termografii

Komentarze

Transkrypt

termografii
Opracowano we współpracy
Created
cooperation
z FlukeinCorporation
with
Corporation
orazFluke
The Snell
Group
and The Snell Group
Wprowadzenie do
termografii
AMERICAN TECHNICAL PUBLISHERS, INC.
ORLAND PARK, ILLINOIS 60467-5756
Introduction
to Thermography
Principles contains
procedures
commonly
practiced powszechnie
in industry andstosowane
Niniejsze
opracowanie
Wprowadzenie
do termografii
prezentuje
procedury
trade. Specific
procedures
vary with
each task and must
be performed
by asię
qualified
person. Forod zadania
wthe
przemyśle
i innych
aplikacjach
komercyjnych.
Procedury
te różnią
w zależności
safety,
always refer
to specific
manufacturer recommendations,
insurance regulations,
i maximum
mogą być
stosowane
przez
wykwalifikowany
personel. Aby zapewnić
najwyższy poziom
specific job site and
plant procedures,
applicable
federal, state,
and producenta,
local regulations,
and any authorbezpieczeństwa,
zawsze
przestrzegaj:
specjalnych
zaleceń
przepisów
bezpieczeństwa,
ity havingobowiązujących
jurisdiction. The material
contained
is intended
an educational
resource for the
user.
procedur
w danym
miejscu
pracy toi be
zakładzie
przemysłowym,
przepisów
prawa
Neither AmericanwTechnical
Publishers,
Inc.,regulacji
the Fluke wydawanych
Corporation, nor
The Snell
Group isorgana.
liable forZebrany tu
obowiązujących
danym kraju,
a także
przez
uprawnione
any claims,
losses,
or damages,
including
property
damage or
injury, incurred
by reliance
materiał
pełni
funkcję
edukacyjną.
Żadna
z organizacji
anipersonal
firm: American
Technical
Publishers, Inc.,
on Fluke
this information.
the
Corporation oraz The Snell Group nie bierze odpowiedzialności za żadne roszczenia, straty
lub uszkodzenia, włączając szkody majątkowe lub obrażenia osobiste powstałe wskutek wykorzystania
informacji zawartych w niniejszym materiale.
© 2009 przez American Technical Publishers, Inc., Fluke Corporation oraz The Snell Group.
Wszelkie prawa zastrzeżone.
© 2009 by American Technical Publishers, Inc., Fluke Corporation, and The Snell Group.
All Rights Reserved
1 2 3 4 5 6 7 8 9 – 09 – 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Wydrukowano w USA.
Printed in the United States of America
ISBN 978-0-8269-1535-1
Książka została wydrukowana na papierze w 30% odzyskanym z surowców wtórnych.
This book is printed on 30% recycled paper.
Introduction to
Wprowadzenie
do termografii
Thermography principles
SPIS TREŚCI
INTRODUCTION TO INFRARED
THERMOGRAPHY AND THERMAL IMAGERS
1
T
8
1
WPROWADZENIE DO TERMOGRAFII ORAZ KAMER TERMOWIZYJNYCH
• TERMOGRAFIA W PODCZERWIENI
• HISTORIA TECHNIKI W PODCZERWIENI
• ZASADA DZIAŁANIA KAMERY TERMOWIZYJNEJ
2
TERMOGRAFIA
– TRAFIONA
hermal
imagers
operateINWESTYCJA
based on infrared thermography principles. A
• ROZWIĄZYWANIE
thermal
imagerPROBLEMÓW
is used as a cost-saving, and often money-making, test
I SZKOLENIA
tool 3
for BEZPIECZEŃSTWO
troubleshooting,
maintenance and inspection of electrical systems,
• NIEZBĘDNE
KWALIFIKACJE
I CERTYFIKATY
KOMPETENCJI
mechanical
systems,
and building
envelopes.
12
• BEZPIECZEŃSTWO W MIEJSCU PRACY
• STANDARDY
I PISEMNE PROCEDURY KONTROLI the standard for the thermal inspection
Infrared
THermOgrapHy
of countless applications.
4 PRAKTYCZNE ZASTOSOWANIE TEORII
Infrared thermography is the science of
• PODSTAWY TERMODYNAMIKI
using electronic optical devices to detect
• RODZAJE PRZEPŁYWU CIEPŁA
and measure radiation and correlating that HIsTOry Of Infrared
• DOKŁADNOŚĆ POMIARU TEMPERATURY
to surface temperature. Radiation is the TeCHnOlOgy
5 PRZYKŁADOWE
movement
of heat thatOBRAZY
occursCIEPLNE
as radiant
6 (electromagnetic
ZASTOSOWANIA TERMOGRAFII
energy
waves) moves The derivation of “infrared” is “past red,”
ELEKTRYCZNE
without a• INSTALACJE
direct medium
of transfer. Mod- referring to the place this wavelength
• ELEKTROMECHANIKA
I MECHANIKA
ern infrared
thermography
is performed holds in the spectrum of electromagnetic
TECHNOLOGICZNE
by using• PROCESY
electronic
optical devices to de- radiation. The term “thermography” is de• DIAGNOSTYKA
BUDOWLANA
tect and measure
radiation
and correlate it rived from root words meaning “temperaMETODOLOGIA
TESTÓW
to the7surface
temperature
of the structure ture picture.” The roots of thermography
can be credited to the German astronomer
or equipment
being inspected.
• TERMOGRAFIA
PORÓWNAWCZA
Humans
have always
been able to Sir William Herschel who, in 1800, per• ODNIESIENIE
DO LINII BAZOWEJ
detect infrared
radiation. The nerve formed experiments with sunlight.
• TRENDY TERMICZNE
endings
in human
skin canORAZ
respond
8 ANALIZA,
RAPORTOWANIE
DOKUMENTOWANIE
to temperature
differences as little as
• ANALIZA KONTROLI
±0.009°C
(0.005°F).
ex• RAPORTOWANIE
ORAZAlthough
DOKUMENTOWANIE
tremely
sensitive,
human
nerve
endings
9 ŹRÓDŁA INFORMACJI O TERMOGRAFII
are poorly
designed
for nondestructive
• ŹRÓDŁA
INFORMACJI
thermal evaluation.
10example,
INNE TECHNOLOGIE POWIĄZANE
For
even if humans had the
WIZUALNE I SŁUCHOWE
thermal • KONTROLE
capabilities
of animals that can
• ANALIZA ELEKTRYCZNA
find warm-blooded prey in the dark, it
• WYKRYWANIE ULTRADŹWIĘKÓW W POWIETRZU
is probable
that better heat detection
• ANALIZA DRGAŃ
tools would still be needed. Because
SMARU
humans • ANALIZA
have physical
limitations in de- A thermal image of the residual heat
• ANALIZA ZUŻYCIA CZĄSTEK
tecting heat, mechanical and electronic transferred from a hand to the surface of
11INDEKS
devices
that are hypersensitive to heat a painted wall can be easily detected with
have been developed. These devices are a thermal imager.
1
17
26
42
52
56
58
60
62
Introduction to
Wprowadzenie
do termografii
Thermography principles
WPROWADZENIETO INFRARED
INTRODUCTION
THERMOGRAPHY AND THERMAL IMAGERS
T
Niniejsza publikacja została opracowana we współpracy z Fluke Corporation oraz The
hermal Jej
imagers
based onpodstawowych
infrared thermography
Snell Group.
celem operate
jest przekazanie
informacji principles.
dotyczącychAzasad
thermal
imager
is
used
as
a
cost-saving,
and
often
money-making,
test
działania kamer termowizyjnych oraz procedur związanych z jej użytkowaniem.
Kamery
tool for troubleshooting,
maintenance
and inspection
of electrical
systems,
termowizyjne
stały się nieocenionymi
przyrządami
diagnostycznymi
do usuwania
usterek
mechanical
systems,
building envelopes.
oraz
okresowych
prac and
konserwacyjnych
wykonywanych przez elektryków i techników
w przemyśle oraz aplikacjach komercyjnych. Przyrządy te, mające również kluczowe
standard for
the thermal
inspection
znaczenie
dla usługodawców,
wspomagająthe
diagnostykę
budowlaną
i procedury
testowe.
Infrared
THermOgrapHy
Wprowadzenie do termografii zawiera podstawową
o funkcjonowaniu oraz
of countless wiedzę
applications.
Infrared thermography
is the science of
zastosowaniach
kamer termowizyjnych.
using electronic optical devices to detect
and measure
radiation and correlating
Informacje
uzupełniające,
dotyczącethat
przyrządów
testowych,
rozwiązywania problemów,
HIsTOry
Of Infrared
to surface temperature.
is the
konserwacji
oraz zasadRadiation
stosowania
w budownictwie,
udostępnione
są przez Fluke
TeCHnOlOgy
movement ofnaheat
that occurs
as radiant
Corporation
stronach:
www.fluke.com/thermography,
The Snell Group na www.
derivationInc.
of “infrared”
“past red,”
energy (electromagnetic
waves) moves
thesnellgroup.com
oraz American
TechnicalThe
Publishers,
na stronieisgo2atp.com.
referring
to
the
place
this
wavelength
without a direct medium of transfer. ModWydawca
ern infrared thermography is performed holds in the spectrum of electromagnetic
by using electronic optical devices to de- radiation. The term “thermography” is detect and measure radiation and correlate it rived from root words meaning “temperato the surface temperature of the structure ture picture.” The roots of thermography
can be credited to the German astronomer
or equipment being inspected.
Humans have always been able to Sir William Herschel who, in 1800, perdetect infrared radiation. The nerve formed experiments with sunlight.
endings in human skin can respond
to temperature differences as little as
±0.009°C (0.005°F). Although extremely sensitive, human nerve endings
are poorly designed for nondestructive
thermal evaluation.
