Тепловизионная диагностика в промышленности

Большинство проблем любой техники может быть найдено путем определения наиболее нагретых или охлажденных участков оборудования. Однако, получить температурную картину большого множества точек исследуемого объекта обычными термометрами или пирометрами затруднительно, а подчас и невозможно. Для  построения полной картины нагрева/охлаждения были разработаны специальные приборы – тепловизоры.
Принцип работы тепловизора довольно прост – он визуализирует невидимое глазу инфракрасное длинноволновое излучение (8-14 мкм) излучение поверхности, которое прямо пропорционально степени нагретости или охлажденности объекта. Это позволяет дистанционно, по величине излученного ИК излучения строить термограммы – визуально распознаваемые картины теплового распределения по поверхности.
 

Инфракрасное излучение, генерируемое объектом, через фокусирующую линзу попадает на матрицу, находящуюся в фокусе линзы. Матрица формирует образы объектов, пропорционально степени их нагрева. Обычно, в современных тепловизорах применяется микроболометрическая матрица, состоящая из множества микроболометров – резисторов, сопротивление которых пропорционально величине воздействующего на них ИК излучения. Чем больше количество микроболометров в матрице – тем четче получаемое изображение, но и, соответственно, сложнее прибор и выше цена. Самые простейшие тепловизоры, например FLIR i3 имеют матрицы размерами 60 х 60 элементов = 3600 пикселей, что безусловно меньше матриц современных любительских фотоаппаратов, однако вполне достаточно для целей технической диагностики. Более дорогие тепловизоры могут иметь  матрицы объемом 60 000 пикселей и больше.
Затем, полученный образ передается в блок электронной обработки изображения, который преобразует температурную картину в стандартное видеоизображение, при этом, возможна обработка изображения в цвете, т.е. объекты, имеющие разную температуру c отличием даже на 0,1 градуса, будут отображаться на дисплее различными цветами и оттенками.
Немного о рентабельности 
Распространено мнение, что тепловизоры имеют неоправданно высокую цену. Отчасти это так – самый простейший тепловизор, например Flir i3, может стоить 495 000 тенге, а иные модели с более высоким разрешением и дополнительными функциями могут иметь стоимость в 3-5 а то и в 10 раз большую. Связано это прежде всего с тем, что вся оптика не может быть изготовлена из стекла, потому что оно не пропускает инфракрасные лучи. Все оптические устройства изготовлены из чистого оптического  Германия, цена на который – не менее 2000 долларов США за кг.. Кроме того, микроболометрическая матрица достаточно сложна, трудоемка в изготовлении и дорога соответственно.
Однако, если рассмотреть цену тепловизоров в аспекте исполняемых функций – их применение окупается  менее чем через год, вследствие экономии рабочего времени, энергосбережения. А в случае, например, предотвращения выхода из строя высоковольтного трансформатора, сильноточного выключателя, подшипника генератора,  пожара из-за замыкания проводки, то и быстрее.

Примеры использования тепловизоров

В энергетике : диагностика электрических соединений, перегрев контактов, проверка шин и кабелей на перегрузку, перегрев трансформаторов, неисправности систем охлаждения электромашин, утечки тока и дефекты изоляции, скрытые дефекты высоковольтных изоляторов, а также все неисправности, приводящие к малейшему ( от 0,1 градуса ) отличию температуры дефектных узлов от исправных.   Что особенно важно при контроле и диагностике устройств электроэнергетики – контроль оборудования производится под напряжением без отключения устройств. В то же время, благодаря дистанционности, тепловизионный контроль позволяет соблюдать меры безопасности и защиты от поражения электрическим током, невыполнимые для других способов диагностики под напряжением.

В строительстве: дефектовка отопительных приборов по неравномерности нагрева, поиск мест нарушения изоляции трубопроводов, поиск мест повышенных теплопотерь в зданиях, вследствие нарушения теплоизоляции и плохого монтажа, оценка теплоизоляции как по холоду, так и по теплу, поиск мест утечки тепла и подсоса холода.

В машиностроении и промышленности: поиск дефектных вращающихся и движущихся узлов, тестирование подшипников, тестирование проскальзывания ременных передач, неисправности дымоходов, тестирование холодильных и нагревательных камер, контроль технологических процессов, связанных с термической обработкой, поиск дефектов трубопроводов. 

Применение тепловидения в других отраслях промышленности

В сельском хозяйстве: тестирование теплиц, осмотр животных на предмет ранней диагностики заболеваний,  выявление больных животных в крупном стаде.
В здравоохранении: выявление лиц с повышенной температурой и признаками заболеваний в аэропортах, вокзалах ит.д..

В электронике: выявление дефектов печатных плат, перегревающихся элементов аппаратуры, плохих и дефектных контактов, тестирование систем охлаждения электронных устройств на эффективность и равномерность.

В автосервисе: определение дефектных подшипников, тестирование системы обогрева и кондиционирования, тестирование обогрева стекол и зеркал, выбраковка радиаторов, поиск дефектов электропроводки. 

Заключение 

Ввиду моментальности, безопасности, простоты и наглядности тепловизионной диагностики, применение тепловизоров в промышленности дает ощутимый эффект, как с точки зрения предотвращения аварий и пожаров, так и с точки зрения анализа и повышения энергоэффективности и энергосбережения. 
Ознакомиться с поставляемыми в Казахстан моделями можно на портале PRIBOR.KZ