ГОСТ Р ИСО 18434-1-2013 Контроль состояния и диагностика машин. Термография. Часть 1. Общие методы (Переиздание)

     5. Сравнительная термография

5.1 Виды сравнительной термографии

Сравнительная термография может быть количественной или качественной. Сравнительная количественная термография для оценки теплового состояния узлов машины требует измерения их температуры . Результат измерения сопоставляют с температурой аналогичного оборудования или с базовой линией, получая разность температур . Для поверхностей с высокой излучательной способностью оценка теплового состояния объекта может быть с высокой степенью надежности получена на основе измерений как , так и . В случае поверхностей с малой излучательной способностью такая оценка будет ненадежной вследствие сильного влияния изменений состояния поверхности и условий окружающей среды. Кроме того, в ряде практических задач требуется полученным тепловым изображениям поставить в соответствие числовые показатели, чтобы иметь возможность их анализировать, описывать тенденцию их изменения, оценивать температурное состояние и устанавливать приоритетность корректирующих действий.

В то же время зачастую для контроля состояния машин или их диагностирования с последующей выдачей рекомендаций по корректирующим действиям получения количественных данных не требуется. В этих случаях лучше использовать сравнительную качественную термографию.

5.2 Сравнительная количественная термография

Метод сравнительной количественной термографии является эффективным инструментом для оценки состояния машины или ее элементов по приближенным измерениям температур. Получение точных значений температур узлов машины на месте ее эксплуатации по инфракрасному излучению представляет собой весьма сложную задачу. Это объясняется тем, что при данном методе измерения на измеряемую температуру оказывает влияние большое число факторов, которые необходимо принимать во внимание. В их число входят коэффициенты излучения, отражения и пропускания разных объектов. Знание приближенных значений этих коэффициентов позволяет получать оценки температур со степенью точности, вполне достаточной для оценки температурного состояния элементов машины.

Если представить, что две или более машин работают в приблизительно одинаковых условиях и с приблизительно одинаковой нагрузкой и у одной из этих машин наблюдается повышение температуры, то, как правило, это может служить признаком изменения ее технического состояния. Однако при этом для оценки степени изменения важно знать не абсолютные значения температур, а их отклонения от аналогичных значений у других машин. В данном примере отклонение на 5°С может рассматриваться как несущественное, тогда как отклонение на 100°С будет критическим. Кроме того, для разных элементов машины могут быть установлены предельные значения температуры, и по приближенным измерениям повышения температуры можно судить о приближении к предельным значениям. Таким образом, хотя качественная термография позволяет выявить наличие проблем в работе машины, только количественная термография дает возможность оценить ее температурное состояние.

Ввиду сложности определения точных значений температур и даже коэффициента излучения поверхности каждой машины более практичным решением является применение сравнительной количественной термографии. В данном методе для определения температурных отклонений сравнивают значения температур, полученных с использованием некоторого постоянного коэффициента излучения поверхностей, обладающих примерно одинаковой излучающей способностью, т.е. поверхности обследуемой машины или поверхностей группы аналогичных машин. В предположении, что условия окружающей среды и свойства сравниваемых поверхностей одинаковы, полученная разность температур рассматривается как отклонение температуры обследуемого объекта от его нормальной рабочей температуры.

Метод сравнительных измерений требует знания коэффициента излучения, отраженной кажущейся температуры и расстояния до объекта измерения. Излучательные характеристики материала объекта определяют опытным путем.

Рекомендуется, чтобы на предприятии были проведены исследования коэффициента излучения разных материалов, используемых при изготовлении деталей машин. На основе результатов исследований задают коэффициенты излучений для деталей, изготовленных из этих материалов. На каждом предприятии следует определять собственные значения коэффициента излучения данных материалов, поскольку условия работы деталей, изготовленных из этих материалов, могут быть разными. Различия могут быть, например, в чистоте обработки поверхности или в степени ее загрязнения.

После того как оценки коэффициента излучения, отраженной кажущейся температуры и расстояния до обследуемого объекта получены, их вводят в тепловизор и получают оценки температур для элементов машины. Измерения данного вида предпочтительны, когда необходимо провести обследования многих элементов. Их преимуществом является малое время обследования при обеспечении достаточно полной информации о техническом состоянии.

5.3 Сравнительная качественная термография

В методе сравнительной качественной термографии осуществляют сравнение температурных распределений обследуемого элемента с распределениями температур у идентичных или схожих элементов, находящихся в идентичных или схожих рабочих условиях. Аномалия в работе машины выявляется по изменениям интенсивности участка термограммы для двух или более аналогичных объектов без получения количественных оценок температуры. Данный метод быстр и прост в применении, не требует настроек инструмента для коррекции на атмосферные условия и условия работы машины, а также знания излучательных свойств поверхности. Метод позволяет выявлять нарушения в работе машины, но не дает возможность оценить ее температурное состояние.

В большинстве практических применений в промышленности используется метод сравнительной качественной термографии. Он весьма эффективен при обнаружении чрезмерно высоких температур подшипников или других элементов машин, участков электрического оборудования, электрических соединений, а также мест утечек или препятствий к протеканию жидкостей в теплообменном оборудовании и его элементах (трубах), утечек в сосудах давления, трубах и клапанах.