Termowizja znajduje zastosowanie w różnego rodzaju badaniach. Bardzo często uwzględnia się tę metodę diagnostyczną przy pracach regulacyjnych pieców walcowniczych. W tym celu analizie termowizyjnej poddawane są bloki stalowe przed walcowaniem, które są oceniane pod kątem właściwego rozkładu temperatury.
Optymalny wynik stanowi równomierny rozkład temperatury bloku. Jeżeli natomiast na termogramie widoczne są obszary o niższej temperaturze, konieczna jest zmiana parametrów pracy pieca. Opisany przykład jest tylko jednym z podstawowych zastosowań termowizji w utrzymaniu ruchu. Warto przyjrzeć się nieco bliżej kilku możliwościom diagnostycznym, jakie zapewniają kamery termowizyjne.
Kamery termowizyjne znajdują zastosowanie w procesach związanych z diagnostyką instalacji chłodniczych i ciepłowniczych. Spektrum zastosowania może objąć na przykład detekcję wycieków, czy też określanie temperatury wymienników ciepła. Termografia bardzo dobrze sprawdza się także przy wykrywaniu strat cieplnych poprzez tzw. mostki termiczne oraz określaniu poprawności wykonania prac izolacyjnych. Kamery termowizyjne zdają także egzamin podczas analizowania obiegów chłodniczych, a w razie potrzeby określenia rozkładów temperatury w wymienniku ciepła. Istotna rola podczerwieni obejmuje definiowanie obszarów dochłodzenia cieczy, przemiany fazowej, czy też przegrzania pary.
Kamery termowizyjne często używane są także przy określaniu temperatury obudowy skrzyni paleniskowej. Ważne jest bowiem wczesne wykrycie pęknięć osłon paleniska. W takim przypadku na termogramie widoczny będzie wzrost temperatury zewnętrznej metalowej osłony.
Kamery termowizyjne stanowią nieodzowne narzędzie diagnostyczne w procesie produkcji ciepła i obróbki termicznej. Stąd też używa się ich między innymi przy inspekcjach kotłów grzewczych i pieców hutniczych. W urządzeniach tego typu ze względu na wysoką temperaturę nie jest możliwe zastosowanie innego rodzaju diagnostyki. Kluczową rolę odgrywają specjalne oszklone otwory przewidziane w obudowie pieca. Tym sposobem odbywa się inspekcja wnętrza urządzenia. Jednak pamiętać należy, że wyniki pomiarów nie zawsze są jednoznaczne, bowiem płomienie, gazy czy popioły mogą zakłócić widok niektórych elementów. Jest tu więc pole do popisu dla zaawansowanych funkcji kamery, dzięki którym możliwe jest filtrowanie promieniowania emitowanego przez płomień. W praktyce kamery termowizyjne używane są do kontroli pracy wymienników ciepła, których uszkodzenia bardzo często wynikają z nagromadzenia się osadów zarówno na zewnątrz, jak i wewnątrz rur. Skutkiem może być więc przegrzanie wymiennika, pęknięcie jego obudowy, a co za tym idzie – skrócenie trwałości urządzenia.
Gdzie jeszcze termowizja?
Jak wiadomo, podczas pracy układu przeniesienia napędu dochodzi do wzrostu temperatury poszczególnych jego elementów. Są to między innymi sprzęgła, tuleje, przeguby, łańcuchy, koła łańcuchowe oraz pasy i koła pasowe. Ciepło powstaje w wyniku tarcia podczas przesuwania się pasa po kole oraz wewnętrznego tarcia spowodowanego ciągłym naprężaniem pasa. W czasie normalnej pracy powietrze chłodzi pas, a co za tym idzie, rozkład temperatury jest równomierny. Jednak w przypadku zakłóceń zauważalne będą fragmenty o podwyższonej temperaturze. Stąd też może dojść do nagrzewania się pasa w momencie jego ześlizgu z koła. Przyczyn tego zjawiska jest wiele, może to być na przykład złe dopasowanie poszczególnych elementów przekładni.
Dla bezpieczeństwa wielu procesów technologicznych istotną rolę odgrywa poprawność działania instalacji odpowiedzialnej za przesył pary wodnej. Jak wiadomo, para ochładzając się ulega kondensacji. Skropliny mogą być przyczyną zakłóceń w prawidłowej pracy przewodów parowych i urządzeń odbierających parę. Za pomocą kamery termowizyjnej można diagnozować oddzielacze skroplin, które muszą się otwierać, tym samym odprowadzać nagromadzone skropliny. Po zamknięciu oddzielacza para powinna przepływać. Awarie często są spowodowane zabrudzeniami, przez co niemożliwe jest zamknięcie zaworu.
