Doświadczeni specjaliści utrzymania ruchu wiedzą, że termometry na promienie podczerwone doskonale nadają się do diagnostyki silników pojazdów mechanicznych i elektrycznych. Szybki pomiar i lokalizacja nadmiernie rozgrzanego elementu, zanim się spali, to oszczędność pieniędzy i czasu.
Oto kilka podstawowych zastosowań termometru IR:
- Pomiar temperatury absolutnej w punkcie. Ten rodzaj pomiaru jest wskazany przy ustalaniu temperatury obiektu lub do porównania pomiarów ze specyfikacją techniczną.
- Porównanie różnych temperatur w dwóch punktach. Można na przykład porównać ten sam komponent w dwóch różnych silnikach.
- Skanowanie obiektów i pomiar ciągły na powierzchni. Pozwala lokalizować gorące lub zimne miejsca w obudowach, płytach i innych strukturach. Dla przykładu można sprawdzić rury chłodzące radiator transformatora chłodzonego powietrzem i wykazać ograniczony przepływ lub brak przepływu powietrza.
Diagnostyka elementów
Biorąc pod uwagę wyżej wymienione zastosowania, możliwości użycia jest bardzo dużo.
- Zasilacze bezprzerwowe (UPS) wykorzystujące akumulatory z końcówkami stykowymi, które podatne są na rozluźnienie i korozję w wyniku nadmiernego nagrzewania się. Istnieje również możliwość lokalizacji gorących styków na filtrach wyjściowych UPS. Dopóki trójfazowe systemy UPS mają kondensatory połączone szeregowo i ułożone w baterie, najprostszym sposobem na sprawdzenie całości filtru jest sprawdzenie równowagi międzyfazowej prądu.
- Wymienne baterie niskonapięciowe należy również sprawdzić pewność połączenia. Słabo połączone ogniwa baterii mogą się na tyle przegrzać, że ulegną spaleniu.
- Oprawy oświetleniowe ze statecznikami przegrzewają się ze względu na starzenie się części elektrycznych. Bezkontaktowe termometry IR potrafią wykryć przegrzewanie się stateczników np. zanim zaczną się dymić. Według sondażu wśród konserwatorów i serwisantów elektrycznych znalezienie gorących miejsc w systemach elektrycznych zapobiega kosztownym naprawom i przestojom.
- Systemy parowe są szczególnie ważne. Regularne porównywanie temperatury na wejściu i wyjściu oddzielacza skroplin. Właściwie działający oddzielacz skroplin wytwarza znaczny spadek temperatury. Jeśli temperatura nie spada, oddzielacz nie otwiera się i para przegrzana przechodzi do przewodu kondensacyjnego. Natomiast jeśli temperatura spada zbyt gwałtownie, oddzielacz może zostać nagle zamknięty i nie wyrzuci podgrzanych skroplin.
Skraplanie w przewodzie parowym to marnotrawstwo energii, ponieważ skraplanie zmniejsza użyteczną energię pary i może powodować problemy eksploatacyjne w procesach z napędem parowym tam, gdzie niechciana ciecz hamuje działanie urządzenia lub nawet niszczy gotowy produkt. Wadliwy oddzielacz pary może kosztować zakład np. 1500 zł rocznie. Rocznie 10% oddzielaczy skroplin ulega awarii. Jeśli więc zakład ma 1000 oddzielaczy, to każdego roku termometr IR pozwoli zaoszczędzić 1,5 mln zł lub więcej.
Systemy HVAC nadają się do niebagatelnych oszczędności energii poprzez monitoring wszystkich elementów systemu HVAC, jak również jego otoczenia.
Bezdotykowe termometry IR bardzo szybko dostarczają dane do audytu energetycznego oraz sporządzania bilansu ciepła pomieszczenia.
Dzięki dużemu stosunkowi odległości przyrządu od celu do średnicy plamki pomiarowej wynoszącemu 50:1 lub więcej można uzyskać pomiar z miejsc trudno dostępnych. Jeśli agregat chłodniczy powinien produkować wodę o określonej temperaturze, termometr IR wskazuje od razu, czy agregat pracuje zgodnie z dokumentacją techniczną.
Monitorowanie procesów czyni z termometru IR podręczne narzędzie do sprawdzania jakości. Można go używać do nadzorowania procesów. W wielu przypadkach, szczególnie gdy temperatura jest sprawdzana tylko okresowo, podręczny termometr IR jest dobrym wyborem przy monitorowaniu jej stanu.
Biorąc pod uwagę liczbę rodzajów przemysłu przetwórczego, możliwości zastosowań podręcznego termometru IR są prawie nieograniczone. Podobnie rodzaj urządzeń, które mogą być sprawdzane, jest również nieograniczony.
W produkcji procesowej płyn musi być dostarczany we właściwe miejsce, we właściwym czasie i ilości. Podręczny termometr IR pozwoli dokładnie określić położenie zatkanej rury, wadliwie działającego zaworu automatycznego, chłodnicy i niesprawnego grzejnika oraz wielu innych potencjalnych problemów.
Własnoręczne monitorowanie produktu czyni podręczny termometr IR narzędziem do zapewniania jakości. Jest wiele udokumentowanych zastosowań termometru IR na liniach produkcyjnych, między innymi: podczas produkcji opon gumowych, matryc uretanowych i tabliczek czekolady.
Jak najlepiej za swoje pieniądze
Większość termometrów IR działa na podobnej zasadzie, ale mogą różnić się detalami. Co jest istotne?
Wysoka rozdzielczość optyczna
Typowy pirometr przenośny wskazuje średnią temperaturę z całego pola pomiarowego. Średnica tego pola zależy od zastosowanej w danym modelu soczewki oraz odległości od mierzonego obiektu i jest często wyrażana jako stosunek D:S. Energia promieniowania podczerwonego (emitowanego przez każde ciało o temperaturze powyżej zera bezwzględnego) jest skupiana przez soczewkę na detektorze pirometru, a następnie przeliczana na wartość temperatury.
Niektóre spośród słabszych przyrządów mają stosunkowo niski współczynnik D:S – 6:1 lub 8:1. Dlatego, mierząc jednocalowy punkt, użytkownik musi znajdować się sześć lub osiem cali od celu. Bardziej wyrafinowane termometry na podczerwień mają współczynnik D:S rzędu 30:1, 50:1 lub większy. Przyrządy o współczynniku D:S 50:1 są w stanie mierzyć ten sam jednocentymetrowy punkt z odległości około 0,5 m.
W celu najwiarygodniejszego pomiaru obiekt mierzony powinien być większy od rozmiaru punktu, najlepiej gdyby był dwukrotnie większy. Przykładowo nie będziemy w stanie dokonać pomiaru silnika przenośnika podwieszanego znajdującego się nad podłogą, używając przyrządów o współczynniku D:S 8:1. Jednakże jest prawdopodobne, że można dokonać prawidłowego pomiaru, używając przyrządu o współczynniku D:S 30:1 lub 50:1. Wysoka rozdzielczość jest również ważna, gdy pomiaru dokonujemy bardzo blisko obiektu, ponieważ umożliwia dokładniejszy pomiar mniejszych elementów z bezpiecznej odległości.
Ustawiany współczynnik emisyjności
Termometry IR obliczają temperaturę na powierzchni obiektu przy użyciu całkowitej energii emitowanej przez ten obiekt i skuteczności, z jaką powierzchnia obiektu emituje tę energię (emisyjność). Jako że emisyjność większości organicznych materiałów oraz malowanych lub utlenionych powierzchni wynosi 0,95, większość termometrów IR używa takiego współczynnika do pomiarów wszystkich temperatur.
Jednakże pewne materiały, jak ceramika i metal polerowany, są słabymi źródłami promieniowania. Ustawiając więc emisyjność na 0,95 w odniesieniu do temperatury ich powierzchni, otrzymamy niejednoznaczne wyniki. W celu możliwości użycia termometru IR w szerszym zakresie, warto zaopatrzyć się w przyrząd z regulowaną emisyjnością.
Brian Stowell, marketing manager z firmy Fluke, dostawcy sprzętu elektronicznego do testów i pomiarów
Artykuł pod redakcją mgr. inż. Dominika Skupienia
Piotr Kasprzycki, IRtech
Mimo wzrostu zainteresowania bezdotykowym pomiarem temperatury wśród szerokiej gamy odbiorców obserwujemy spadek sprzedaży pirometrów przenośnych. Jest to spowodowane z jednej strony znacznym spadkiem cen przenośnych kamer termowizyjnych, z drugiej zaś – importem tanich produktów dalekowschodnich o niewiarygodnych wręcz parametrach pomiarowych. Pirometry przenośne są już standardowym wyposażeniem służb utrzymania ruchu – podobnie jak multimetry czy mierniki cęgowe. Dzięki łatwej obsłudze pomagają zlokalizować miejsce potencjalnej awarii i w porę jej zapobiec. Oczywiście pomiary pirometrem zabierają więcej czasu niż kamerą termowizyjną, jednak przy ich cenie mogą być na wyposażeniu każdej osoby z obsługi technicznej. Użytkując pirometry, należy pamiętać o ograniczeniach tych urządzeń wynikających zarówno z rozdzielczości optycznej, jak i ze zmiennego współczynnika emisyjności badanych powierzchni. Nawet możliwość zmiany tego współczynnika w urządzeniu nie zawsze gwarantuje wykonanie poprawnego pomiaru. Spotkałem się też z błędnym utożsamianiem punktu celownika laserowego z obszarem pomiarowym.
Obserwuję za to wzrost w Polsce zainteresowania pirometrami stacjonarnymi. Mimo kryzysu w zeszłym roku i spadku sprzedaży tych urządzeń do przemysłu ciężkiego ogólna sprzedaż pirometrów stacjonarnych wzrosła, szczególnie dla sektora odbiorców OEM, którzy montują je w swoich urządzeniach i sprzedają dalej. Większym zainteresowaniem cieszą się też takie urządzenia, jak skanery liniowe temperatury oraz stacjonarne kamery termowizyjne.
Autor: Brian Stowell