For example, even if humans had the
thermal capabilities of animals that can
find warm-blooded prey in the dark, it
is probable that better heat detection
tools would still be needed. Because
humans have physical limitations in de- A thermal image of the residual heat
tecting heat, mechanical and electronic transferred from a hand to the surface of
devices that are hypersensitive to heat a painted wall can be easily detected with
have been developed. These devices are a thermal imager.
1
Introduction to
Wprowadzenie
do termografii
Thermography principles
1
WPROWADZENIE DO TERMOGRAFII
ORAZ KAMERTO
TERMOWIZYJNYCH
INTRODUCTION
INFRARED
Introduction
to
Thermography
principles
unkcjonowanie kamer
termowizyjnych
opiera się na wykorzystaniu
techniki
THERMOGRAPHY
AND
IMAGERS
F termografii. Przyrządy te stosowaneTHERMAL
są do rozwiązywania problemów,
T
konserwacji i sprawdzania układów elektrycznych, mechanicznych oraz
zewnętrznej
budynków.
Przyczyniają
do znacznej principles.
redukcji kosztów,
hermal struktury
imagers operate
based
on infraredsię
thermography
A
a nawet
pozwalają
wypracować
zysk.
WPROWADZENIE
DO
TERMOGRAFII
ORAZ
KAMER
thermal imager is used as a cost-saving, and often money-making,
test
INTRODUCTION TO INFRARED
TERMOWIZYJNYCH
tool for troubleshooting,
maintenance andHISTORIA
inspection
of electrical systems,
TERMOGRAFIA
W PODCZERWIENI
BADAŃ
THERMOGRAPHY
AND
THERMAL
mechanical systems,
and buildingpolega
envelopes.
Termografia
w podczerwieni
W PODCZERWIENI IMAGERS
na
rejestrowaniu
elektronicznymi Pojęcie
„podczerwieni”
odnosi
się
for thejego
thermal
inspection
przyrządami
optycznymi
temperatur thedostandard
Infraredhermal
THermOgrapHy
klasyfikacji
pasma
w
widmie
imagers operate based on infrared thermography principles. A
powierzchni
mierzonego
obiektu of promieniowania
countless applications.
thermal imager
used as
money-making, test
Infrared
thermography
the is
science
of a cost-saving, and often elektromagnetycznego
przez pomiary jego is promieniowania.
„poniżej
czerwonego”.
Pojęcie „termografia”
tool for optical
troubleshooting,
maintenance
and inspection
of electrical
systems,
using
electronic
devices
to
detect
Promieniowanie to strumień cząstek lub pochodzi z języka greckiego i oznacza
mechanical
systems,
and building
envelopes.
and
measure
radiation
and
correlating
that
fal wysyłanych przez ciało, przenoszących HIsTOry
Of Infrared
„obraz temperatury”.
Początków termografii
to surface(fale
temperature.
Radiation is thebez TeCHnOlOgy
energię
elektromagnetyczne)
można
upatrywać
w
1800,
kiedy to
the standard for the roku
thermal
inspection
Infrared
movement
of heat(materialnego)
that THermOgrapHy
occurs as radiant
bezpośredniego
środka niemiecki astronom Sir William Herschel
of countless
applications.
derivation
of “infrared”
is “past red,”
energy (electromagnetic
waves)
moves
przekazu.
Współczesna
Infrared
thermography
istermografia
the
scienceThe
ofprzeprowadził
serię eksperymentów ze
referring
to
the
place
this
wykorzystuje
specjalne
przyrządy
without ausing
directelectronic
medium optical
of transfer.
Moddevices
to do
detectświatłem słonecznym. wavelength
holds
inPrzepuścił
the spectrum
electromagnetic
wykrywania
i pomiarów
promieniowania
and measure
radiation
correlating that
ern infrared
thermography
isand
performed
HIsTOry
onof
promienie
słoneczne
Of
Infrared
radiation.
The
term
“thermography”
is depodczerwonego.
Intensywność
surface temperature.
Radiation
by usingtoelectronic
optical devices
to de- is the
przez
pryzmat i sprawdził temperaturę
TeCHnOlOgy
rived
from root wordsbarw
meaning
“temperapromieniowania
zależy
od correlate
wysokości
movement
of heat and
that
occurs
as itradiant
poszczególnych
widma
przy użyciu
tect and measure
radiation
The
derivation
of
“infrared”
is “pastHerschel
red,”
temperatur
występujących
na
powierzchni
ture
picture.”
The
roots
of
thermography
energy
(electromagnetic
waves)
moves
czułego termometru rtęciowego.
to the surface temperature of the structure
referring
to
the
place
this
wavelength
badanego
obiektu
lub
przedmiotu.
without
a
direct
medium
of
transfer.
Modcan
be
credited
to
the
German
astronomer
zauważył, że poza strefą widzialnego
or equipment being inspected.
holds inHerschel
the spectrum
Humans
Promieniowanie
podczerwone,
mimo
ern infrared
thermography
is performed
William
who,ofinelectromagnetic
1800,
perczyli
„poniżej
czerwonego”,
have always
been able
to Sirwidma,
radiation.
The
term
“thermography”
is deże niewidzialne
dla
ludzi, jest
wyczuwalne
by
using
electronic
optical
devices
to
detemperatura
wzrasta.
experiments
with sunlight.
detect infrared radiation. The nerve formed
przez
nasze
ciało.
Zakończenia
tect
and measure
radiation
and correlate it rived from root words meaning “temperaendings in human skin can respond
ture picture.” The roots of thermography
nerwowetowtheskórze
są czułe of
nawet
na
surface temperature
the structure
Kamera
termowizyjna
w postaci
obrazu
to temperature
differences as
little asjuż
can be credited
to the German
astronomer
małe
różnice
temperatur.
Reagują
or equipment
being inspected.
termicznego. rejestruje nawet pozostałości
±0.009°C
(0.005°F).
Although
exo
o
Sir William
Herschel who, in 1800, perna zmianę Humans
± 0,009have
C (0,005
F).been
Jednak
always
able to ciepła
dłoni po dotknięciu powierzchni
tremely
sensitive,
human
nerveże
endings
formed experiments
ściany. with sunlight.
ich
wysoka
czułość
sprawia,
analiza
detect
infrared
radiation.
The
nerve pomalowanej
are poorly
for nondestructive
termiczna
tądesigned
metodą
nie
należy
endings
in human
skin do
canbadań
respond
thermal to
evaluation.
bezinwazyjnych.
temperature differences as little as
example,
even
if przez
humansAlthough
had the ex For
Nawet
posiadane
drapieżniki
±0.009°C
(0.005°F).
thermal tremely
capabilities
of animals
that
can
zdolności
do wykrywania
ciepła
swoich
sensitive,
human
nerve
endings
ofiar
mogą
się równać
z możliwościami
find nie
warm-blooded
prey in
thenondestructive
dark, it
are poorly
designed
for
specjalistycznych
detektorów
thermal
is probable
thatevaluation.
better heatpodczerwieni.
detection
Ze
względu
na
ograniczenia
organizmu
For
example,
even
if
had the
tools would still be needed. humans
Because
człowieka
w
zakresie
wykrywania
ciepła,
thermal
capabilities
of
animals
that
A thermal image of the residual heat
humans have physical limitations in de- can
powstały
liczne
przyrządy and
do
precyzyjnych
find
warm-blooded
prey
in the dark,transferred
it
from a hand to the surface of
tecting heat,
mechanical
electronic
pomiarów
promieniowania
przyrządy,
is
probable
that
better
heat
detection
devices that are hypersensitive to heat a painted wall can be easily detected with
których stosowanie
sięneeded.
standardem
tools
would stało
still
be
Because
a thermal imager.
have been
developed.
These
devices
are
w badaniach
termicznych
w niezliczonych
humans
have physical
limitations in de- A thermal image of the residual heat
dziedzinach
życia.
tecting
heat, mechanical and electronic transferred from a hand to the surface of
a painted wall can be easily detected with
1
devices that are hypersensitive to 1heat
have been developed. These devices are a thermal imager.
T
WSTĘP DO TECHNIKI
Chapter 1 — Introduction
to InfraredTERMOGRAFII
Thermography and Thermal Imagers
3
Rys. 1–1. Kamera termowizyjna to przyrząd służący do bezdotykowych pomiarów, obrazujący emisję
promieniowania podczerwonego.
Thermal Imagers
Kamery termowizyjne
138.2
THERMAL IMAGER
130
138.2
120
130
120
110
110
100
Ti25
90
IR FUSION
TECHNOLOGY
100
80
72.2
90
F1
F2
F3
80
72.2
URZĄDZENIE
EQUIPMENT
ZOBRAZOWANE
HEAT PATTERN
PROMIENIOWANIE
DETECTED IN
EQUIPMENT
URZĄDZENIA
ODLEGŁOŚĆ
OPEN SPACE
BETWEEN
MIĘDZY
KAMERĄ
THERMAL
TERMOWIZYJNĄ
IMAGER AND
A URZĄDZENIEM
EQUIPMENT
MIERZONYM
KAMERA
TERMOWIZYJNA
THERMAL
IMAGER
Figure 1-1. A thermal imager is a device that detects heat patterns in the infraredwavelength spectrum without making direct contact with equipment.
temperatury, a nie różnicy potencjałów.