Co na rynku
W kamerze Fluke Ti32 przewidziano przetwornik obrazu o rozdzielczości 320×240. Odpowiednia czułość termiczna (NETD) umożliwia identyfikację najmniejszych różnic temperatur, które mogą wskazywać na problemy w pracy maszyn i urządzeń. Jest możliwe automatyczne (z korektą paralaksy) nakładanie obrazów w podczerwieni i w paśmie światła widzialnego dzięki technologii IR-Fusion.
Szeroką ofertę kamer termowizyjnych znaleźć można m.in. w ofercie firmy Sonel. KT-640 to kamera rejestrująca obraz w wysokiej rozdzielczości – 640 na 480 pikseli. Kamera zapisuje obraz w postaci obrazu JPG – co pozwala na przeglądanie obrazów w uniwersalnym standardzie. Ma także możliwość rejestracji filmów w podczerwieni oraz ich zapisu – na karcie SD w formacie MPEG lub bezpośrednio na dysku komputera (transfer w czasie rzeczywistym jest wówczas realizowany za pomocą łącza USB). Kamera wyposażona została w technologią InfraFusion, pozwalającą na podgląd połączonych obrazów – rzeczywistego i termicznego, co pozwala na skuteczne i precyzyjne śledzenie miejsca pomiaru. Oprogramowanie pozwala na analizę na ekranie dla 8 dowolnych punktów, 8 linii (profili) oraz 8 obszarów, a także na analizę izotermiczną. W ofercie Sonel znajdziemy także inne modele kamer termowizyjnych,o o rozdzielczościach 384×288 czy 160×120 pikseli. Np. kamerę termowizyjną Sonel KT 160 cechuje rzeczywista rozdzielczość termiczna (radiometryczna) 160×120. Urządzenie wyposażono we wbudowany standardowy obiektyw z opcjonalnymi szerokokątnym i teleobiektywem. Przewidziano wyświetlacz 3,6” o rozdzielczości 640×480. Przydatne rozwiązanie stanowi funkcja łączenia obrazu rzeczywistego i termicznego z regulowanym poziomem przenikania.
W ofercie VIGO System z Ożarowa Mazowieckiego znajdziemy rodzinę kamer VIGOcam. V5 to uniwersalna kamera termograficzna do wielu zastosowań – w budownictwie, ciepłownictwie czy energetyce. W utrzymaniu ruchu znajduje zastosowanie przy diagnostyce linii produkcyjnych, szaf rozdzielczych, kabli zasilających i silników, w energetyce – izolatorów, szaf rozdzielczych, złączy i kabli energetycznych. Kamera ta może znajdować zastosowanie także w medycynie czy weterynarii. Kamera v5 rejestruje obraz w dwóch rozdzielczościach (pomiędzy którymi ma możliwość przełączania): 384×288 lub 320×240 pikseli. Do wizualizacji pomiarów wykorzystywany jest 3,5-calowy ekran wyświetlacza LCD, a komunikacja z komputerem możliwa jest za pośrednictwem łącza sieciowego (ethernet) i dedykowanego oprogramowania. Kamera ma także możliwość zapisu obrazów i sekwencji filmowych na kartach pamięci typu flash, w standardzie SD. Kamery wykorzystują oprogramowanie THERM. Jest to program do akwizycji i analizy danych pomiarowych z wbudowanym generatorem raportów, dostępny w wersji polskiej i angielskiej. Wśród dodatkowych akcesoriów do kamer VIGO znaleźć można obiektyw typu makro. Ma on na celu powiększanie obrazu na tyle, by była możliwość obserwacji także niewielkich elementów badanych obiektów. Obiektyw ten znajduje zastosowanie przede wszystkim przy obserwacji płytek drukowanych z częściami układów scalonych. Zastosowanie różnych obiektów przydaje się wtedy, gdy różnice temperatur pomiędzy badanym obiektem a otoczeniem nie są wysokie Łatwiej zdiagnozować mocno przegrzewające się układy niż te, które mają jedynie lekko podniesioną temperaturę. Zastosowanie obiektów powiększających przydaje się zatem właśnie w takich sytuacjach. V5 to nie jedyny model kamer VIGO, a wśród oferowanych modeli są także kamery rejestrujące obraz w wysokiej (640×480 pikseli) rozdzielczości.
