorbtie
- factorul de transmisie
Termografia in infrarosu are un caracter pluridisciplinar implicand notiuni din:
- tehnica masurarii
- fizica radiatiilor
- optica
- termotehnica
- electrotehnica analogica si digitala
- prelucrare semnale electronice
- programare.
4.Termografia este utilizata de mult timp in industrie pentru monitorizarea regimurilor termice in instalatii si procese tehnologice:
- controlul periodic preventiv al instalatiilor electrice pentru identificarea punctelor calde generate de conexiuni de rezistenta mare, a impamantarilor necorespunzatoare, a circuitelor electrice cu circulatii anormale de puteri. Datele de exploatare arata o reducere de cel putin 10 ori a avariilor generate de contacte imperfecte.
- controlul echipamentelor mecanice si electrice rotative in asociere cu analiza vibratilor. Pot fii controlate cuplaje, rulmenti, statoare de motoare electrice,sisteme de ungere si racire.
- realizarea de bilante electrotermice.
Metoda poate fi utilizata in multiple aplicatii tehnice din domeniul industrial, cele mai vizate domenii fiind energetica, electrotehnica, electronica si microelectronica dar nu trebuie omise industria constructoare de masini, petroliera sau cea metalurgica / siderurgica.
Se stie ca orice imbinare electrica (prin strangere mecanica, lipire, sudura) in contact cu mediul ambiant este supusa la procese de oxidare si formare de saruri (carbonati, sulfati), straturi ce actioneaza ca o bariera in calea de curgere a curentului, rezultatul fiind o crestere a rezistentei sale electrice (si, implicit, incalzirea sa). La fel se petrec lucrurile si cu conexiunile electrice, contactele releelor si transformatoarelor, conectoarele, alte elemente electromecanice, etc
Necesitatea generarii de harti si imagini termice care sa poata fi interpretate in diverse domenii ale stiintei sau vietii cotidiene a condus la cresterea interesului unor firme in dezvoltarea de echipamente speciale care sa extinda campul vizual uman si in domeniul radiatiei infrarosii. Astfel, gratie noilor tehnologii, au fost fabricate camere de termoviziune si termografie care permit vizualizarea energiei IR radiate, transmise si reflectate de sistemele biologice sau tehnice, rezultatul final fiind vizualizarea temperaturii (temperaturilor) la nivelul obiectului masurat.
Domeniile principale de aplicabilitate ale acestei spectaculoase si extrem de eficiente tehnici de investigare sunt: metalurgie, siderurgie, energetica, electrotehnica, electronica/microelectronica, industria petroliera, industria constructoare de masini, industria lemnului, aeronautica, industria de aparare.
Elemente de influenta:- calificarea si experienta operatorului uman
- instrumentul radiometric
- procedurile de inspectie
- degradarea in timp a componentelor electrice urmeaza foarte rar o lege de variatie liniara
- conditiile de mediu: praf, vibratii, vant, sarcini ciclice
- tranzitia de la aprecierea calitativa a termografiei la aprecierea cantitativa este o problema extrem de delicata
- cresterea temperaturii ambiante creste si frecventa incidentelor
- fara informatii despre sarcina vehiculata in momentul masurarii si predictia evoluarii acestuia, termograma isi pierde din informatie deoarece energia termica emisa la locul defectului variaza cu patratul sarcinii vehiculate prin acea cale de curent.
- instrumentul masoara radianta in infrarosu care, corectata, poate da o temperatura aparenta.
- rezistenta electrica si oxidarea contactelor depind de temperatura
- instrumentele termografice furnizeaza informatii numai despre temperatura de suprafata si nu despre maximul acestuia in zona afectata.
MENTANANTA PREDICTIVA A ECHIPAMENTELOR
ELECTRONICE SI A INSTALATIILOR ELECTRICE CU SISTEME MODERNE DE
TERMOVIZIUNE
Figura 1.
De cand radiatia in infrarosu a fost descoperita de William Herschel in anul 1800, este evident ca ceea ce vedem cu ochiul liber nu ne poate da nici o informatie clara referitoare la radiatia de caldura emisa de corpuri, deoarece energia termica este emisa in spectrul infrarosu imperceptibil pentru ochiul uman. O data cu aparitia si dezvoltarea sistemelor electrice si electronice s-a pus din ce in ce mai mult problema unor inspectii predictive care sa previna anumite disfunctionalitati si sa identifice cauzele defectiunilor. Avand in vedere ca temperatura joaca un rol important in functionarea acestor sisteme, am ajuns in era actuala ca utilizarea tehnicii termografiei in infrarosu sa devina utila si in multe cazuri absolut necesara.