W 1840 roku syn Sir Williama Herschela,
systems
were
lightweight,
portable, and
Sir John
Herschel
wygenerował
pierwszy
operable
without
cooling.
obraz termiczny ewaporografem. Obraz
late 1980s,
a new device
knownstopnia
tenIn the
powstał
w wyniku
różnego
as
a
focal-plane
array
(FPA)
was
released
parowania cienkiej warstwy oleju i odbicia
from
theświatła.
military into the commercial
od niej
marketplace. A focal-plane array (FPA) is
anWarto
image-sensing
device consisting of an
wiedzieć...
array
(typically
rectangular)
infraredPierwsze modele kameroftermowizyjnych
sensing
detectors
at
the
focal
plane
ofczarnoa
wyświetlały obrazy termiczne na
lens.
See
Figure
1-2.
białych lampach kineskopowych (CRT).
This was a significant
improvementtaśma
Rejestrowanie
ciągłe umożliwiała
over
original
scanned
detectors
and the
fotograficzna lub magnetyczna.
result was an increase in image quality
and
resolution.
Typical arrays
spatial
Kamera
termowizyjna
to on
przyrząd
modern
thermal
imagers
have
pixels
that
służący do pomiarów bezdotykowych,
range
from 16 × 16emisję
to 640 × 480.
A pixel,
obrazujący
promieniowania
in
this
sense,
is
the
smallest
independent
podczerwonego (rys. 1–1). Pierwsze modele
element
an FPA that can detect
kamer oftermowizyjnych
były infrared
znane, jako
energy.
For
specialized
applications,
ar- 1916–
detektory fotoprzewodzące. W latach
rays
are
available
with
pixels
in
excess
of
1918, amerykański wynalazca, Theodore
1000
×
1000.
The
first
number
represents
Case
przeprowadzał
eksperymenty
the
of vertical
columns while the aby
z number
detektorami
fotoprzewodzącymi,
wygenerować sygnał w bezpośredniej
interakcji z fotonami, zamiast nagrzewania.
W rezultacie powstał szybszy i bardziej
czuły detektor fotoprzewodzący.
Odkryty przez niego obszar „ciemnego
promieniowania” stanowi przedział widma
Thermal imaging systems
in the
1970s
elektromagnetycznego,
obecnie
znanego
durable and reliable but
the quality of
jako were
promieniowanie
podczerwone,
the images was
poor compared
to modern
rozpoznane
jako
promieniowanie
thermal imagers. By the beginning of the
elektromagnetyczne.
1980s,
imagingniemiecki
was being widely
20
latthermal
później
fizyk,
used forSeebeck
medical purposes,
Thomas
odkryłin mainstream
zjawisko
industry, and for
termoelektryczne,
co building
z kolei inspections.
przyczyniło
Thermal
imaging systems
were calibrated
się do
wynalezienia
pierwszej
wersji
to produce
fully radiometric images,
that
termopary
„thermomultiplier”
w so1829
temperatures
couldLeopoldo
be mearoku radiometric
przez włoskiego
fizyka
anywhere
in theprostego
image. A radiometric
Nobili.sured
Działanie
tego
przyrządu
image is aopiera
thermal się
imagena
that zjawisku
contains
dotykowego
temperature
measurement
calculations
for
powstawania
różnicy
potencjałów
między
various
points within themetalami
image.
dwoma
odmiennymi
pod
thermal Współpracownik
imager coolers
wpływemReliable
temperatury.
refined to replace
the compressed
fizyka,wereMacedonio
Melloni
wkrótce
or liquefied
gas that
had been
used to
udoskonalił
prototyp
termopary.
Zbudował
cool thermal
Less
expensive,
termostos
(zestaw imagers.
szeregowo
połączonych
tube-based, pyroelectric
vidiconna(PEV)
termoelementów)
i tak skupił
nim
thermal imaging
systems
depromieniowanie
cieplne,
że were
mógł also
wykryć
widely produced.
ciepłoveloped
ciała z and
odległości
9,1 m. Although
radiometric,
PEV thermalastronom
imaging
Wnot1880
roku, amerykański
Samuel Langley zarejestrował ciepło ciała
krowy z odległości 304 m przy użyciu
bolometru. Bolometr mierzy zmianę
rezystancji elektrycznej pod wpływem
2
horizontal rows displayed on the screen.
For example, an array of 160 × 120 is
equal to 19,200 total pixels (160 pixels ×
Rys. 1–2. Detektor typu FPA zbudowany jest
120
pixels = 19,200 total pixels).
z matrycy (zwykle prostokątnej) detektorów
The development
of FPA
podczerwieni
umieszczonych
na technology
płaszczyźnie
WSTĘP DO TERMOGRAFII
W latach 40. i 50. nastąpił dynamiczny
rozwój termografii, znajdującej coraz
więcej zastosowań w wojsku. Niemieccy
naukowcy
odkryli,
że
schładzanie
detektorów fotoprzewodzących zwiększa
efektywność ich pracy.
Wraz z początkiem lat 60. termografia
stała się ogólnodostępna. Pomimo tego,
że pierwsze kamery termowizyjne były
mało skuteczne, powolne i posiadały
niską rozdzielczość, to jednak znalazły
zastosowanie w przemyśle, m.in.: w testach
elektrycznych
systemów
przekładni
i rozdzielnic. Dalsze udoskonalania
w latach 70. w aplikacjach wojskowych
przyczyniły się do powstania pierwszych
przenośnych układów do diagnostyki
budowlanej i bezinwazyjnego testowania
materiałów.
Kamery termowizyjne z lat 70. były już
bardziej niezawodne i solidnie wykonane,
jednak jakość obrazów w porównaniu
z obrazami współczesnych przyrządów
pozostawiała wiele do życzenia. Na
początku lat 80. termografię zaczęto
stosować
w
medycynie,
głównych
gałęziach przemysłu oraz diagnostyce
budowlanej.
Przyrządy
kalibrowano,
aby generowały w pełni radiometryczne
obrazy, umożliwiając pomiary temperatur
radiometrycznych w dowolnym ich punkcie.
Obraz radiometryczny to obraz termiczny
z obliczonymi wartościami temperatur
w poszczególnych jego punktach.
Udoskonalone niezawodne systemy
chłodzenia kamer termowizyjnych zastąpiły
stosowanie sprężonego lub skroplonego
gazu, jako chłodziwa. Opracowano również
i zaczęto produkować na szeroką skalę
tańsze kamery termowizyjne, bazujące
na lampie elektronowej z wbudowanym
widikonem piroelektrycznym (PEV). Brak
analizy radiometrycznej w kamerach PEV
rekompensowała lekkość, małe wymiary
i optymalna praca bez potrzeby chłodzenia.
ogniskowej soczewki.
Focal Plane Arrays
Detektory typu FPA
PLASTIKOWA
PLASTIC OBUDOWA
FRAME
KABEL
CZUJNIKA
SENSOR
WIRE
CZUJNIK
SENSOR
Ti25
IR FUSION
TECHNOLOGY
OPTIC
SOCZEWKA
LENS
decade an
creased. Fu
software fo
tremendou
available, m
software to
writing. R
and sent e
or preserve
a PDF, and
digital stor
THerm
OperaT
It is useful
of how the
because it i
SENSOR
KABEL
WIRE
CZUJNIKA
mographer
of the equi
KAMERA TERMOWIZYJNA
THERMAL
IMAGER
accurate de
problems. T
Figure 1-2. A focal-plane array (FPA) is is to detect
anPod
koniec lat 80.
wojsko
udostępniło
image-sensing
device
consisting
of an
by the targ
doarray
użytku
publicznego
detektor
(typically rectangular) of light-sensingtypu
FPA.
pixelsDetektor
at the focal typu
plane ofFPA
a lens.zbudowanyan object
jest z matrycy (zwykle prostokątnej)imager.
utilizing various detectors has increased
detektorów podczerwieni umieszczonych Infrared
since the year 2000. A long-wave thermal
na płaszczyźnie ogniskowej soczewkimal imager
imager is a thermal imager that detects in- in a respon
(rys. 1–2).
frared energy in a wavelength band that is electrical re
Przyrząd ten znacząco wpłynął na
between 8 µm and 15 µm. A micron (µm)
rozwój termografii wykorzystującej detektorytronics in t
is a unit of length measurement equal to
skanujące. W szczególności wpłynął nasignal prod
one-thousandth of a millimeter (0.001 m).
jakość obrazu i rozdzielczość przestrzenną.converted i
A mid-wave thermal imager is a thermal
Typowe matryce współczesnych kamergram) on a
imager that detects infrared energy in a
termowizyjnych składają się z 16 x 16 doan image of
wavelength band that is between 2.5 µm
640 x 480 pikseli. W termografii pikselonto a disp
and 6 µm. Both long- and mid-wave theroznacza najmniejszy, niezależny punkttones corre
mal imaging systems are now available in
detektora typu FPA, zdolny do wykrywaniared radiatio
fully radiometric versions, often with image In this sim
promieniowania
podczerwonego.
fusion and thermal sensitivities of 0.05°C
W określonych zastosowaniach, matryceis able to
(0.09°F)się
orzless.
składają
1000 x 1000 pikseli. Pierwszaresponds to
The
cost
of
systems
has dropped
liczba określa these
liczbę
kolumn,
a drugathe surface
wyświetlanych wierszy. Na przykład
matryca 160 x 120 składa się z 19200
pikseli (160 pikseli x 120 pikseli = 19200
pikseli).
3
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Chapter 1 — Introduction to Infrared Thermography and Thermal Imagers
Fot. 1–1. Pomiary kamerą termowizyjną, która
obrazuje promieniowanie podczerwone emitowane
przez mierzony obiekt.
Targets
Pomiar
urządzenia
KAMERA
THERMAL
TERMOWIZYJNA
IMAGER
MIERZONY
TARGET
OBIEKT
5
analizę i dokumentowanie wyników.
Umożliwia ono szybkie wygenerowanie
raportu i przesłanie w formie elektronicznej
lub zapisanie w formacie PDF na dowolnym
nośniku pamięci.
