Для чего нужен тепловизор в энергетике

Тепловизионный контроль в энергетике

Своевременное обнаружение источников потерь энергии устраняет причину непредвиденных расходов на ремонт электрооборудования. Оперативно найти невидимые глазу «черные дыры», излучающие во Вселенную тепло и поглощающие, как вампиры, деньги предприятий, позволяют устройства теплового контроля — тепловизоры.

Содержание статьи

Главная причина неисправностей

Неконтролируемый перегрев — очень неприятное явление в любом виде промышленной деятельности, для любого устройства и механизма. Неисправный контакт или несмазанная деталь сигнализируют о нем едким запахом гари. После чего в подавляющем большинстве случаев эти изделия нуждаются в основательном ремонте или замене. А ведь обнаружить утечку тепла и предотвратить аварию или даже катастрофу, связанную с перегревом, можно на самых ранних этапах его появления. Для этого достаточно взглянуть на объект потенциальной опасности через окуляр тепловизора.

Тепловизионное обследование — недорого и безопасно к содержанию

В отличие от привычных видимых изображений, получаемых в основном за счет отраженного или проходящего света, тепловые изображения создаются благодаря смещению максимумов спектров собственного излучения тел при их нагревании в коротковолновую область. Изменение эффективной температуры поверхности тела в определенной мере соответствует деталям визуально наблюдаемой картины, поэтому создаваемый тепловизором видимый аналог теплового изображения в псевдоцветах может иметь внешнее сходство с наблюдаемым объектом. А это очень важно для объективного анализа угроз, создаваемых дефектами в различных приборах, устройствах, оборудовании.

Основные достоинства тепловизионного контроля — это высокая безопасность работы, незначительные эксплуатационные затраты, недорогое техническое обслуживание, низкие инспекционные расходы. Тепловизионный контроль, используемый в технической и медицинской диагностике, мониторинге окружающей среды может осуществляться двумя методами: пассивным и активным.

Пассивный метод заключается в использовании естественного тепла, выделяющегося в процессе производства или эксплуатации объекта контроля и наблюдении с помощью тепловизионной системы распределения температур во времени и пространстве. Сравнение с идеальной моделью рассеивания тепла позволяет определить все отклонения температуры, важные для режимов эксплуатации.

Активный метод обычно применяется после охлаждения объекта. Для этого используют внешний источник тепла, создающий в материале термоудар. Тепловизионная система анализирует распространение тепловых волн в динамике и по изменению теплопроводности в материале обнаруживает внутренние дефекты.

Плохой контакт — путь к убыткам к содержанию

Наиболее массовым объектом тепловизионного контроля в электроустановках являются контактные соединения в открытых и закрытых распределительных устройствах. Установлено следующее распределение дефектов по контактам: болтовые соединения — 48 %: спрессованные — 6 %, сварные швы — 2 %, контакты разъединителей — 43 %, проводники и кабельные сети — 1 %.

К массовым объектам​ теплового контроля относятся также изоляторы (в особенности фарфоровые) в гирляндах высоковольтных линий передачи и изоляторы на вводах силовых трансформаторов, электродвигателей, шинных мостов, фарфоровые крышки электрических аппаратов.

Тепловизионный контроль необходим также для диагностики состояния многоэлементных вентильных разрядников, высоковольтных трансформаторов (по перегреву вводов определяют качество внутренней токовой петли в фарфоровой рубашке, заполненной маслом), коллекторных щеток электрических машин, рубильников, стоек и других нагруженных током узлов.

Экономический эффект от проведения мероприятий по тепловизионному контролю высоковольтных линий передачи (110 – 750 кв.) в результате уменьшения числа аварийных отключений в энергетических системах, оценивается в несколько десятков миллионов рублей в год.

В отдельных случаях за один день работы можно обнаружить столько дефектов, что это окупит стоимость тепловизора. Например, на химических, металлургических, машиностроительных заводах, не говоря уже об объектах атомной энергетики, стоимость ликвидации аварии может во много раз превышать стоимость тепловизора.

Обширна номенклатура электротехнических узлов, подлежащих тепловому контролю непосредственно на заводах: электролизные ванны, в которых с помощью тепловизора определяют число и местонахождение коротких замыканий по разности температур нормально нагретого и перегретого катодов.

В коммунальном хозяйстве теплоэнергетические устройства и коммуникации, как и объекты электроэнергетики, ввиду специфики их работы легко разделить на классы «годен — негоден» по тепловому полю. Без тепловизора не обходится ни одно ЖКХ. Коммунальщики ежедневно сталкиваются с неисправностями коммунальных сетей, их задача — быстро и своевременно устранить причину. Благодаря тепловизору это стало возможным.