Model VIGOcam v50EX to kamera termograficzna przeznaczona do strefy Ex. Kamera znajduje zatem zastosowanie w strefach zagrożonych wybuchem zaliczanych do grupy IIA. Są to więc kopalnie, składowiska materiałów sypkich chemicznych i organicznych, obszary, gdzie występują związki łatwopalne w postaci oparów, a także składowiska paliw płynnych i gazowych oraz zakłady chemiczne i petrochemiczne, a także składowiska paliw płynnych i gazowych.
W kamerze termowizyjnej IRI 4015 firmy Irisys rzewidziano rozdzielczość 160×120 oraz czułość termiczną 0,05°C. Dla użytkownika przewidziano kolorowy wyświetlacz LCD 3,5 z 4 paletami kolorów. Na ekranie uwzględniono 2 ruchome kursory. Funkcja zapisu obrazów termicznych umożliwia rejestrowanie obserwowanych obiektów. Będąca na wyposażeniu karta pamięci micro SD umożliwia zgromadzenie ponad 1000 obrazów termicznych.
Kamery termowizyjne InfraTec VarioCAM to seria niechłodzonych kamer mikrobolometrycznych o rozdzielczościach od 320×240 do 1280×960 pikseli przy zakresie temperatur od 0,05 do 0,03ºK. Do każdego urządzenia można zastosować obiektywy od mikro- przez makroskopowy, szerokokątny, standardowy i teleobiektywy. Kamery tego typu znajdują zastosowanie w diagnostyce utrzymania ruchu, optymalizacji procesów, badaniu układów elektronicznych, kontroli jakości wykonania oraz badaniach budowlanych.
Kamery termowizyjne FLIR serii P zaprojektowano z myślą o profesjonalnym zastosowaniu. Rozdzielczość obrazu wynosi 640×480 pikseli, a czułość detektora osiąga <30 mK (<0,03°C). Wysoka rozdzielczość umożliwia pracę z większego dystansu od obiektu. Z kolei wbudowany GPS pozwala na lokalizowanie obiektów, a ruchomy wizjer ułatwia przeglądy w terenie. Funkcje Thermal Fusion i Picture-in-Picture ułatwiają wykrywanie problemów w pracy maszyn i urządzeń.
W kamerze termowizyjnej TVS-200EX firmy NEC z detektorem VOx przewidziano funkcję IRFusion, pozwalającą na przenikanie zdjęcia termowizyjnego w widzialnym. Kamerę wyposażono w detektor VOx o wymiarach 320×240 elementów. Urządzenie cechuje czułość termiczna wynosząca co najmniej 0,08°C w 30°C, a praca w trybie czasu rzeczywistego odbywa się z częstotliwością odświeżania obrazu 60 Hz (60 klatek na sekundę). Analiza rozwoju ciepła w czasie odbywa się w pełni radiometrycznymi pomiarami wideo. Za pomocą interfejsu USB 2.0 wszystkie dane z termograficznego nagrania wideo są przekazywane bezpośrednio do komputera oraz mogą być zatrzymywane i analizowane w dowolnym momencie. W każdej chwili wszystkie dokładne punkty pomiarowe temperatury są dostępne w pikselach.
Kamera Infrathermal Thermo Pro TP8 bazuje na niechłodzonym mikrobolometrze wysokiej rozdzielczości. Przewidziano w niej detektor podczerwieni o rozdzielczości ponad 110 tys. pikseli (35×35 μm). Kamera termowizyjna TP8 zapewnia wysoką czułość i dokładność pomiaru przedstawianego na 16-bitowych, pozbawionych szumów i wyświetlanych w czasie rzeczywistym obrazach termicznych.
Wspomniane produkty to oczywiście nie jedyne dostępne na rynku. Szeroką ofertę i spore uznanie rynkowe posiadają m.in. Testo (firma szczyci się tym, że wszystkie jej kamery termowizyjne są projektowane i produkowane w Niemczech) czy Flir Systems. Ten ostatni producent może pochwalić się dziś na całym świecie czterema fabrykami i ponad tysiącem wysokiej klasy specjalistów, firma szeroko obecna jest także i na naszym rynku, mając tu autoryzowanego przedstawiciela od ponad dwóch dekad.
Autor: Damian Żabicki