Termogram jest to obraz mierzonego obiektu
elektronicznie
przetworzony
do wyświetlania,
Chapter 1 — Introduction to Infrared
Thermography
and Thermal
Imagers 5
który poprzez skalę kolorów przedstawia
rozkład temperatur na jego powierzchni.
Targets
THERMAL
IMAGER
TARGET
A thermogram is electronically processed
onto a display screen where different
color tones correspond to the distribution
of infrared radiation over the surface of
a target.
Lenses. Thermal imagers have at least
one lens.
An imager lens
takes infrared
A thermogram
is electronically
processed
radiation
andafocuses
it on
an infrared
deZASADA
DZIAŁANIA
KAMERY
onto
display
screen
where
different
tector.
The
detector
responds and
creates
color
tones correspond
to the
distribution
TERMOWIZYJNEJ
(thermal)
or thermoof infrared
radiation
over
the surface
of
Zapoznanie
się image
z zasadami
działania
1-3. Azapoczątkował
target is an object
to be an electronic
Figure
Rok 2000
intensywny
gram.
The
lens obrazowania
on a thermal imager
is
a
target.
inspected
with
a
thermal
imager.
The
systemów
termicznego
oraz
rozwój technologii FPA, co zaowocowało
to collect and focus
the incoming
purpose of a thermal imager is to detect usedograniczeniami
kamer
termowizyjnych
projektami wielu detektorów. Długofalowa
radiation
the detector.
The bowiem
the infrared radiation given off by the infrared
z nimion
pracę.
Umożliwiają
kamera
termowizyjna
wykrywa ułatwia
Lenses.
Thermal imagers
have at least
target.
lenses
of
most long-wave
thermal
imagto
wykrywanie
i
analizę
wielu
potencjalnych
promieniowanie podczerwone
w DETECTS
paśmie
lens.
imager lens
takes
infrared
THERMAL IMAGER
ers are one
made
of An
germanium
(Ge).
Thin
Kamera
termowizyjna
RADIATION
o długości od 8 μmINFRARED
do15 μm.
Mikron (μm) nieprawidłowości.
radiation
and
focuses
it
on
an
infrared
delayers of antireflection
coatings improve
GIVEN OFF BY TARGET
promieniowanie
podczerwone
to jedna tysięczna milimetra (0,001m). wykrywa
tector.
The
detector
responds
and
creates
transmission of przez
the lenses.
mierzony obiekt (fot. 1–1).
Krótkofalowa
kamera
termowizyna emitowane
an electronic (thermal) image or thermoFigure 1-3. A target is an object to beMierzonym
obiektem
może być przedmiot,
Thermal
Imager
Components
wykrywa
promieniowanie
podczerwone
gram. The lens on a thermal imager is
inspected
with a thermal
imager. Thebudynek
lub
inne
urządzenie
wybrane do
w Typical
paśmie
od 2,5 do imager
6 of
μm.
Oba
used to collect and focus the incoming
purpose
of
a μm
thermal
is to
detect
thermal
imagers
consist
sevTECH-TIP
sprawdzenia
kamerą
termowizyjną.
rodzaje
kamer
termowizyjnych
są obecnie
radiation on the detector. The
the infrared
radiation
given
off
eral common
components
including
the by the infrared
Układ
optyczny
kamery skupia
dostępnetarget.
w pełnej radiometrycznej wersji, Because
of theofongoing
need to conserve
lenses
most long-wave
thermal imaglens, lens cover, display, detector and
promieniowanie
podczerwone
na
government
często z funkcją nakładania się obrazów energy,
ersmunicipalities
are made ofand
germanium
(Ge). Thin
processing
electronics,
controls,
data
detektorze,
który
zamienia
je
na
sygnał
o
o
use of
infrared
aerial scans
made improve
i o czułości termicznej 0,05 C (0,09 F) lub agencies
layers
antireflection
coatings
elektryczny
(zmiana
lub
from
adaptations to military
aerial napięcia
storage devices and data processing
mniejszej.
transmission of the lenses.thermal
maps.
The
purpose
of
these
scans
is
rezystancji
elektrycznej)
odbierany
przez
and report
software.
These
W
ciągu generation
ostatnich 10
lat, ceny
kamer
toelektroniczne
provide communities,
and Następnie
Thermal
Imager
Components
układyresidents,
przyrządu.
components
can vary
depending
on the
zmalały
przynajmniej
dziesięciokrotnie,
businesses
with
information
regarding na obraz
sygnał
jest
przekształcany
Typical
imagersimaging
consist
of sevprzy
jakości.
type jednoczesnej
and
modelthermal
of thepoprawie
thermal
thetermiczny
loss TECH-TIP
of heat in(termogram)
their buildings. i wyświetlany
Ponadto
dostępne
jest
już
zaawansowane
eral
common
components
including
the
system. See Figure 1-4.
of the ongoing
need to conserve
przezBecause
przyrząd.
Termogram
jest to
oprogramowanie
do display,
przetwarzania
lens, lens cover,
detector and
energy,
municipalities
and government
obraz
mierzonego
obiektu
elektronicznie
obrazów. processing
Prawie wszystkie
dostępne
electronics,
controls,nadata
agencies use infrared
aerial scans madeskala
przetworzony
do wyświetlania,
rynku kamery
termowizyjne
sprzedawane
from obrazuje
adaptations rozkład
to militarytemperatur
aerial ther- na
storage devices and data processingkolorów
są z oprogramowaniem, ułatwiającym
mal
maps.
The
purpose
of
these
scans is
and report generation software. These
to provide communities, residents, and
components can vary depending on the
4
businesses with information regarding
type and model of the thermal imaging
the loss of heat in their buildings.
KAMERA TERMOWIZYJNA WYKRYWA
PROMIENIOWANIE
PODCZERWONE
THERMAL IMAGER
DETECTS
EMITOWANE
PRZEZRADIATION
MIERZONY
INFRARED
OBIEKT. GIVEN OFF BY TARGET
6
WSTĘP DO TERMOGRAFII
INTRODUCTION TO THERMOGRAPHY PRINCIPLES
Fot. 1–2. Standardowe kamery termowizyjne składają się z: obiektywu, przesłony obiektywu, wyświetlacza,
przycisków sterujących oraz uchwytu z paskiem na rękę.
Thermal
Imagers
Kamery
termowizyjne
PRZESŁONA
OBIEKTYWU
LENS COVER
OBIEKTYW
LENS
WYŚWIETLACZ
DISPLAY
PRZYCISKI
STERUJĄCE
CONTROLS
TRIGGER
WYZWALACZ
CONTROL
KAMERA
TERMOWIZYNA
THERMAL IMAGER
UCHWYT
KAMERY
HANDLE WITH
Z PASKIEM
NA
HAND STRAP
RĘKĘ
Figure 1-4. Typical thermal imagers have several common components including the
lens cover, Dzięki
display, controls,
and handle
with hand strap.
jego lens,
powierzchni.
tej metodzie
odbierania
i skupiania promieniowania
można stworzyć obraz rejestrujący moc
promieniowania powierzchni mierzonego
obiektu.
podczerwonego na detektorze. Obiektywy
kamer długofalowych wykonane są
zDisplays.
germanu
(Ge).
warstwy
A thermal
imageCienkie
is displayed
odblaskowe
polepszają
jakość view
transmisji
on a liquid crystal
display (LCD)
obiektywu.
screen located on a thermal imager. The
LCD view screen must be large and bright
enough
be easily viewed under the diWartotowiedzieć...
verse
lighting
in
Rosnąca conditions
potrzebaencountered
oszczędzania
various
field
locations.
A
display
will
also
energii zapoczątkowała wdrażanie
often
provide
information
as battery
przez
władze
lokalne isuch
agencje
rządowe
charge,
date,
time,
target
temperature
(in
powietrznych
systemów
detekcji
°F,podczerwieni,
°C, or °K), visible
light
image,
and
które początkowo amiały
color
spectrum
key
related to the
temperazastosowanie wojskowe
przy
tworzeniu
ture.
See
Figure
1-5.
map termicznych. Informacje o stratach
ciepła budynków
uzyskane
w wyniku
Detector
and Processing
Electronics.
pomiarów
systemami
skanującymi
Detector and processing electronics
sąusedprzydatne
dla administratorów
are
to process infrared
energy into
budynków,
a
także
właścicieli
przedsiębiorstw.
Budowa kamery termowizyjnej
Standardowa kamera termowizyjna składa
się z takich elementów, jak: obiektyw,
przesłona obiektywu, wyświetlacz, detektor,
układy elektroniczne, przyciski sterujące,
nośniki pamięci oraz oprogramowanie
dokumentujące i analizujące wyniki
pomiarów. Kamery różnią się w zależności
od rodzaju i modelu (fot. 1–2).
Obiektywy
Thermal imagers typically have a carKamery
posiadają
co
ryingtermowizyjne
case to house the
instrument,
najmniej
jeden
software,
and obiektyw,
other relevantrejestrujący
equipment
promieniowanie
podczerwone, a następnie
for field usage.
skupia je na detektorze podczerwieni.