Ca principiu, sistemele de termoviziune utilizeaza contrastul termic pe care il prezinta obiectele supuse observarii (tinte) in raport cu mediul in care se afla (fundal), cand au o temperatura sau emisivitate ce difera de cea a mediului in cauza. Atmosfera poseda practic trei ferestre permeabile radiatiei in infrarosu, in domeniile spectrale 0.752mm; 35mm; 814mm. Primul domeniu este permeabil prin atmosfera, dar foarte putine obiecte emit in aceste lungimi de unda, ele trebuind sa fie, practic, incandescente. Fereastra de 35mm (care constituie, de altfel, si zona cu cea mai buna transmisie atmosferica dintre cele trei mentionate) este potrivita mai ales pentru detectarea si observarea obiectelor fierbinti (ex: motoare termice, tevi de esapament), iar aceea de 814mm pentru obiectele cu temperaturi aflate in jurul valorii de 200C (ex: cladiri, vegetatie, fiinte umane sau animale). Obiectele in miscare sau oamenii ofera un contrast termic mult mai bun in domeniul spectral 814mm, decat cel de 35mm. Echipamentele de termoviziune capteaza radiatiile termice emise de obiectele supuse observarii si de mediul pe care acestea sunt profilate, afisand pe un ecran imaginea lor, convertita in vizibil. Ce este mai important, pe langa imaginea captata, sistemele moderne de termoviziune ofera o analiza detaliata a hartii de temperaturi si cuantificarea energiei termice, furnizand astfel o informatie clara asupra problemelor aparute in urma supraincalzirilor si cat de grave sunt. Sistemele de termoviziune utilizate actual au ajuns la niste performante greu de imaginat chiar si in urma cu 10 ani. Acesta este rezultatul cercetarii asidue legate de sistemul optic, senzorul in infrarosu si sistemul de racire (pentru a se asigura o temperatura de referinta cat mai scazuta). Sistemele actuale de termoviziune in infrarosu, numite generic camere de termoviziune au formele si dimensiunile apropiate de camerele video uzuale si ca facilitate complementara chiar pot capta si reda si imagini in spectrul vizibil. Avantajele testarii cu sisteme moderne de termoviziune sunt urmatoarele:
permit masuratoarea de la distanta, fara contact;
testarea
este nedistructiva pentru obiectele vizate si poate fi repetata
de cate ori este necesar; asigura mentenanta predictiva a
echipamentelor, defectele fiind depistate in faza incipienta, inainte
de a produce pierderi cu costuri mari.
inspectia
se realizeaza rapid, fara a scoate instalatia din
functiune.
Domeniile unde
termoviziunea are un rol din ce in ce mai important sunt tot mai multe si
mai diversificate:
ˇ Energetica (testare instalatii, tablouri de distributie,
celule de joasa, medie si inalta tensiune, sisteme de bare
colectoare, turbine, generatoare, transformatoare, bobine de compensare,
cabluri, izolatori, contactoare etc.):
ˇ Termoenergetica (detectare pierderi de agent termic, blocaje,
izolatii deficitare si depuneri de reziduuri la conducte si
rezervoare, verificarea etanseitatii vanelor):
- Electronica (depistarea zonelor de supraincalzire a circuitelor,
testarea componentelor si a contactelor):
- Electromecanica (depistarea supraincalzirii bobinajelor cauzate de
suprasarcina sau izolatie defectuoasa, blocaje sau
functionare greoaie la elementele subansamblelor rotative gen lagare,
rulmenti, axe, transmisii, cauzate de lubrifiere slaba,
dezechilibrarea sistemelor in miscare etc.)
- Constructii (identificare surse de umezeala, detectare pierderi de
caldura, izolatii slabe, testarea instalatiilor
incalzire, de ventilatie si de aer conditionat,
identificarea punctelor slabe ale structurilor, audituri energetice etc.):
- Alte domenii: militar, medicina, cercetare, biotehnologie
Practic termoviziunea se aplica oriunde temperatura ofera o informatie
utila asupra functionalitatii, pe baza careia se poate
realiza mentenanta predictiva.