На земле и в небе к содержанию

В последние годы во многих странах тепловизоры внедрены для контроля за тепловым загрязнением водоемов, для обнаружения утечек горячей воды и пара из тепловых коммуникаций. При этом прибор устанавливают на вертолете, катере или автомобиле.

Еще одним объектом теплового контроля в теплоэнергетике и коммунальном хозяйстве служат дымовые железобетонные и кирпичные трубы. В последних с помощью тепловизора можно обнаружить сквозные и несквозные трещины, разрушение кирпича и раствора.

В железобетонных трубах тепловым контролем выявляются следующие дефекты: трещины, нарушения сцепления бетона с арматурой, места течей конденсата, разрушения швов бетонирования. Эти дефекты влияют на температурное поле трубы и вызывают повышенное потребление энергоносителя котлом.

Обычный визуальный осмотр сопряжен со значительными трудностями при работе на высоте, требует остановки котлоагрегатов на 2—3 суток. А использование тепловизора позволяет найти дефекты в течение нескольких часов без остановки котла.

Тепловизионный контроль — полная картина состояния теплоизоляции к содержанию

Получаемая интегральная тепловая картина здания дает наиболее полную характеристику его теплоизоляции. Эти данные можно использовать при приемке сооружений у строителей (при сдаче приемочной комиссии нового или отремонтированного здания), при проверке строительных конструкций на соответствие нормативом теплоизоляции. В Москве, например, разработана программа по утеплению зданий, и для определения первоочередных объектов реконструкции проведение оперативного теплового контроля экономически очень выгодно.

Развитие тепловых методов контроля в ближайшем будущем может привести к созданию тепловизионных служб в городах и на отдельных предприятиях. Среди задач таких служб контроль энергохозяйства (подстанций, трансформаторов, рубильников, паровых кранов, трубопроводов, котлов), наблюдение за параметрами технологических процессов, состоянием строительных объектов; неразрушающие испытания продукции; экологический контроль.

Эффективно также применение тепловизионного осмотра тиристорных панелей на железной дороге и в метрополитене.

Тепловизор незаменим везде, где температура является критерием качества работы технологических линий и аппаратов, а ее аномалии служат индикатором отклонений параметров системы от номинальных значений.

Мировая практика тепловизионного контроля к содержанию

Методы тепловизионного контроля в областях производства, транспортирования, преобразования, консервации и потребления различных видов энергии используются в мире более 25 лет.

Опыт одной электроэнергетической компании в Швеции, осуществляющей стопроцентный контроль подстанций (до 150.000 узлов в год), показал, что альтернативы тепловизионному контролю в этой области нет, т. к. перегретые узлы образуются непрерывно.

В Бельгии благодаря многолетнему планомерному использованию тепловидения число отказов на электрических подстанциях сократилось в три раза.

В Норвегии все линии электропередачи перед сроком истечения гарантии подлежат тепловому контролю.

Национальное бюро стандартов США разработало методику расчетов тепловых потерь с поверхности промышленных объектов, позволяющую количественно оценить износ теплоизоляции печей, накопительных емкостей, дымовых труб.

Тепловизор — сколько это стоит? к содержанию

Важным применением тепловидения является также экологический мониторинг. Воздушная и космическая тепловизионная съемка ландшафта может быть использована для ряда целей, имеющих большое прикладное значение, а также принести стране и крупным предприятиям значительные экономические выгоды.

Например, при изучении водных ресурсов регионов по температурным различиям (течений, обусловленных стоком рек, для оценки водоносных горизонтов), для обнаружения заболеваний лесов и сельскохозяйственных культур, для обнаружения очагов зарождающихся пожаров (в лесах, в отвалах угля, сланцев, торфяника), а также для определения границ крупных очагов пожаров сквозь пелену сплошного дыма, где никакими другими известными сейчас методами такой картины получить не удается.

При малой подвижности воздуха тепловые аномалии, вызванные техногенными факторами, над городами охватывают слои атмосферы на высотах до 250—400 м, а контрасты (перепады) температуры могут достигать 5¸6 °С. С ними связаны температурные инверсии, приводящие к повышенному загрязнению, туманам и смогу. Своевременное обнаружение этих температурных аномалий, отражающих невидимые опасные процессы вокруг нас, позволит принять меры для устранения причин возможных аварий на предприятиях, на транспортных магистралях, а также снизить заболеваемость населения в крупных промышленных центрах.