W
efekcie
detektor
przetwarza
promieniowanie na obraz termiczny, czyli
termogram. Obiektyw kamery służy do
5
from the target is focused on the detector,
which is typically an electronic semiconWSTĘP DO TERMOGRAFII
LENS
ductor material. The thermal radiation
produces a measurable response from the
Wyświetlacze
Przyciski sterujące
detector. This response
is processed
Termogram
pokazywany
jestelec- na Aby podnieść jakość wyświetlanego obrazu
tronically within
the thermal imager(LCD)
to
wyświetlaczu
ciekłokrystalicznym
termicznego, zmienia się odpowiednie
TRIGGER
produce a thermal
image termowizyjnej.
on the display
wbudowanym
w kamerze
ustawienia parametrów elektronicznych
CONTROL
screen of the thermal imager.
przyciskami sterującymi. Ustawia się
Rys. 1–3. Termogram widoczny na wyświetlaczu
kamery termowizyjnej.
w ten sposób zmienne: zakres temperatury,
zakres i poziom termiczny, palety kolorów
oraz stopień nałożenia obrazów. Można
również dopasować ustawienia emisyjności
THERMAL
IMAGER
i odbijanej temperatury otoczenia
(fot. 1–3).
Displays
Wyświetlacz
KAMERA
THERMAL
TERMOWIZYJNA
IMAGER
WYŚWIETLACZ
CIEKOKRYSTALICZNY
LCDLIQUID CRYSTAL
THERMAL IMAGER
W
zestawie
z kamerą
termowizyjną
jest several com
Figure
1-4. Typical
thermal
imagers have
przeważnie
skrzynka
bezpiecznego
lens, lens cover,
display,docontrols,
and handle with han
przenoszenia oraz przechowywania przyrządu,
oprogramowanie, a także inne akcesoria
CONTROLS kamery
USED TO
przydatne w użytkowaniu
w terenie.
DISPLAY (LCD)
F1
F2
OPERATE IMAGER
AND ADJUST
SETTINGS
F3
OBRAZ
THERMAL
TERMICZNY
IMAGE
Figure 1-5. A thermal image is displayed
Displays.
on a liqui
screen loc
LCD view
enough to
verse ligh
various fie
often prov
charge, da
°F, °C, or
color spec
ture. See F
Thermal imagers typically have a cara liquid crystal
(LCD) located
Zeon względu
na display
różnorodne
warunki Nośniki pamięci
Figure rying
1-6. With
adjustments
casecontrols,
to
house
the instrument,
on the thermalnapotykane
imager.
oświetlenia
w
trakciecan Elektroniczne
pliki,
zawierające
cyfroweDetector
be software,
made to important
variables
such
and
other
relevant
equipment
Detector
pomiarów w terenie, ekran musi byćas temperature
obrazy termiczne
i powiązane
range, thermal
span and z nimi
for
field
usage.
are used t
odpowiednich
wymiarów
i
dostatecznie
dane,
zapisywane
and other
settings. są na różnego rodzaju
Controls. Various electronic adjustments level,
jasny.
Wyświetlacz
pokazuje
również
kartach pamięci lub innych nośnikach.
can be made with controls to refine a
informacje
dotyczące
stanu baterii,
datę, Wiele kamer termowizyjnych umożliwia
thermal image
on the display.
Electronic
godzinę,
temperaturę
mierzonego
obiektuData
również
dodatkowej
Storagezarejestrowane
Devices. Electronic
digi- notatki
adjustments
can be made
to variables such
o
o
F,temperature
C lub oK), range,
obraz thermal
widzialnego
(w as
głosowej
lub thermal
tekstowej,
a także
containing
images
and obrazu
span światła
and tal files
oraz
skalę
odpowiadającą
wartościassociated
zarejestrowanego
wbudowaną
kamerą.
data are stored
on different
level,
colorbarw
palettes,
and image fusion.
temperatury
(rys.
Adjustments
can1–3).
often also be made to types of electronic memory cards or
Oprogramowanie
dokumentujące
and transfer devices. Many
inthe emissivity and reflected background storage
Detektor
i układy
elektroniczne
i analizujące
wyniki
pomiarów
frared
imaging systems
also
allow for
temperature.
See Figure
1-6.
Detektor i układy elektroniczne przetwarzają Oprogramowanie najnowszych kamer
promieniowanie podczerwone na inne termowizyjnych posiada szeroki wachlarz
wielkości fizyczne. Promieniowanie cieplne funkcji, jednocześnie pozostając prostym
emitowane przez mierzony obiekt jest w obsłudze. Cyfrowe obrazy termiczne
skupiane na detektorze, zazwyczaj i obrazy widzialne po skopiowaniu
będącym także
półprzewodnikiem. do
komputera
można
wyświetlać,
Następnie
detektor
zamienia używając różnych palet barw. Można
promieniowanie na wielkości mierzalne, również zmieniać wszystkie parametry
które
elektronicznie
przetworzone radiometryczne oraz funkcje analizujące.
wyświetlane są, jako obrazy termiczne.
6
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Przetworzone obrazy umieszczane są
następnie w szablonie raportu i drukowane,
bądź zapisywane, lub przesyłane dalej
drogą elektroniczną.
uction to Infrared Thermography and Thermal Imagers
radiation
detector,
semiconradiation
e from the
ssed elecmager to
e display
7
Fot. 1–3. Przyciskami sterującymi ustawisz
zmienne: zakres temperatury, zakres i poziom
termiczny oraz inne.
Controls
Przyciski sterujące
CRYSTAL
AY (LCD)
PRZYCISKI
CONTROLS USED
TO
STERUJĄCE
KAMERĄ
I OPERATE
SŁUŻĄCE IMAGER
DO
AND ADJUST
REGULACJI
JEJ
SETTINGS
USTAWIEŃ
ERMAL
AGE
displayed
D) located
justments
refine a
Electronic
ables such
span and
e fusion.
made to
ckground
Figure 1-6. With controls, adjustments
can be made to important variables such
as temperature range, thermal span and
level, and other settings.
Data Storage Devices. Electronic digital files containing thermal images and
associated data are stored on different
types of electronic memory cards or
storage and transfer devices. Many infrared imaging systems also allow for
7
Introduction to
Wprowadzenie
do termografii
Thermography principles
2
10 –INTRODUCTION
THERMOGRAPHY PRINCIPL
TERMOGRAFIA
TRAFIONATO
INWESTYCJA
INTRODUCTION TO INFRARED
THERMOGRAPHY AND THERMAL
IMAGERS
Thermal Signatures
P
omiary kamerą termowizyjną znalazły zastosowanie w wielu funkcjach
krytycznych aplikacji komercyjnych oraz przemysłowych. Umożliwiają
hermal techniczną,
imagers operate
based onurządzeń,
infrared thermography
principles.
A
diagnostykę
konserwację
a także weryfikację
zewnętrznej
struktury
budynków.
uważane
są zamoney-making,
stosunkowo kosztowne
thermal
imager Kamery
is used termowizyjne
as a cost-saving,
and often
test
przyrządy.
Jednak inwestując
w ich zakup
i używając
do doraźnych
oraz
okresowych
tool for troubleshooting,
maintenance
and
inspection
of electrical
systems,
napraw,
redukujesz
koszty
i
czas
przestoju
maszyn.
mechanical systems, and building envelopes.
T
AB
thetermowizyjną,
standard for the
thermal
inspectionmożna
to na
jego podstawie
of
countless
applications.
stwierdzić czy wymagana jest dalsza analiza.
Termografia
w podczerwieni
pełni ważną
Infrared thermography
is the science
of
Na przykład można szybko skontrolować
funkcję
przy
usuwaniu
usterek
w
aplikacjach
using electronic optical devices to detect
silnik elektryczny i wykryć ewentualną
komercyjnych
oraz
przemysłowych.
and measure radiation and correlating that HIsTOry
Of Infrared
usterkę łożysk
lub sprzęgła. Smarowanie
Nieprawidłowa
praca
urządzeń
lub
jej
to surface temperature. Radiation is the TeCHnOlOgy
wczesne oznaki, nasuwają natychmiast łożyska, którego temperatura jest znacznie
movement of heat that occurs as radiant
wyższa
od of
temperatury
pytania o ich stan. Zlokalizowanie usterki The
derivation
“infrared” isobudowy
“past red,”silnika,
energy (electromagnetic waves) moves
prawdopodobnie
jest
niewłaściwe
nie sprawia problemu, jeżeli jest ona referring
to the place this wavelength lub
without a direct medium of transfer. Modnadmierne. Na nieprawidłowe ustawienie
sygnalizowana w czytelny sposób, np. za holds
in the spectrum of electromagnetic
ern infrared
thermography
performed
wskazuje również wyższa temperatura
pomocą
wibracji,
sygnału isdźwiękowego
radiation.
The
term
is deFigure
2-1.
The“thermography”
thermal signatures
of operating equipm
by
using
electronic
optical
devices
to
delub podwyższonej temperatury. Przyczyna jednej z okładzin sprzęgła (fot. 2–2).
and
abnormal
conditions.
rived
from
root
words
meaning
“temperatect andmoże
measure
and correlate
it
usterki
byćradiation
jednak trudna
lub nawet
Fot. 2-1.The
Temperatura
łożyska wyższa od
ture picture.”
roots of thermography
to the surface
niemożliwa
dotemperature
wykrycia. of the structure
temperatury obudowy silnika wskazuje na
can
be
credited
to
the
German
astronomer
niewłaściwe smarowanie lub nieosiowość.
or equipment
Sygnaturabeing inspected.
termiczna
to
Sir
William
Herschel
who,
in
1800,
perThe ke
Humans
have always been
able to
obraz
przedstawiający
w fałszywych
Troubleshooting
Motor
Nieprawidłowości
związane
z Bearings
łożyskami
using ther
barwach
energię radiation.
podczerwoną
ciepło formed experiments with sunlight.
detect infrared
Thelub
nerve
OBUDOWA
SILNIKA
understand
MOTOR
CASING
emitowane
przez skin
przedmiot.
Analiza
endings in human
can respond
needed to
nieprawidłowości
polega
na
porównaniu
to temperature differences as little as
abnormal c
sygnatury
termicznej
urządzenia
±0.009°C (0.005°F). Although exof equipm
sprawnego
z
sygnaturą
urządzenia
tremely sensitive, human nerve endings
example, u
testowanego
(fot.
