Основные понятия и терминология технической диагностики

   Погрешности при инфракрасном диагностировании

   При проведении инфракрасного обследования электрооборудования существенное значение имеет выявление и устранение систематических и случайных  погрешностей, оказывающих влияние  на результаты измерения.

   Систематические погрешности заключены в конструкции  измерительного прибора, а также  зависят от его выбора в соответствии с требованиями к совершенству измерения (разрешающей способности, поля зрения и т.п.).

   Случайными  погрешностями, возникающими при проведении ИК-контроля, могут являться: воздействие солнечной радиации, выбор излучательной способности и др.

   Ниже  рассмотрены виды погрешностей, возникающие  при ИК-контроле электрооборудования, и способы их устранения. 

   Влияние излучательной способности

   Коэффициент излучения материала в общем  виде зависит от длины волны, угла наблюдения поверхности контролируемого  объекта и температуры.

   Для металлов в отличие от газообразных и жидких веществ спектральный коэффициент излучения изменяется весьма слабо (табл.8.1). 

   Таблица 8.1Коэффициенты излучения материалов 

 

   Коэффициент излучения помимо вышесказанного зависит  также от угла наблюдения. Для металлов коэффициенты излучения постоянны  в интервале углов наблюдения (0-40) градусов, для диэлектриков - в  интервале углов (0-60) градусов.

   За  пределами этих значений коэффициент  излучения быстро уменьшается до нуля при направлении наблюдения по касательной.

   Так, при длине волны излучения 10 мкм  при наблюдении по нормали вода близка к абсолютно черному телу, а  при наблюдении по касательной становится зеркалом Е = 0. В электроустановках различие в углах наблюдения может возникнуть при проведении ИК-контроля под углом токоведущей шины (рис.8.1). 

   

 

   На  участках А и С наблюдение осуществляется по нормали к плоскости шины, на участке В будет превалировать отражательная способность материала, что будет искажать картину теплового изображения.

   Рис.8.1 Влияние излучательной способности 

   Коэффициенты  излучения металлов с ростом температуры  обычно увеличиваются (см. табл.8.1).

   Обычно  коэффициент излучения зависит  от состояния поверхности металла.

   Поскольку токоведущий узел электрического аппарата или установки может включать в себя несколько компонентов  из разнородных металлов, поверхности  которых окрашены, имеют окисные  пленки или разную степень обработки  поверхности, т.е. различные коэффициенты излучения, при инфракрасном контроле могут возникнуть предположения  о перегревах на участках с повышенными  коэффициентами излучения.

   В подобных случаях целесообразно  провести пофазное сравнение результатов измерения, оценить состояние поверхности перегретого участка (точки) с помощью бинокля, выяснить объем ремонтных работ, проводившихся на данном токоведущем узле, и т.п. В том случае, если коэффициент излучения контролируемого объекта известен, его фактическая температура может быть определена по формуле

   

,          (8.1)

   где Т_рад - радиационная температура, измеренная ИК-прибором;

   Е - коэффициент излучения контролируемой поверхности.

   В практике может возникнуть необходимость  в определении коэффициента излучения  контролируемого объекта или  его узла.

   Для этого на участок контролируемой поверхности наносится покрытие из матовой черной краски или наклеивается кусок ленты для фотошаблонов, коэффициенты излучения которых близки к единице.

   После того как покрытие или лента приобретает  температуру объекта, осуществляется измерение Т_факт.

   Измерив температуру Т_рад неокрашенного участка, по приведенной выше формуле можно определить его коэффициент излучения. 

   Солнечное излучение

   Солнечная радиация нагревает контролируемый объект, а также при наличии  участков (узлов) с хорошей отражательной  способностью создает впечатление  о наличии высоких температур в местах измерения.

   Эти явления особенно проявляются при  использовании ИК-приборов со спектральным диапазоном 2-5 мкм.

   Для исключения влияния солнечной радиации рекомендуется осуществлять ИК-контроль в ночное время суток (предпочтительно  после полуночи) или в облачную погоду. При острой необходимости  измерение в электроустановках  при солнечной погоде рекомендуется  производить для каждого объекта  поочередно из нескольких диаметрально противоположных точек. 

   Ветер

   Если  ИК-контроль осуществляется на открытом воздухе, необходимо принимать во внимание возможность охлаждения ветром контролируемого  объекта (контактного соединения). Так, превышение температуры, измеренное при  скорости ветра 5 м/с, будет примерно в два раза ниже, нежели измеренное при скорости ветра 1 м/с. В диапазоне  скоростей 1-7 м/с справедлива формула

   

,                                               (8.2)

   где DТ₁ - превышение температуры при скорости ветра V₁;

   DТ₂ - то же при скорости ветра V₂.

