کاربرد ترموگرافی در ممیزی انرژی

ترموگرافی یا تصویربرداری حرارتی دیجیتال مادون قرمز یک تست غیرمخرب است که با نام های ترموگرافی، ترموویژن، حرارت سنجی، گرمانگاری مادون قرمز و ... شناخته می شود و در آن امواج مادون قرمز منتشر شده از سطح جسم توسط دتکتور دوربین دریافت شده و پس از پردازش به صورت یک تصویر دوبعدی به اپراتور نمایش داده می شود. با این تکنیک کلیه اختلاف دماها به صورت یک گراف حرارتی نشان داده شده که امکان آنالیز تصاویر برداشت شده را فراهم میکند.  

ترموگرافی کابردهای فراوانی در بخش صنعت و ساختمان دارد که از جمله در حوزه ساختمان می توان به موارد زیر اشاره کرد

  • تشخیص نقاطی از ساختمان که در آن تلفات انرژی صورت می گیرد
  • تشخیص نقاط معیوب عایق
  • تشخیص نفوذ رطوبت در داخل و خارج ساختمان
  • تعیین محل پل حرارتی
  • تعیین محل نفوذ آب در سقف
  • تشخیص نشتی در لوله های آب گرم
  • تشخیص عیوب احتمالی در ساختمان

کاربرد دوربین ترموگرافی در برق قدرت:

  • چک کردن عایق ها
  • برسی افزایش دما در اتصالات محوری
  • برسی گرمای بیش از حد در اتصالات
  • اختلال در اتصلات شبکه برق
  • پست های برق (ترانسفورماتورها، سیستم خنک کاری، تب چنجرها، اتصالات، رله ها و بریکرها
  • بررسی تمام عیوبی که با افزایش دما همراه باشند.



نحوه کارکرد دوربین های ترموگرافی

در طبیعت هر جسمی که دمایی بالاتر از صفر مطلق یا ۲۷۳- درجه سلسیوس داشته باشد از خود امواج مادون قرمز منتشر میکند . این امواج بسته به ماهیت ساختاری جسم، هندسه جسم، سطح ظاهری جسم و دمای آن با شدت های مختلفی انتشار می یابد که این قدرت انتشار امواج مادون قرمز را با ضریبی به نام Emissivity که با حرف ε مشخص میکنند .

بر خلاف تصور عام که دوربین های ترموگرافی، دما را اندازه گیری میکنند، باید گفت این دوربین ها امواج مادون قرمز را با توجه به شدت انتشارشان دریافت کرده و بر اساس تنظیمات اپراتور از قبیل دمای محیط و ε، فاصله تا هدف و … محاسباتی را انجام داده و نتیجه را به صورت دما ارائه می دهند. 

در نهایت این دوربین ها با توجه به محدوده طیفی امواج مادون قرمز به سه دسته باند کوتاه (SW)، باند متوسط (MW) و باند بلند (LW) تقسیم بندی می شوند. محدوده ۰ تا ۲ میکرومتر SW ، ۲ تا 7٫۵ میکرومتر MW و ۷٫۵ تا ۱۵ میکرومتر را LW می نامند. دوربین های معمول ترموگرافی، تنها قادر به نمایش گراف حرارتی سطوح جامد و مایع هستند و در حالت طبیعی طیف حرارتی گازها با این دوربین ها قابل مشاهده نیست. برای مشاهده نشتی گازها و طیف حرارتی گازها، باندهای طیفی دوربین ها را محدود می کنند و بدین منظور می بایست از دوربین های مخصوص شناسایی گاز استفاده شود.

قابلیت انتشار 

قابلیت انتشار یک ماده (معمولاً این قابلیت توسط ضریب تشعشع بیان می‌گردد که با حروف ε یا e نشان داده می‌شود) به قابلیت انتشار تشعشع توسط سطح آن جسم گفته می‌شود. این قابلیت انتشار تشعشعی یک خاصیت از ماده می‌باشد که بیان کننده نسبت انرژی تشعشع شده توسط ماده مورد نظر به انرژی تشعشع شده توسط یک جسم سیاه در همان درجه حرارت است. بدیهی است این ضریب بدون بعد است. یک جسم سیاه رنگ ایده‌آل دارای ضریب انتشار 1 = ε است. هر جسم دیگر بجز جسم سیاه مطلق دارای ضریب انتشار کمتر از یک می باشد. در یک قاعده کلی اجسام غیر فلزی (بخصوص اجسام کدر) قابلیت انتشار بالایی دارند در حالیکه این قابلیت در فلزات بستگی به نوع فلز و شرایط سطح آن دارد. سطوح صیقلی فلزی تشعشع کمتری دارند درحالیکه سطوح زبر و یا اکسید شده بیشتر تشعشع می‌کنند. بطور مثال سطح صیقلی شده نقره دارای ضریب ۰٫۰۲ است. غالباً رنگ سطح به اشتباه به عنوان یک عامل بسیار تاثیرگذار در قابلیت انتشار درنظر گرفته می‌شود که درست نیست.