2–1).
Główną
zaletą
are poorly designed for nondestructive
shoot an el
wykorzystywania
technologii
podczerwieni
thermal evaluation.
it is not en
jest możliwość wykonania szybkiego
For example, even if humans had the
potential p
testu urządzenia metodą bezinwazyjną.
thermal capabilities of animals that can
visible un
Dodatkowo kamery termowizyjne nie
find
warm-blooded
prey
in
the
dark,
it
switch is e
wymagają kontaktu z badanym układem,
fully troub
is
probable
that
better
heat
detection
dlatego badane urządzenie lub część
ŁOŻYSKO
SILNIKA
MOTOR
BEARING
observed a
tools would
still wbetrakcie
needed.
(WARMER THAN
MOTOR
(BARDZIEJ
NAGRZANE
można
sprawdzać
jegoBecause
normalnej
operating c
CASING)
COULD
BE
image ofSILNIKA)
the residual heat
humans have physical limitations in de- A thermal
NIŻ OBUDOWA
pracy.
SIGN
OF POTENTIAL
MOŻE
WSKAZYWAĆ
NA
Knowin
from a hand
to the surface of
heat, mechanical
and electronic
PROBLEM
tectingNawet
jeżeli obraz
termiczny transferred
EWENTUALNĄ USTERKĘ
needed
fo
devices that arewadliwego
hypersensitivenieto heatjest a painted wall can be easily detected with
urządzenia
piece
of
eq
imager.
Figure
2-2. A motor bearing that is
beenzinterpretowany
developed. Theseprzez
devices
are a thermal
whave
pełni
kamerę
Infrared THermOgrapHy
ROZWIĄZYWANIE
PROBLEMÓW
1 8
significantly warmer than the motor
casing suggests the possibility of either a
lubrication or alignment problem.
Along wit
solid under
transfer, rad
10
WSTĘP DO TERMOGRAFII
INTRODUCTION TO THERMOGRAPHY PRINCIPLES
Fot. 2–2. Sygnatury termiczne testowanych urządzeń umożliwiają szybkie wskazanie nieprawidłowości.
THERMOGRAPHY
AND
Thermal Signatures
Sygnatury termiczne
RETURN ON INVESTMENT
NIEPRAWIDŁOWA PRACA ABNORMAL CONDITION
PRZEGRZEWANIE SIĘ
he use of thermal imagers, can be used to perform
s for commercial and industrial environments
and maintenance of equipment and the inspections
rmal imagers have traditionally been considered
s associated with the maintenance and unplanned
tions can be greatly reduced when thermal imagers
ve and predictive maintenance tasks.
PRAWIDŁOWA
PRACA
testing may be required. For example,
it is easy to perform a quick inspection
important
of an electric motor and understand if
problems
there are irregularities with the bearings
perations.
and any coupling. A motor bearing that
ndition are
is significantly warmer than the motor
condition
casing suggests the possibility of either a
level, this
Figure 2-1.
Thealignment
thermal signatures
of operating equipment can quickly indicate normal
lubrication
or an
problem. An
vibration,
and abnormal conditions.
alignment problem can also be indicated
Nie zawsze jednak dokładne
On a subtle Gorąca przykrywka łożyska oznacza
if one side of the coupling is warmer than
zapoznanie się z instrukcją serwisową
em may be ewentualne złe ułożenie, niewłaściwe
smarowanie
albo See
usterkę
lub
the opposite side.
Figure silnika
2-2.
danego urządzenia jest możliwe. Oprócz
n.
podłączonych urządzeń.
The key to successful troubleshooting
Troubleshooting Motor Bearings
doświadczenia w stosowaniu termografii,
color picusing thermal imaging is having a good
skuteczne usuwanie
wymaga
heat, being
understanding
of the basic usterek
requirements
MOTOR CASING
posiadania
szerokiej
wiedzy
na
ng the therneeded to detect potential problems or temat
rozchodzenia
sięin any
ciepła,
ating piece
abnormal
conditions
specific radiometrii,
piece
użytkowania
kamery
termowizyjnej,
aluated for
of equipment when they are present.
For
a także using
funkcjonowania
i awarii
urządzeń.
excellent
example,
a thermal imager
to troubleRadiometria
igure 2-1.
shoot
an electrical polega
disconnect na
switchwykrywaniu
when
oraz
pomiarach
elektromagnetycznej
hermograit is not energized has no value because
energii promieniowania
w podczerwieni.
ed quickly
potential
problems (hot spots)
will not be
ment. Also,
visible unless the electrical disconnect
Konserwacja
okresowa
quire conswitch
is energized.
Likewise, to successKonserwacja
to be prace
equipment
fully troubleshoot a okresowa
steam trap, it must
MOTOR
BEARING
wykonywane
zgodnie
z
ustalonym
A
hot
bearing
cap
is
a
sign
of
a
poten
Zastosowanie
termografii do observed as it goes through a complete
(WARMER THAN MOTOR
harmonogramem,
mające
na
celu
tial problem
with
either
the
alignment,
l image iswykrywania
i COULD
usuwania
usterek operating cycle.
CASING)
BE
SIGN
OF
POTENTIAL
utrzymanie
jakości
działania
urządzeń
na
lubrication,
or
issues
with
the
motor
or
mographer,wymaga
Knowing
exactly
what
conditions
are
uprzedniego
zapoznania się
PROBLEM
najwyższym
poziomie.
Naprawy
okresowe
equipment it is connected
to.
if furtherz podstawowymi
needed
for
troubleshooting
a
particular
parametrami wadliwego
minimalizują występowanie usterek i awarii
urządzenia.
Na
testowanie
Figure 2-2. A przykład
motor bearing
that is piece of equipment is not always simple.
oraz
umożliwiają
osiągnięcie
maksymalnej
Along
with thermographer
experience,
a
wyłącznika
bez podłączenia
zasilania
nie
significantly
warmer than
the motor
9
efektywności
produkcji,
a
także
zapewniają
solid
understanding
of
variables
such
as
heat
ma sensu,
ponieważ
nagrzewanie
casing suggests
the possibility
of eithersię
a
bezpieczne
warunki
radiometry,
camera w
use,miejscu
and equip- pracy.
niektórych
miejsc
występuje
tylko przy transfer,
lubrication
or alignment
problem.
W
efekcie
konserwacja
okresowa
prowadzi
włączonym zasilaniu. Podobnie należy
do
wydłużenia
żywotności
urządzeń,
badać zbiornik kondensacyjny przy
redukcji przestojów produkcji oraz wzrostu
normalnym cyklu pracy.
ogólnej efektywności przedsiębiorstwa.
9
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Prace okresowe oraz częstotliwość ich więcej
problemów
generowała
niż
wykonywania należy dostosować do rozwiązywała. Ponadto metody te często
specyfikacji producenta, instrukcji obsługi, nie zapewniały zwrotu poniesionych
publikacji handlowych i doświadczenia inwestycji.
pracowników.
INTRODUCTION
TO THERMOGRAPHY
PRINCIPLES doraźna
12
Celem
konserwacji
okresowej Konserwacja
jest dostarczanie informacji dotyczących Konserwacja
doraźna
polega
na
pracy urządzeń na podstawie ich oceny monitorowaniu
zużycia
i
odchyleń
i obserwacji.
Kamery
termowizyjne
parametrów
urządzeń
od period
ich specyfikacji
baseline condition
is used for
verification allow,
monitored
until a repair
can
wspomagają
proces
monitorowania
pracy
ze
z
góry
ustaloną
tolerancją.
Ma na celu
of manufacturer performance specifica- be scheduled.
urządzeń.
Analiza
obrazów
termicznych
potencjalnych
usterek lub
Regardless
of the maintenance
pro-awarii.
tions or
comparisons
at later
points in wykrycie
urządzeń
umożliwia
zwiększenie
Informacje
dotyczące
pracy
urządzeń
są
time. Acceptance inspections of new or grams used within a company, the use
skuteczności
napraw
lub
wymiany,
zbierane
i
analizowane,
obrazując
w
ten
rebuilt equipment are critical to cost- of thermography and thermal imagers
redukuje
koszty
oraz poprawia is
sposób
tendencje
pracy
specyfikację
beneficial.
When used
for i troubleeffective
PdMogólne
programs.
niezawodność
urządzenia.
Gdy
wymagana
ich
podzespołów.
W
razie
konieczności
Whether installing a new motor-control shooting and maintenance, the advanjest pełna
funkcjonalność
urządzenia,
wykonuje
się naprawy.
center, roof,
steam line, or building
insula- tages
are reduced
equipment outages
szef linii
produkcyjnej
może
być
pewien
Naprawy
doraźne
time. Otherczęsto
tion, thermal imaging is used to document and increased operating
osiągnięcia
zamierzonych
efektów
pracy.
wymagają
dodatkowej
inwestycji
on sprzęt
the actual equipment condition at the time major benefits include large returns w
Konserwacja
obejmuje
szereg
monitorujący
oraz
szkoleń
dla
pracowników.
of acceptance. A thermal image can be investments in reliability maintenance,
zaawansowanych
prac,
Ten savings
rodzaj through
konserwacji
reduced powszechnie
hours,
used to determine
if thewykonywanych
installation was cost
określonymi
metodami.
W
ostatnich
latach
stosuje
się
w
przypadku
urządzeń,ofktórych
properly performed. If a deficiency in the and the reduced overall frustration
odkryto,
że większość
starych
funkcjonowanie
jest kosztowne lub
technicians.
installation
is discovered,
it can metod,
be im- maintenance
począwszy
od
konserwacji
okresowej,
kluczowe.
