CC BY
14УДК 621.384.3
Артюшевская Екатерина Юрьевна
Амурский государственный университет г. Благовещенск, Россия Email: kateona2006@yandex.ru Мещеряков Сергей Анатольевич Амурский государственный университет г. Благовещенск, Россия Email: serega00800@gmail.com Artyushevskaya Ekaterina Yurievna Amur State University Blagoveshchensk, Russia Email: kateona2006@yandex.ru Meshcheryakov Sergey Anatolyevich Amur State University Blagoveshchensk, Russia Email:serega00800@gmail.com
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ УСТРОЙСТВ
В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ
PROSPECTS FOR THE USE OF THERMAL IMAGING DEVICES IN THE ELECTRIC POWER INDUSTRY
Аннотация. Тепловизоры относятся к оптико-электронным приборам пассивного типа, работающим в инфракрасном диапазоне спектра излучения. Тепловизионное устройство представляет собой измерительный прибор, работающий по принципу определения невидимого человеческому глазу температурного фона. В статье рассмотрено применение тепловизионного метода для контроля оборудования, находящегося в работе (под нагрузкой). Безопасность, высокая информативность и наглядность результата способствуют дальнейшему развитию данных методов контроля состояния оборудования в электроэнергетике
Abstract. Thermal imagers are passive optoelectronic devices operating in the infrared range of the emission spectrum. A thermal imaging device is a measuring device operating on the principle of determining the temperature background invisible to the human eye. The article discusses the application of the thermal imaging method for monitoring equipment in operation (under load). Safety, high information content and visibility of the result contributes to the further development of these methods of monitoring the condition of equipment in the electric power industry.
Ключевые слова: тепловизионные устройства, тепловизор, поиск скрытой неисправности, тепловизионный метод контроля.
Key words: thermal imaging devices, thermal imager, hidden fault detection, thermal imaging control method.
DOI: 10.22250/20730268_2022_99_43
44
Вестник АмГУ
Выпуск 99, 2022
В настоящее время разработано и активно используется большое количество тепловизионных устройств. Рынок тепловизионных технологий постоянно развивается. Тепловизор представляет собой измерительный прибор, который работает по принципу определения невидимого человеческому глазу температурного фона. Так, на дисплее устройства пользователи видят картинку, выраженную через контраст охлажденного температурного фона окружающей среды и температурного фона объекта наблюдения.
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. Это важная необходимость для объективного анализа угроз, создаваемых повреждениями (брак, дефект производства, эксплуатационный срок) в различных приборах, устройствах, оборудовании.
Главным преимуществом тепловизионных технологий является их универсальность, ведь тепловизоры работают на основе цифровой матрицы, которая обеспечивает стабильную работу устройства при любых погодных условиях и в любое время суток. Тепловизионный контроль характеризуется высокой безопасностью работы, небольшими затратами, недорогим обслуживанием. Напрямую человек не контактирует с потенциальным объектом угрозы при проведении тепловизионного контроля.
Существуют два метода тепловизионного контроля - пассивный и активный. Пассивный 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 повреждения и дефекты.
На рынке тепловизоров представлен большой ряд наблюдательных, измерительных, стационарных и переносных тепловизионных устройств. Такое разнообразие приборов объясняется широким спектром их применения, ведь каждая отдельная сфера деятельности ставит перед тепловизором конкретную задачу.
Особо активно тепловизоры применяются в медицине, охранной деятельности, промышленности и энергетике.
Согласно исследованию компании Global Market Insights, рынок тепловизоров будет увеличиваться на 8% ежегодно до 2024 г. Однако данное исследование было сделано до пандемии, которая существенно повлияла на развитие рынка.
В 2020-2021 гг. сегмент пользователей тепловизоров в сферах промышленности сохранился. Тепловизоры по-прежнему актуальны для контроля температурных режимов и технологических процессов на разных производствах.
Поиск проблемы с помощью тепловизионного контроля также применим к трансформаторам. Однако при таком анализе необходимо учитывать конструктивные особенности трансформатора. Например, выделение тепла возникает при локальных дефектах, которые перекрываются естественными тепловыми потоками от обмоток и магнитопровода. Учитывается и работа охлаждающих устройств (способа охлаждения трансформатора), а также ряд других факторов (например, продолжительность эксплуатации).
Тепловизионные устройства сталкиваются с некоторыми проблемами, к числу их относится: чувствительность к малым температурным отклонениям. Рабочие температурные режимы некоторых объектов имеют высокие значения, что затрудняет поиск неисправностей (локальных дефектов). Решением этой проблемы является использование одномерной функции (теплограмма). Результаты сравниваются, учитываются коэффициенты передачи оптико-электронного тракта. Применение такого метода напрямую зависит от термографических данных объекта (во время испытаний), которые необходимо вводить в паспорт выпускаемого оборудования.
На термографических данных можно также наблюдать за контактными соединениями открытых/закрытых распределительных устройств и заранее диагностировать необходимость их обслуживания. Величины перегревов идентифицируются на нескольких уровнях. Так, у ряда объектов приняты рекомендации: перегрев до 5°С - нормальный контакт; от 5°С до 35°С - контакт подлежит обслуживанию при плановом ремонте; от 35°С до 85°С - при текущем ремонте; более 85°С - необходим внеплановый ремонт контакта в течение не более трех месяцев.
Все измерения проводятся при отсутствии прямого солнечного света либо в вечернее (ночное) время. Поскольку тепловизионный контроль проводится без отключения оборудования, это не мешает выполнять производственную задачу. Возникает запас времени для подготовки вывода в ремонт.
Таким образом, тепловизионный контроль является единственным способом мониторинга оборудования во время его работы, наиболее информативным и точным, что позволит увеличить межремонтные сроки и повысить надежность работы.
1 Бажанов, С.А. Тепловизионный контроль электрооборудования в эксплуатации. - Часть 1,2. - М.: НТФ «Энергопрогресс», 2005. - 80 с.
2. Бажанов, С.А. Инфракрасная диагностика электрооборудования распределительных устройств. - М.: НТФ «Энергопрогресс», 2000. - 76 с.
3. Ефремов, Э.И. Инновационные аспекты развития электроэнергетической системы Арктической зоны Якутии // Экономический анализ: теория и практика. - 2015. - №34. - С. 2-11.
4. Санеев, Б.Г., Иванова, И.Ю., Тугузова, Т.Ф., Ижбулдин, А.К. Автономные энергоисточники на севере Дальнего Востока: характеристика и направления диверсификации // Пространственная экономика. - 2018. -№1. - С. 101-116.