   Измерения при скорости ветра выше 8 м/с рекомендуется не проводить.

   При пересчетах полученных значений превышения температуры можно помимо формулы  пользоваться коэффициентами коррекции (табл.8.2). 

   Таблица 8.2

 

   Следует отметить, что зачастую сила ветра  при ИК-диагностике бывает переменной, поэтому указанный пересчет может привести к дополнительным погрешностям. 

   Нагрузка

   Температура токоведущего узла (контактного соединения) зависит от нагрузки и прямо пропорциональна  квадрату тока, проходящего через  контролируемый участок:

   

,                    (8.3)

   где DT₁ - превышение температуры при токе I₁;

   DT₂ - то же при токе I₂.

   При необходимости пересчет желательно проводить от более высокой нагрузки к более низкой и при близких значениях токов (отличия на 20-30%). 

   Тепловая инерция

   При переменной токовой нагрузке приходится считаться с тепловой инерцией контролируемого  объекта.

   Так, тепловая постоянная времени для  контактных узлов аппаратов составляет порядка 20-30 мин, поэтому при определении  тока нагрузки по амперметру контролируемого  присоединения не следует учитывать  кратковременные "броски" тока, связанные  с коммутационными процессами или режимом работы потребителя. Тепловая постоянная для вентильных разрядников составляет порядка 6-8 ч, поэтому результаты измерения тепловизором только что поставленного под напряжение разрядника могут оказаться ошибочными. 

   Дождь и снег

   Дождь, туман, мокрый снег в значительной степени  охлаждают поверхность объекта, измеряемого с помощью ИК-прибора, и в определенной мере рассеивают инфракрасное излучение каплями воды; ИК-контроль допускается проводить при небольшом снегопаде с сухим снегом или легком моросящем дождике. 

   Магнитные поля

   При работе с ИК-приборами вблизи шин генераторного напряжения, реакторов и вообще в электроустановках с большими рабочими токами приходится сталкиваться с проблемой защиты ИК-прибора от влияния магнитного поля.

   Последнее вызывает искажение картины теплового  поля объекта на кинескопе тепловизора или нарушает работу радиационного пирометра. При наличии магнитных полей при проведении ИК-контроля рекомендуется:

   а) если токоведущие шины находятся  над головой оператора с тепловизором или пирометром или вблизи него, постараться, перемещаясь около контролируемого объекта, выбрать местоположение с минимальным влиянием магнитного поля;

   б) использовать объектив с меньшим  углом наблюдения (например, 7x7°), что  позволит осуществлять контроль за объектом с удаленного расстояния;

   в) при контроле с помощью тепловизора с оптико-механическим сканированием можно сканер расположить вблизи объекта, ВКУ с кинескопом, используя длинный кабель от сканера, вынести за пределы зоны влияния магнитного поля. 

   Тепловое отражение

   В ряде случаев, особенно при ИК-контроле токоведущих частей, расположенных в небольших замкнутых объемах, приходится сталкиваться с возможностью получения ошибочных результатов из-за теплового отражения от нагревательных элементов, ламп освещения, соседних фаз и др. (рис.8.2). 

   

 

   Рис.8.2. Влияние теплового отражения 

   Последнее проявляется при контроле токоведущей  части с малым коэффициентом  излучения, обладающей хорошей отражательной  способностью.

   В результате термографическая съемка может  показать горячую точку (пятно), хотя в действительности это просто тепловое отражение.

   Поэтому рекомендуется в подобных случаях  производить ИК-обследование объекта  под различными углами зрения и изменением местоположения оператора с ИК-прибором. При необходимости на время измерения отключается освещение объекта и т.п. 

   Нагрев  индукционными токами

   В токоведущих частях электроустановок, обтекаемых значительными токами (например, шины генераторного напряжения), зачастую наблюдаются нагревы, обусловленные  индукционными токами, циркулирующими в магнитных материалах. В качестве последних в токоведущих шинах могут быть пластины шинодержателей, крепежные болты, близко расположенные металлоконструкции и т.п. Нагревы от индукционных токов, если они расположены вблизи контактных соединений, могут создавать ложное впечатление о перегреве последних. 

   Влияние дальности ик-контроля

   Существенное  значение при ИК-контроле имеет расстояние до контролируемого объекта ввиду рассеяния и поглощения ИК-излучения в атмосфере за счет тумана, снега и других факторов.