Informacje
zebrane podczas
mediately corrected or, as circumstances
Rys. 2-1. Konserwację doraźną powszechnie się stosuje w przypadku urządzeń, których praca jest kosztowna
lub decydująca.
Predictive Maintenance
Konserwacja
doraźna
Rozpocznij
START
PREDICTIVE
MAINTENANCE
program konserwacji
PROGRAM
doraźnej
ELIPSA
WSKAZUJE
ELLIPSE
INDICATES
POCZĄTEK
LUBOR
KONIEC
BEGINNING
END
SCHEMATU
OF FLOW CHART
ARROWWSKAZUJĄ
INDICATES
STRZAŁKI
KIERUNEK
PORUSZANIA
SIĘ
DIRECTION
ZBIERANIE
COLLECT
DATA
DANYCH
VALUES
WARTOŚCI
WITHIN
W GRANICACH
TOLERANCES?
TOLERANCJI?
TAK
YES
PROJEKT
DESIGN
ZASTOSOWANIA
YES
TAK
NO
NIE
TAK
YES
WYKONAJMAINTENANCE
PROCEDURY
PERFORM
KONSERWACJI
PROCEDURES
DIAMOND
ROMBY
ZAWIERAJĄ
CONTAINS
PYTANIA
QUESTION
POJAWIA
SIĘ
PROBLEM
PROBLEM?
RECURS?
ZMIANA PROJEKTU
CHANGE
DESIGN
ANALYZE
DESIGN
ANALIZA PROJEKTU
ANALIZA
DANYCH
ANALYZE
DATA
NIE
NO
NO
NIE
OK?
APPLICATION
ZASTOSOWANIE
OK?
OK?
NIE
NO
ZMIANA ZASTOSOWANIA
CHANGE
APPLICATION
PROSTOKĄT ZAWIERA
ZESTAW
INSTRUKCJI
RECTANGLE
TAK
YES
ANALIZA ZASTOSOWANIA
ANALYZE
APPLICATION
CONTAINS SET
OF INSTRUCTIONS
Figure 2-3. Predictive maintenance is most10
commonly used on the expensive or critical
equipment in a facility.
WSTĘP DO TERMOGRAFII
monitoringu urządzeń są analizowane
w zestawieniu ze stałymi bazowymi
w celu określenia czy zmierzone wartości
mieszczą się w przedziale tolerancji
(rys. 2–1). Jeśli wykraczają poza przedziały
tolerancji, wymagane jest wykonanie
konserwacji. Po zakończeniu procedur
urządzenie jest dokładnie monitorowane.
Jeżeli problem się powtórzy, zastosowanie
urządzenia i jego budowę poddaje się
ponownej analizie, a w razie konieczności
dokonuje się wymiany.
Program
napraw
doraźnych
zwykle zastępuje konserwację okresową.
Pewne procedury konserwacji, takie jak:
smarowanie lub czyszczenie, wykonuje
się w razie konieczności, a nie według
ustalonego
harmonogramu. Technika
termografii i obrazowanie termiczne
umożliwia określenie stanu urządzenia
w razie pojawienia się co do niego
wątpliwości lub przy okresowej konserwacji.
Test
odbiorczy
polega
na
sprawdzeniu
urządzenia
przy
jego
pierwszej instalacji lub wymianie części,
w celu określenia jego podstawowego
stanu. Stan podstawowy służy do
porównania ze specyfikacją producenta lub
późniejszych porównań. Wykonanie testów
odbiorczych nowego lub naprawionego
urządzenia
zasadniczo
wpływa
na
opłacalność konserwacji doraźnej.
Kamery termowizyjne dokumentują
bieżący stan urządzeń w momencie ich
odbioru, w trakcie instalacji nowej centrali
sterowania silnikami, dachu, rurociągu
parowego czy też izolacji. Obraz termiczny
umożliwia stwierdzenie czy dana instalacja
wykonana jest prawidłowo. Ewentualnie
wykrytą
nieprawidłowość
można
natychmiast naprawić lub, jeśli pozwalają
na to okoliczności, monitorować aż do
jej naprawy zgodnie z harmonogramem.
Niezależnie od programów konserwacji
w
firmie,
stosowanie
termografii
i obrazowania termicznego jest przydatne.
Do zalet wykorzystywania termografii
w rozwiązywaniu problemów i pracach
konserwacyjnych należą: krótsze przestoje
i dłuższy czas efektywnej pracy. Innymi
głównymi korzyściami są: zwiększona
skuteczność konserwacji, a tym samym
zwroty inwestycji w przyrządy testowe
oraz oszczędności ze zmniejszenia liczby
robogodzin.
11
Introduction to
Wprowadzenie
do termografii
Thermography principles
3
BEZPIECZEŃSTWO I SZKOLENIA
INTRODUCTION TO INFRARED
THERMOGRAPHY
AND THERMAL
amery termowizyjne wykorzystuje
się do różnegoIMAGERS
rodzaju zadań
K
w obiektach handlowych i przemysłowych. Wiele z tych zadań wykonywanych
jest w warunkach wysokiego ryzyka, np. przy urządzeniach elektrycznych pod
hermal
based on
infrared
thermography
principles.
A
napięciem,
naimagers
dużych operate
wysokościach,
itp.
Tylko dzięki
odpowiedniemu
szkoleniu
thermal
imager
is
used
as
a
cost-saving,
and
often
money-making,
test
z użytkowania kamery termowizyjnej oraz przestrzeganiu zasad dotyczących
tool for troubleshooting,
maintenance
and
inspection
electrical i systems,
bezpieczeństwa
wykonanie
wymaganych
zadań
będzie of
bezpieczne
efektywne.
mechanical systems, and building envelopes.
T
NIEZBĘDNE KWALIFIKACJE
Infrared THermOgrapHy
I CERTYFIKATY KOMPETENCJI
konsekwencje, takie jak: nieprecyzyjne
the standard for the thermal inspection
zalecenia
na
temat
wykrytych
of nieprawidłowości
countless applications.
lub ich przeoczenie. Aby
Infrared thermography
is the science
of
Szkolenie
z obsługi współczesnej
kamery
using electronic
optical
devicesproste.
to detectTak uzyskać wyniki wysokiej jakości, oprócz
termowizyjnej
jest
względnie
odpowiednich kwalifikacji równie ważne
naprawdę
wystarczy
na poziomie
and measure
radiationszkolenie
and correlating
that HIsTOry
Of Infrared
jest opanowanie teorii.
podstawowym
z zajęciami
praktycznymi.
to surface temperature.
Radiation
is the TeCHnOlOgy
Prawidłowa
obrazu
movement of heatinterpretacja
that occurs as radiant
termicznego
może
jednak
przysporzyć
energy (electromagnetic waves) moves The derivation of “infrared” is “past red,”
trudności.
Nie
wystarczy
poznać referring
the place
this wavelength
without a direct
medium
of transfer. ModTabela 3-1.toCertyfikacja
pozwalająca
na stosowanie techniki
zastosowania
termografii,
lecz
trzeba
także
termograficznej
składa
się
z
3
electromagnetic
ern infrared thermography is performed holds in the spectrum of poziomów.
wzbogacić swoje teoretyczne podstawy radiation. The term “thermography” is deby using electronic optical devices to dePoziomy certyfikacji z technik
o ćwiczenia i bezpośrednie doświadczenie rived from
root words meaning “temperatect and measure radiation and correlate it
termowizyjnych
w użytkowaniu kamer termowizyjnych.
ture
picture.”
The roots of thermography
to
the
surface
temperature
of
the
structure
Aby w pełni spożytkować inwestycję can be
Poziom
Kwalifikacje
credited to
the German astronomer
equipment being
inspected.
wortermografię,
pracownicy
powinni mieć
1
w zakresie gromadzenia
Sir
William
Herschel
who, in 1800, perHumans have
always been
able to
odpowiednie
kwalifikacje
i certyfikaty
najistotniejszych danych
with sunlight.
detect infrared radiation. The nerve formed experiments
kompetencji.
i sortowania ich według
in human skinodcan respond
endings
Niezależnie
sposobu
ustalonych kryteriów.
to temperaturetechniki
differences
as littlejakość
as
wykorzystania
termografii,
Poziom Kwalifikacje w zakresie
±0.009°C (0.005°F).
exkwalifikacji
pracownikaAlthough
użytkującego
2
ustawiania i kalibracji
kamerę
w nerve
głównej
mierze
tremely termowizyjną
sensitive, human
endings
przyrządów, interpretowania
zależy
od praktyki,
doświadczenia
oraz
are poorly
designed for
nondestructive
danych, tworzenia raportów
ilości
testów
w jednej z trzech kategorii
thermal
evaluation.
i nadzorowania pracowników
przyznanego
certyfikatu
For example,
even if (tabela 3–1).
humans had the
na poziomie 1.
thermal
Proces
certyfikacji
capabilities
of animals thatstanowi
can
Poziom Kwalifikacje w zakresie
inwestycję,
która prey
zwykle
zwraca
find warm-blooded
in the
dark, itsię
3
rozwijania procedur
wielokrotnie.
is probable thatKontrole
better heat prowadzone
detection
kontroli, interpretowania
przez certyfikowany personel nie tylko
tools would still be needed. Because
odpowiednich kodów
są wyższej jakości, ale również są
of the residual
heat
humans have physical limitations in de- A thermal image
i zarządzania
programem,
bardziej
kompetentne
merytorycznie.
transferred fromaatakże
handnadzorowania
to the surface of
lub
tecting
heat,
mechanical
and
electronic
Niecertyfikowani pracownicy mogą narazić
szkolenia
i testowania.
a
painted
wall
can
be
easily
detected
with
devices
that
are
hypersensitive
to
heat
firmę na drogie i niebezpieczne pomyłki. Te
have been
developed.