С помощью воздушной тепловизионной съемки можно оперативно определить предпосылки возникновения и наличие течей в нефтепроводах и газопроводах, в теплотрассах, водопроводах, места возможных возгорании торфяников или сланцев, снизив тем самым или устранив потери энергоносителей и затраты на ликвидацию последствий экологических катастроф.

Об учете, контроле и предупредительной диагностике и энергосбережении у нас всегда говорилось много, но эта сфера по неясным причинам остается менее развитой, чем в других странах. Жить без контроля, конечно, можно. Но не слишком ли это дорого стоит?

Источник

Тепловизор в энергетике

Тепловизоры основаны на улавливании теплового излучения от исследуемого объекта. Чаще всего такие приборы имеют экраны, на которых можно наблюдать температурное распределение на поверхности испытуемого объекта. Для обозначения разных температур используются различные градации цветового спектра. Современные устройства этого типа обладают точностью измерения в 0,1 градус.

Тепловизоры в электроэнергетике используется для определения дефектов оборудования. С их помощью можно быстро и без особых затрат проводить контроль энергоустановок как при их пуске, так и при проведении плановых и внеочередных обследований. Правила проведения обследований электроустановок закреплены в нормативных актах. Большинство дефектов электрооборудования проявляет себя в виде повышения температуры всей конструкции, либо отдельной части его поверхности. Этот факт можно обнаружить удалённо с помощью тепловизора, причём выводить оборудование из эксплуатации в этом случае не требуется.

Текущая оценка состояние тоководов и оборудования осуществляется разными методами, выбор которого зависит от их конструктивных особенностей и условий работы. Так, используются методы:

— Сравнения рабочей температуры с нормами;

— Посредством сравнения заведомо исправного аналогичного узла или участка с испытуемым объектом;

— По динамике изменения температуры в зависимости от поданной нагрузки;

— По коэффициенту дефектности;

— По присутствию избыточной температуры.

Измеренные показатели всегда сравниваются с нормативными, и в зависимости от степени несовпадения есть возможность определить уровень неисправности. Она может находиться на начальной стадии, в виде развивающегося дефекта, либо аварийного. В последнем случае необходимо немедленно принять меры по устранению неполадки.

С помощью тепловизионной техники можно определить функциональность следующих элементов:

1) Воздушные линии электропередач;

2) Маслонаполненное оборудование;

3) Конденсаторные батареи;

4) Защитные устройства и предохранители;

5) Выключатели, отделители, разъединители;

6) Измерительные и силовые трансформаторы;

7) Соединительные и силовые шины;

Контактные соединения и контакты.

Источник

Тепловизионный контроль электрооборудования: полное руководство!

В этой статье мы рассмотрим преимущества, особенности и отличительные черты проведения тепловизионного обследования электроустановок и оборудования, работающего под напряжением более 1000 В и под напряжением до 1000 В. Вы увидите примеры протоколов тепловизионного обследования, а также получите практические советы по выбору тепловизоров.

Тепловизионное обследование электрооборудования любого уровня напряжения является одним из наиболее эффективных методов диагностики с точки зрения таких показателей как:

Основным достоинством тепловизионного обследования является получение данных о неисправности без отключения оборудования, при этом многие виды дефектов проявляются в виде нагрева (или его отсутствия) нагруженном оборудовании. Обычно для определения таких дефектов требуется проводить сложные электрические испытания, которые связаны с отключением оборудования и организационно-техническими мероприятиями, которые связаны с допуском бригады на испытания.

Тепловизионное обследование электроустановок свыше 1000 В

Безопасность

Несмотря на то, что высокое напряжение традиционно считается более опасным, проведение тепловизионного контроля высоковольтного электрооборудования связано с меньшим количеством рисков, т.к.:

Таким образом, конструкционные особенности и особенности защиты оборудования сводят к минимуму опасность проведения тепловизионного контроля на подстанциях высокого напряжения.

Особенности проведения диагностики

Обследование проводят обычно на открытом распредустройстве, что накладывает определенные особенности при проведении измерений:

Все объекты имеют различный коэффициент излучения. Он определяет интенсивность излучения в ИК диапазоне поверхности материала. Проще говоря – насколько эффективно мы можем измерить температуру объекта с помощью тепловизором.

Коэффициент принимает значения от 0 до 1.

К_и = 1 – соответствует абсолютно черному телу, т.е. поверхности, которая не отражает тепловое излучение, только поглощает и излучает в ИК диапазоне

К_и = 0 – про аналогии с абсолютно белым телом, такое значение коэффициента излучения соответствует абсолютно белому телу. Его излучательная способность и способность поглощать ИК излучение равна 0. Однако такие объекты отражают тепловое излучение от окружающих объектов.

На практике К_и в большинстве принимает значения от 0,95 до 0,2, при этом один и тот же материал может иметь разные коэффициенты излучения в зависимости от состояния поверхности, например:

Материал

Коэффициент излучения К_и

Медь окисленная до потемнения

Как показывает данная таблица, определить температуру полированной меди с помощью тепловизора невозможно, т.к. большая часть регистрируемого теплового излучения от нее будет отраженным излучением от близкорасположенных объектов. Наличие оксидной пленки и краски увеличивает излучающую способность материалов, таким образом измерения температуры, полученные с таких поверхностей будут более точными.

Измерение температуры объектов со значением К_и ниже 0,6 представляет сложность. Хорошим примером таких объектов являются трансформаторы, покрашенные серебрянкой (краской с добавлением алюминиевой пудры).

На термограмме трансформатор 110 кВ со стороны бака расширителя. Съемка производилась в дневное время, наивысшая температура зафиксирована в районе РПН. Путем анализа затененных областей мы можем сделать вывод о том, что данный нагрев вызван устройством РПН и не связан с отражением солнца.

На эффективности тепловизионного контроля влияет ряд факторов окружающей среды. Не рекомендуется проводить телевизионное обследование в ясную погоду, это связано с тем что:

Расстояние от окна до измеряемого объекта (см)

Источник

Умный сайт для вашего энергокомплекса

В этой статье описывается, как выявлять проблемы электрической распределительной системы заблаговременно, а не только, когда проблема уже возникла, с помощью регулярного профилактического обслуживания.

Современные тепловизоры гораздо более надежны и просты в работе, чем их аналоги даже несколько лет назад. Это превращает тепловизоры во вполне реальное решение для повседневного обследования электрооборудования.

Во время измерения специалист направляет прибор на исследуемое оборудование и сканирует доступную область в поиске неожиданных горячих точек. Прибор формирует текущую тепловую картину оборудования. Для захвата конкретного фрагмента нужно нажать на «курок». По завершении проверки все изображения можно выгрузить на компьютер для более тщательного анализа, составления отчета и анализа тенденций в будущем.

Правила и рекомендации при тепловизионном обследовании

Даже учитывая легкость использования тепловизоров, наиболее эффективно они проявляют себя в руках специалиста, понимающего специфику тепловидения и работу проверяемого оборудования. Особенно важны следующие три момента.

1. Нагрузка

Для обследования с помощью тепловизора проверяемое электрооборудование должно находиться под нагрузкой не менее 40% от номинального значения. Если существует возможность, максимальная нагрузка будет идеальным условием измерения.

2. Безопасность

Согласно стандартам безопасности электрических измерений находиться перед открытой работающей электроустановкой без средств индивидуальной защиты (СИЗ) запрещено. В зависимости от ситуации и уровня мощности возможной неисправности (например, тока короткого замыкания) в исследуемом оборудовании применяются такие СИЗ:

3. Излучательная способность

Излучательная способность характеризует насколько хорошо объект способен излучать инфракрасную энергию. Это влияет на точность измерения температуры поверхности объекта с помощью тепловизора. Различные материалы излучают инфракрасную энергию по-разному. Каждый объект и материал имеет определенную излучательную способность, которая распределяется по шкале от 0 до 1,0. Так как тепловизоры должны сообщать точную температуру, то чем выше излучательная способность материала, тем лучше.

Для защиты от вспышки дуги при обследовании находящейся под напряжением электрического объекта необходимо использовать соответствующие средства индивидуальной защиты и находиться на расстоянии не менее 120 см от объекта

Поверхности с высокой излучательной способностью хорошо излучают тепловую энергию и обычно имеют не очень высокую отражающую способность. Материалы с низкой излучательной способностью обычно довольно хорошо отражают и не очень хорошо излучают тепловую энергию. Это может вызвать путаницу и в случае невнимательности привести к неправильному анализу ситуации. Тепловизор способен точно измерить температуру поверхности объекта только в том случае, если излучательная способность материала относительно высокая и/или уровень излучения на тепловизоре будет установлен в соответствии с излучательной способностью объекта.

Большинство окрашенных объектов имеют высокую излучательную способность, приблизительно от 0,90 до 0,98. Керамика, резина и большая часть электрической изоляции также имеет относительно высокую излучательную способность.

Однако, например, алюминиевые, медные и стальные шины имеет очень высокую отражающую способность. С другой стороны, большинство тепловых изображений, получаемых с целью проверки электрического оборудования, предназначены для сравнения и оценки уровня нагрева поверхностей. Обычно измерение конкретной температуры не требуется. Вместо этого определяются точки относительно более горячее, чем аналогичное оборудование при той же нагрузке.