Ca si instrumente performante
va propunem camerele de termoviziune de la GUIDE INFRARED (MobIR M3, MobIR
M4 si IR 928+), care intrunesc caracteristicile unor sisteme moderne de
termoviziune (cu detector tip microbolometru):
ˇ Rezolutie optica 160 x 120 sau 320 x 240 pixeli fizici,
fara integrare soft (rezolutia optica a unei imagini este
data de numarul de pixeli ce o formeaza; cu cat numarul de
pixeli este mai mare, cu atat se va obtine o imagine mai clara, din
care putem extrage mai multa informatie; numarul de pixeli este
dat de numarul de senzori ce constituie un cip FPA (Focal Plan Array);
Unii producatori afiseaza rezolutii de tip 160 x 120 cu
filtru de interpolare. Aceasta rezolutie este in realitate una mult mai
slaba (masurarea se face pe rezolutia reala a
detectorului), cresterea la 160 x 120 realizandu-se prin interpolare
digitala cu metode software sau hardware. Imaginea reala este departe
de cea obtinuta cu ajutorul unui senzor cu rezolutia fizica
de 160 x 120 pixeli. In mod normal, rezolutia de 160 x 120 pixeli fizici
acopera o mare parte a aplicatiilor de
termoviziune, dar sub aceasta rezolutie imaginea si
informatiile obtinute au caracter empiric, precizia de masurare
scazand vizibil cu fiecare pixel (imaginea capata aspect de
mozaic, deorece se realizeaza un "zoom" digital, nu unul real obtinut
cu o lentila optica). In aplicatii speciale (mentenanta
cladiri, supraveghere, monitorizare continua, medicina,
inspectii la distanta, cercetare, biotehnologie) este
necesara o rezolutie de 320 x 240 pixeli fizici (camera IR 928+).
ˇ Rata de scanare a imaginii in timp real 50 Hz; reprezinta
frecventa cu care sunt afisate imaginile; este un parametru foarte
important la masurarea obiectelor in miscare (sau daca
operatorul este in miscare); de asemenea, rata de scanare are
influenta asupra sensibilitatii termice (diferenta de
temperatura minim detectabila intre doua puncte); cu cat rata de
scanare este mai mare, cu atat sensibilitatea termica este mai buna
si masuratorile sunt mai precise.
ˇ Sensibilitate termica foarte buna (0.12C la 30C / 50Hz la M3
si M4, respectiv 0.08C la 30C / 50Hz la IR 928+), aceasta practic este
diferenta de temperatura minima detectabila intre doua
puncte din imagine captata.
ˇ Aditional la spotul fix (central) camerele GUIDE INFRARED dispun
si de spot deplasabil direct pe ecranul camerei (ofera posibilitatea
de analiza sumara direct in teren, fara a conecta camera la
calculator). Camera IR 928+ dispune de 4 spoturi deplasabile, fiind posibil de
definit 4 arii de interes.
ˇ Posibilitate de a face analiza termica statistica direct
pe camera permitand afisare minim / maxim / medie / izoterm /
profil linie / auto-alarma.
ˇ 8 palete de culori, caracteristica importanta pentru
distingere cu acuratete a detaliilor termice si pentru definirea
profilelor termice (modelele din aceeasi clasa ofera doar 3
palete de culori).
ˇ Ecran LCD TFT color de inalta
rezolutie (afisare in spectru infrarosu si in spectru
vizibil color cu rezolutie de 640 x 480 - pentru a vedea si in clar
obiectul vizat). Memorarea se face simultan, in infrarosu si in
vizibil. La modelul IR 928+ ecranul este extins la 4' si este
detasabil, oferind o mobilitate sporita.
ˇ Memorie interna de pana la 600 de imagini la modelul MobIR M4
(modelele din aceeasi clasa au memorie interna pentru doar 100 de imagini).
ˇ Posibilitate de adnotari vocale atasate pentru fiecare imagine
captata, in care operatorul poate specifica data, ora, locul si obiectul
vizat, precum si alte informatii utile (180 sec. / fisier).
ˇ Designul camerelor M3 si M4 este foarte ergonomic, fiind de forma
unui telefon mobil cu clapeta de protectie (sunt dotate si cu
toc de piele pentru transport la centura), usor de manevrat si
de operat cu ele.
ˇ Posibilitate dotare cu trepied pentru exactitate ridicata a
captarii imaginilor sau montare pe suport mobil pentru aplicatiile cu
monitoarizare continua.
ˇ Interfata USB si iesire video pentru afisare pe
un monitor. Modelul IR 928+ ofera posibilitatea de monitorizare video live
la o distanta de pana la 750 m.
ˇ Software de analiza si raportare performant, transfer si
prelucrare imagini termice, cuantificarea radiatiei de caldura,
vizualizarea temperaturii fiecarui pixel afisat, comparatii cu
imagini captate anterior, profile termice etc.
Separator : Contact defectuos intre brat si portcutit
Intreruptor : contact defectuos intre borna si clema de record
Transformator : contact defectuos intre borna si bara
Transformator de curent: contact defectuos intre borna si clema de record
Izolator de trecere : contact defectuos intre clema de racord si conductorul funie
Bobina de reactanta : contact defectuos intre borna si bara
Condensator : contact defectuos intre borna si conductor
Bare colectoare: contacte defecte in clemele de legatura electrica
Siguranta automata : defect interior
Bla Bla |
Lala |
|
|
Bla Bla |
Lala |
|
|
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 2516
Importanta:
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved