ГОСТ Р ИСО 18434-1-2013

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Контроль состояния и диагностика машин

ТЕРМОГРАФИЯ

Часть 1. Общие методы

Condition monitoring and diagnostics of machines. Thermography. Part 1. General procedures

ОКС 17.160

Дата введения 2014-09-01

Предисловие

1. ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (АНО "НИЦ КД") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2. ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 "Вибрация, удар и контроль технического состояния"

3. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2013 г. N 1659-ст.

4. Настоящий стандарт является идентичным по отношению к международному стандарту ИСО 18434-1:2008* "Контроль состояния и диагностика машин. Термография. Общие методы" (ISO 18434-1:2008 "Condition monitoring and diagnostics of machines - Thermography - Part 1: General procedures", IDT).    

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

       При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5.  ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Сентябрь 2019 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Настоящий стандарт устанавливает руководство по применению инфракрасной термографии как части программы контроля состояния и диагностирования машин. Инфракрасную термографию используют для обнаружения и фиксации аномалий в работе машины. Такие аномалии обычно связаны с изменением режима работы машины, проблемами со смазкой, нарушением сопряжений деталей машины или их износом.

Инфракрасная термография основывается на измерениях пространственного распределения излучения тепловой энергии поверхностью контролируемого объекта и преобразовании результатов измерений в изображение (карту) теплового поля, называемое термограммой. Указанные измерения выполняют с помощью прибора, называемого тепловизором.

Тепловое поле излучения, обусловленное трением в сочленениях или иными способами рассеяния энергии в узлах и рабочих средах машины, отражает специфику работы любой машины и характеризует происходящие в ней процессы. Вследствие этого температура является важным параметром с точки зрения контроля условий работы машины, ее технического состояния и зарождающихся неисправностей. Инфракрасная термография представляет собой наилучший инструмент для такого контроля, поскольку обеспечивает рассмотрение всей картины теплового излучения машины или ее узлов бесконтактным способом, предъявляет минимальные требования к аппаратуре и обеспечивает получение результатов измерений через очень короткий промежуток времени.

Важным преимуществом бесконтактных термометров перед контактными является время отклика. Инфракрасное излучение, характеризующее тепловое поле объекта, представляет собой электромагнитные волны, передающиеся со скоростью света. Таким образом, время отклика соответствующего средства измерений может составлять миллисекунды и даже микросекунды. Еще одним преимуществом является высокая чувствительность тепловизоров, позволяющая им отображать на карте теплового поля очень малые изменения температуры поверхности объекта.

Ограничения в применении инфракрасной термографии связаны с возможностью недопустимо больших ошибок при контроле объектов со слабоизлучающими поверхностями.

1. Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие положения и процедуры инфракрасной термографии, применяемой в целях контроля состояния и диагностирования машин (включая вспомогательные устройства, такие как оборудование систем питания или теплообменные агрегаты), а также в целях оценки условий и режимов их работы, включая:

- терминологию;

- классификацию методов термографии;

- руководство по установлению критериев оценки температурного состояния;

- методы измерений и требования безопасности при их проведении;

- способы интерпретации, оценки и представления данных;

- способы определения и компенсации отраженной кажущейся температуры, коэффициента излучения и характеристик среды распространения.

Способы определения и компенсации отраженной кажущейся температуры, коэффициента излучения и характеристик среды распространения рассматриваются в целях измерения температуры поверхности обследуемого объекта измерительными тепловизорами.

2. Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ISO 13372, Condition monitoring and diagnostics of machines - Vocabulary (Контроль состояния и диагностика машин. Словарь)

ISO 13379, Condition monitoring and diagnostics of machines - General guidelines on data interpretation and diagnostics techniques (Контроль состояния и диагностика машин. Руководство по интерпретации данных и методам диагностирования)

ISO 13381-1, Condition monitoring and diagnostics of machines - Prognostics - Part 1: General guidelines (Контроль состояния и диагностика машин. Прогнозирование. Часть 1. Общее руководство)

ISO 17359, Condition monitoring and diagnostics of machines - General guidelines (Контроль состояния и диагностика машин. Общее руководство)

ISO 18436-7, Condition monitoring and diagnostics of machines - Requirements for qualification and assessment of personnel - Part 7: Thermography (Контроль состояния и диагностика машин. Требования к квалификации и оценке персонала. Часть 7. Термография)

ASTM Е1897, Standard test methods for measuring and compensating for transmittance of an attenuating medium using infrared imaging radiometers (Стандартизованный метод испытаний для измерений и компенсации коэффициента пропускания среды с использованием радиометра для получения изображений в инфракрасной области спектра)

3. Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ИСО 13372, а также следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 кажущаяся температура (apparent temperature): Показываемое тепловизором некорректированное значение температуры объекта, полученное с учетом всех тепловых излучений, принятых детектором тепловизора, от разных источников излучения.

3.2 среда распространения (инфракрасного излучения) (attenuating media): Вещество, материалы и предметы (фильтры, окна, атмосферный воздух, внешние оптические устройства и т.п.), ослабляющие инфракрасное излучение на пути от его источника.

3.3 (абсолютно) черное тело (black body): Идеальный излучатель и поглотитель тепловой энергии для всех длин волн.

Примечание - Интенсивность излучения абсолютно черного тела определяется законом Планка.

3.4 коэффициент излучения (emissivity) : Отношение излучения поверхности объекта к излучению черного тела при той же температуре и в том же интервале длин волн.

3.5 тепловизор (infrared thermography camera): Устройство для приема инфракрасного излучения поверхности обследуемого объекта и формирования монохромного или цветного изображения, в котором разным оттенкам серого цвета или разным цветам соответствуют разные кажущиеся температуры поверхности объекта.

Примечание - Получаемое тепловизором изображение называют термограммой.

3.6 обработка изображения (image processing): Преобразование полученного тепловизором изображения в цифровую форму и подготовка данных для передачи на компьютер или для визуального анализа.

Примечание - Такая обработка может включать в себя привязку шкалы температур; измерение температуры участка поверхности; построение температурных профилей; преобразование, вычитание и хранение изображений.

3.7 инфракрасное излучение (infrared): Электромагнитное излучение в диапазоне длин волн от 0,75 (нижняя граница видимого света) до 1000 мкм.

Примечание - Вследствие ограничений, налагаемых конструкцией применяемых тепловизоров, и особенностей распространения инфракрасного излучения в атмосфере большинство измерений проводят в диапазоне длин волн от 0,75 до 15 мкм.

3.8 изотерма (isotherm): Инструмент анализа термограммы, который отмечает области равных кажущихся температур.

3.9 (инфракрасная) термография (infrared thermography): Сбор и анализ информации о тепловых характеристиках объекта посредством бесконтактных устройств построения теплового изображения.

3.10 (тепловое) излучение [(thermal) radiation]: Форма переноса тепловой энергии, связанная с излучением и поглощением электромагнитных волн.

Примечание - В отличие от переноса тепловой энергии за счет теплопроводности и конвекции тепловое излучение может распространяться в вакууме. Тепловое излучение, переносящее энергию от обследуемого объекта до детектора излучения, является основой инфракрасной термографии.

3.11 коэффициент отражения (reflectivity) : Отношение общей энергии излучения, отраженной поверхностью, к общей энергии излучения, падающего на эту поверхность.

Примечание - Справедливо соотношение (см. 3.4 и 3.18). Для зеркала коэффициент отражения приближается к единице, а для абсолютно черного тела равен нулю.

3.12 отраженная кажущаяся температура (reflected apparent temperature) : Кажущаяся температура других объектов, излучение которых, отражаясь от поверхности обследуемого объекта, попадает в детектор тепловизора.

3.13 повторяемость (инфракрасная термография) (repeatability): Способность средства измерений воспроизводить одни и те же показания при измерениях в неизменных условиях на коротком или длинном интервале времени.

Примечание - Количественно повторяемость выражают через отклонения (в ту и другую сторону) от среднего значения результатов измерений, выраженные в абсолютных (градусы) или относительных (процентное отношение к верхней границы шкалы) единицах.

3.14 обработка сигнала (signal processing): Преобразование сигнала с датчика температуры или данных, полученных в результате обработки термограммы, в целях управления процессом.

Пример 1 - Удержание пикового значения; удержание минимального значения; усреднение по выборке (для пирометра).

Пример 2 - Построение изотерм; усреднение, совмещение, вычитание или фильтрация изображений (для тепловизоров).

3.15 пространственное разрешение (spatial measurement resolution): Отношение размера объекта, измерение температуры которого еще возможно с данного рабочего расстояния, к рабочему расстоянию.

_______________

В научно-технической литературе и других стандартах данный параметр называют также "мгновенный угол поля зрения".

Примечание - В инфракрасной термографии эту величину измеряют в миллирадианах (мрад).

3.16 обследуемый объект (target): Объект, температура поверхности которого подлежит измерению.

3.17 термограмма (thermogram): Изображение, на которой оттенками серого цвета или разными цветами показано распределение температур по поверхности обследуемого объекта.

3.18 коэффициент пропускания (transmissivity) : Отношении энергии прошедшего через объект инфракрасного излучения к энергии излучения, упавшего на объект, в заданном диапазоне длин волн.

Примечание 1 - Справедливо соотношение (см. 3.4 и 3.11).

Примечание 2 - Для абсолютно черного тела коэффициент пропускания равен нулю.

3.19 рабочее расстояние (working distance): Расстояние от обследуемого объекта до измерительного инструмента (входного окна тепловизора).

     4. Методы термографии

Существует несколько широко применяемых в промышленности методов инфракрасной термографии. Наиболее употребительным из них является сравнительная термография, которая позволяет обойтись без получения абсолютных значений температуры. Возможность грубо оценить характеристики теплового излучения и обнаружить разницу в этих характеристиках при изменении условий работы машины обеспечивает необходимую информацию в целях контроля состояния и диагностирования при минимальных требованиях к условиям измерений, что зачастую имеет большое значение при измерениях на месте эксплуатации. Надежность и ценность полученной информации зависят от применяемого инструмента, квалификации и опыта работы оператора, а также от алгоритма обработки данных и принятия решения.

Метод бесконтактной термометрии с применением тепловизоров применяют, когда важно максимально точно знать истинную температуру обследуемого объекта. Однако в целях контроля состояния и диагностирования данный метод используют сравнительно редко.

Сравнительная термография обычно рассматривается как составная часть процесса мониторинга, осуществляемого в соответствии с ИСО 17359. Ее можно использовать также в качестве основного или вспомогательного метода при диагностировании и прогнозировании технического состояния оборудования в соответствии с ИСО 13379 и ИСО 13381-1.