جهت انجام عملیات ترموگرافی در ساختمان با بررسی نتایج بدست آمده از مقادیر مختلف پارامتر قابلیت انتشار، اختصاص مقدار 0.85 به این پارامتر نتایج دقیقتری را حاصل نموده است. با این وجود با توجه به تنوع مواد بکارگرفته شده در بخش ساختمان از حیث جنس و ساختار محصولات، عدم تعیین دقیق این پارامتر برای هرکدام از محصولات، می تواند موجب اشتباه در تعیین مقدار دقیق دمای یک سطح شود. با این حال همچنان می توان از اختلاف دمای موجود در تصویر حرارتی، جهت تفسیر الگوی مشاهده شده بهره برد.   

ترموگرافی الکتریکال

امروزه شناسايي عيب قبل از وقوع نه يك انتخاب بلكه يك الزام است. تجهيزات و ابزار اندازه گيري مدرن امروزي امكانات جديدي را ايجاد كرده اند كه بتوان بسياري از عيوب را قبل از اينكه مخاطرات مالي و جاني بوجود آورند شناسايي نمود و با انجام اقدامات اصلاحي و پيشگيرانه از وقوع آنان ممانعت بعمل آورد. يكي از مفيد ترين،‌ كارآمد ترين و سريع ترين ابزار تشخيص عيب دوربين هاي ترمو گرافي مي باشد. با استفاده از دوربين هاي ترموگرافي مي توان نقاط داغ و مراكز توليد حرارت را در تجهيزات مكانيك و بخصوص تجهيزات الكتريكي براحتي و از فاصله ايمن تشخيص داد. نقاط حرارتي كه ميتوانند با بي توجهي منجر به حوادث ناگوار و حتي ويرانگر باشند. امروزه تصوير برداري حرارتي در بيشتر كشورهاي جهان بخصوص استراليا و كانادا يك الزام است و طبق استاندارد NFPA70  تجهيزات الكتريكي بايد حداقل سالي يك تا دوبار بروش تصوير برداري حرارتي با دوربين هاي ترموگرافي مورد بازرسي قرار گيرند . در اين كشورها امروزه هيچ شركت بيمه اي قبل از انجام ترموگرافي كامل از تجهيزات الكتريكي يك كارخانه يا انبار آن را بيمه نمي كنند.

اين استاندارد بمنظور طراحي ،‌نصب و بازرسي ايمن تجهيزات الكتريكي توسعه پيدا كرده است . ساير موارد مرتبط مانند ايمني در كارهاي تعميرات الكتريكي در استاندارد NFPA 70B ,NFPA 70E مورد توجه قرار گرفته است. در آگوست 2007 سازمان جهاني  OSHA كليات اين استاندارد و استاندارد NEC را تحت عنوان آخرين نسخه   1910.303 مورد توجه قرار داده است.

استاندارد NFPA 70

در استاندارد NFPA 70B  بعنوان استانداردي براي اجراي يك تعميرات پيشگيرانه تجهيزات الكتريكي (EPM) آمده است: " هدف از برنامه EPM كاهش مخاطرات جاني است كه ميتواند ناشي از خرابي يا عملكرد ناصحيح تجهيزات و يا سيستم هاي الكتريكي ايجاد شود ". دراستاندارد تاكيد شده است که: " اجراي صحيح برنامه EPM ، حوادث و‌ خروج هاي بدون برنامه ريزي و يا خرابي هاي پر هزينه را كاهش داده و موجب حفظ جان افراد مي گردد". " بدون برنامه EPM مديريت سازمان بايد ريسك هاي افزوده بزرگي از خرابي تجهيزات الكتريكی و عواقب آنرا بايد به عهده بگيرد".

تاكيد ديگر اين استاندارد بر اين مطلب است كه : " زوال تدريجي تجهيزات الكتريكي امري طبيعي است اما خرابي تجهيزات غير قابل پيشگيري نمي باشد. همزمان با نصب تجهيزات و شروع كار آنها فرآيند طبيعي زوال آغاز مي گردد. بدون بازرسي، ‌فرآيند زوال ميتواند منجر به عملكرد هاي ناصحي و يا اشكالات الكتريكي گردد. يك برنامه كارآمد EPM مي تواند اين عوامل را تشخيص داده تا نسبت به رفع آنها اقدام گردد."

در استاندارد NFPA بازرسي ترموگرافي يا تصوير برداري حرارتي مورد توجه قرار گرفته است. " بازرسي ترموگرافي تعداد زيادي از موقعيت هاي بالقوه خطر را آشكار كرده است. تشخيص مناسب و انجام عكس العمل مفيد در مقابل اين نوع موقعيت ها كمك بسيار زيادي در جلوگيري از وقوع بسياري از تلفات داشته است. ترموگرافي  مي تواند بازديدهاي چشمي و بازرسي هاي دستي خسته كننده را بسيار كاهش داده و بخصوص در مورد آشكار سازي شرايط زوال طولاني مدت بسيار كارآمد است". دراين استاندارد در صحه گذاري بازديدهاي ترموگرافي تجهيزات الكتريكي اشاره شده است كه: " روشي نسبتا ارزان قيمت، كه اغلب با جلوگيري از خرابي تجهيزات و وقفه در توليد موجب صرفه جويي مي گردد، و بعنوان يك ابزار، براي ارزيابي كارهاي تعميراتي انجام شده، و تست تاييديه نصب تجهيزات الكتريكي جديد، تحت گارانتي مناسب تشخيص داده شده است. "




نویسنده: hamed moslehi
دسته بندی:
تاریخ انتشار: 1398/4/15
ترموگرافی ترموویژن حرارت سنجی گرمانگاری مادون قرمز Thermography