Поиск и устранение неисправностей в электрических системах с помощью тепловизора

Общее правило: по завершении ремонта проведите еще одно тепловое обследование. Если ремонт был успешным, ранее обнаруженная горячая точка должна исчезнуть.

Примечание. Не все горячие точки свидетельствуют о плохих соединениях. Для установки причины перегрева следует учитывать специфику работы оборудования.

Трехфазный дисбаланс

Захватите тепловые изображения всех электрических панелей и других точек подключения, находящихся под высокой нагрузкой, таких как приводы, разъединители, элементы управления и так далее. В случае обнаружения более высокой температуры следуйте вдоль соответствующей цепи и изучите ее отводы и нагрузки.
Пошагово сравните все три фазы на различия по температуре. Более холодная, чем обычно, цепь или вывод, возможно, свидетельствует о неисправности компонента. Фазы с большей нагрузкой будут более теплыми. Горячие проводники могут иметь размер меньше необходимого или быть перегруженными. Однако несбалансированная нагрузка, перегрузка, плохое соединение и гармоники могут проявляться одинаково. Поэтому для полной диагностики состояния оборудования выполните измерения, которые позволят определить качество электрической энергии.

Примечание: Низкое напряжение на предохранителях и переключателях может быть следствием дисбаланса фаз. Поэтому, прежде чем решить, что причина найдена, дважды перепроверьте результаты с помощью тепловизора и мультиметра или токоизмерительных клещей.

Соединения и проводка

Ищите соединения, которые имеют более высокую температуру по сравнению с другими аналогичными соединениями, имеющими похожую нагрузку. Перегрев может указывать на ослабшее, перетянутое или проржавевшее соединение с увеличенным сопротивлением. Горячие точки в местах соединений обычно, но не всегда, кажутся наиболее теплыми непосредственно в месте контакта с постепенным охлаждением с увеличением расстояния от этого места. В некоторых случаях неоправданно низкая температура компонента возможна из-за обрыва или шунтирования тока другим соединением. По степени перегрева можно обнаружить провода недостаточного сечения, или дефектную изоляцию. Общепринятым считается, что если разница температуры аналогичных компонентов при одинаковых нагрузках превышает 15°C, необходимо немедленно провести ремонт.

При обнаружении горячей точки целесообразно определить распространяется ли тепло по проводу в сторону нагрузки (перегрев из-за нагрева нагрузкой) или нагревается только само соединение (проблема соединения)

Плавкие предохранители

Если при тепловом сканировании плавкий предохранитель выглядит горячим, возможно, протекающий ток близок к его номинальному значению или практически равен ему. Однако не все проблемы вызывают нагревание. Сгоревший предохранитель, например, будет иметь температуру ниже нормальной.
Поэтому, чтобы оценить насколько полученные результаты отличаются от значений в условиях нормальной работу, нужно измерять нагрузку во время каждого сканирования.
Контроллеры управления электродвигателями
Чтобы оценить работу блока управления под нагрузкой сравните температуру основных компонентов: шин, ключей, коммутаторов, реле, предохранителей, автоматических выключателей, разъединителей, фидеров и трансформаторов. Используйте описанные выше рекомендации для проверки соединений и предохранителей, а также идентификации дисбаланса фаз.

Трансформаторы

Для маслонаполненных трансформаторов тепловизор используют для осмотра внешних низковольтных и высоковольтных соединений, охлаждающих трубок, вентиляторов и насосов. Охлаждающие трубки должны выглядеть теплыми. Если одна или несколько трубок относительно холодные, возможно, в них ограничен ток масла. Подобно электрическому двигателю, рабочая температура трансформатора превышает температуру окружающего воздуха не более чем на 40°C. Превышение рабочей температуры на 10°C может уменьшить срок службы трансформатора на 50 процентов. Рабочая температура обычно указана производителем на маркировочном шильде трансформатора. Эти данные смогут значительно упростить анализ данных, полученных в ходе тепловизионного мониторинга состояния транформаторов.

Примечание. Для того чтобы тепловизор позволил обнаружить проблемы внутри трансформатора, неисправность должна выделять такое количество тепла, которого достаточно для обнаружения снаружи. Это означает, что, к примеру, выходящий на поверхность кабель от не исправной обмотки должен быть намного теплее, чем температура поверхности трансформатора, полученная с помощью тепловизора.

Если вам нужна профессиональная консультация по тепловизионном контролю, просто отправьте нам сообщение!

Источник