These
devices
are a thermal imager.
pomyłki
często
pociągają
za sobą
poważne
1 12
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Tabela 3–2. Sugerowana odległość pracy w odzieży ochronnej
Zabezpieczenie przed wyładowaniem łuku elektrycznego
Wartości nominalne
(napięcie,
zakres, napięcie
międzyfazowe*)
Graniczne odległości
zbliżenia
Przybliżone
ograniczenie
(uwzględniające
przypadkowe
przesunięcie)
Zakazane granice
podejścia
Odsłonięty
przewodnik
przenośny
Odsłonięty
stały
element
obwodu
0 do 50
brak
brak
brak
brak
51 do 300
10′–0″
3′–6″
Unikaj kontaktu
Unikaj kontaktu
301 do 750
10′–0″
3′–6″
1′–0″
0′–1″
751 do 15000
10′–0″
5′–0″
2′–2″
0′–7″
*w V
W USA certyfikat wydawany jest
przez pracodawcę zgodnie z normami
Amerykańskiego Towarzystwa Badań
Nieniszczących
(ASNT).
Jest
to
organizacja
pomagającą
tworzyć
bezpieczne środowisko przez świadczenie
usług z zastosowaniem metody badań
bezinwazyjnych i promowanie tej techniki
przez publikacje, certyfikaty, badania oraz
konferencje. W pozostałych państwach za
certyfikację odpowiedzialne są centralne
komitety certyfikujące w każdym kraju
spełniającym normy Międzynarodowej
Organizacji Normalizującej (ISO). Jest
to
pozarządowa,
międzynarodowa
organizacja
zrzeszająca
organizacje
normalizujące z ponad 90 krajów.
W obydwu systemach kwalifikacje
zdobywa się przede wszystkim poprzez
odpowiednie szkolenia, co regulują
właściwe
normy.
Wymagany
jest
również okres czynnego zdobywania
doświadczenia oraz egzamin pisemny
i prezentacja umiejętności.
BEZPIECZEŃSTWO W MIEJSCU
PRACY
Każdy program certyfikujący kładzie nacisk
na techniki stosowania termografii oraz
umiejętności zapewnienia bezpieczeństwa
w miejscu pracy. Kierowanie się ogólnymi
zasadami bezpieczeństwa nie zawsze
wystarcza, gdyż niektóre ostrzeżenia
często dotyczą tylko określonych sytuacji.
Na przykład, sprawdzając systemy
elektryczne pomiarem termograficznym,
kontroler narażony jest na potencjalne
zagrożenie wyładowania łukowego.
W wielu przypadkach, kontrolerzy
sprawdzają zasilane urządzenia, gdzie
natychmiast po zdjęciu osłon, może
powstać łuk elektryczny między fazami
lub fazą a uziemieniem. Łuk elektryczny
występuje w powietrzu i jest wyładowaniem
o wysokiej temperaturze spowodowanym
przez awarie elektryczne. Temperatura
łuku elektrycznego może wynieść nawet
19,427 oC (35,000 oF).
Strzał łuku elektrycznego to wybuch,
który ma miejsce, gdy powietrze otaczające
urządzenie elektryczne jest zjonizowane
i nabiera właściwości przewodzących.
Zagrożenie
wyładowaniem
łuku
elektrycznego wzrasta dla układów
elektrycznych powyżej 480V.
Granice zabezpieczenia przed łukiem
elektrycznym wyznaczają bezpieczną
odległość wymaganą przy pracy w odzieży
ochronnej (PPE) zapewniającej ochronę
Warto wiedzieć...
Przed
badaniem
termograficznym,
pracownik powinien zrobić „obchód”
badanych urządzeń lub obiektów
dla
podwyższenia
bezpieczeństwa
i efektywności pracy.
13
WSTĘP DO TERMOGRAFII
przed
poparzeniami
spowodowanymi wyniki.
łukiem elektrycznym (tabela 3–2). Podczas Jeżeli zdjęcie osłon jest niezbędne,
gdy zasilanie obwodu w trakcie jego wszelkie procedury należy wykonywać
Chapter 3 — Training and Safety 15
naprawy powinno być zawsze odłączone, ze szczególną ostrożnością oraz stosować
wciąż istnieje prawdopodobieństwo, że tak, aby zminimalizować ryzyko łuku
pobliskie obwody w granicach bezpiecznej elektrycznego. Norma 70E Narodowego
pracy będą pod napięciem.
aby Boundaries
Związku
Ochrony
Przeciwpożarowej
FlashDlatego
Protection
zapobiec łukowi elektrycznemu,
należy
(NFPA)
jest
jedną
z
kilku,
która może
Limited Approach Boundary
Prohibited
Restriced Approach
Nominal System
stosować
środki
ochronne,
takie
jak:
okazać
się
przydatna
podczas
Approach stosowania
Boundary (Allowing for
(Voltage, Range, Phase Exposed Movable
Exposed
Boundary
Accidental Movement)
Fixed-Circuit
płaszczeto Phase*)
izolacyjne, a Conductor
także PPE.
Skutki Parttakich
procedur.
wyładowania
są jednak
Wykonanie
rutynowej
kontroli
0 to 50łuku elektrycznego
N/A
N/A
N/A
N/A
często śmiertelne.
Należy
instalacji
elektrycznej
przez zespół
51 to 300
10′–0″więc zawsze
3′–6″
Avoid Contact
Avoid Contact
301 to 750
10′–0″
3′–6″
1′–0″
0′–1″
przestrzegać
zasad bezpieczeństwa.
gwarantuje
zachowanie
wysokiego
751 to 15,000
10′–0″
5′–0″
poziomu 2′–2″
bezpieczeństwa0′–7″i skuteczności
* in
V 3-1. W przypadku konieczności usunięcia
Fot.
testów. W skład zespołu może wchodzić
jakichkolwiek osłon elektrycznych, wszelkie
Figure
3-2.należy
A flash
protection
distance at which
PPE is kamerą
procedury
wykonywać
ze boundary
szczególną is the suggested
np.
pracownik
mierzący
ostrożnością
tak, aby
required
fororaz
thestosować
prevention
ofzminimalizować
burns when an arctermowizyjną
flash occurs. oraz wykwalifikowana osoba
ryzyko wystąpienia łuku elektrycznego.
otwierająca drzwiczki zabezpieczające,
much
safer and more
effective when
Electrical
Enclosures
mierząca
obciążenia
i conzamykająca
Osłony elektryczne
ducted
by
a
team.
The
team
could
consist
drzwiczki
po
zakończeniu
inspekcji.
BEZPIECZNIKI
ELECTRIC
of two
peoplewykwalifikowana
such as the thermographer
Osoba
to
taka
osoba,
ELEKTRYCZNE
FUSES
and która
the qualified
personpełną
who opens
enclo-i wszelkie
posiada
wiedzę
sures,
measures loads,dotyczące
and safely closes
the i pracy
umiejętności
budowy
enclosure
once
work
has
been
completed.
urządzeń elektrycznych orazA przeszła
qualified
person is a person
who has knowlodpowiednie
szkolenie
z
zakresu
edgebezpieczeństwa.
and skills related to the construction
and operation
of electrical
equipmentzazwyczaj
and
Kontrole
budowlane
są
has received
appropriate safety
training.
mniej niebezpieczne.
Jednak
ryzyko nadal
Work
for building
inspections
is typiistnieje,
zwłaszcza
w niskich
korytarzach
callyoraz
less risky.
risks do exist
na However,
poddaszach.
Szczególną
suchostrożność
as when accessing
crawlspaces
and również
należy
zachować
attics.
must also be gdzie
taken when
bew Care
miejscach,
trwają
roboty
ing exposed
to construction work that is
budowlane.
in progress.
Inspektorzy użytkujący kamery
OTWARTE
ELECTRIC
Thermographers
working
in any indus- otoczeniu
termowizyjne
w jakimkolwiek
DRZWICZKI
ENCLOSURE
trial przemysłowym
environment must always
be aware
ZABEZPIECZAJĄCE
DOORS OPENED
muszą
byćof zawsze
otherświadomi hazards including
the potential
for ryzyka,
istnienia
innego
and falls
and enclosed-space
entry upadków
3-3. When electrical enclosures
must tripsnp. Figure
Wykonywanie
pomiarów
ewentualnych
potknięć,
clothing may
also be re-na obszar
be opened, procedures should
termograficznych
przy be carefully
założonejhazards.
orazBright
związanego
z wejściem
developed,
and followed
that quired
in many environments.
On roofs,
osłonie
i implemented,
zamkniętych
drzwiczkach
zamknięty.
W
wielu
przypadkach
will minimize
risk of anwystąpienie
arc flash.
must bejest
takenjasna
for fallodzież.
hazards, Podczas
redukuje
co the
prawda
łuku,precaution
wymagana
at the roof
but alsonależy
for simple
lecz zmniejsza efektywność pomiarównot only
pomiarów
naedge
dachach
dostosować
be carefully
developed,
elevation
or over a structurally
z procedures
powodu should
ograniczenia
pola
widzeniachanges
się indo
wszystkich
ostrzeżeń przed
implemented,
and followed
will miniroof deck. Work performed
kamery
osłonami
(fot. that
3–1).
Jednakweakened
niebezpieczeństwem
upadku, on
nie tylko na
should never
be performed
alone. na innych
the risk of an arc urządzeniach
flash. National Fire
wemize
współczesnych
wieleroofskrawędzi
dachu,
ale również
Furthermore,
precautions
Protection
Agency
(NFPA) 70E,
is one of
osłon
posiada
specjalne,
przezroczyste
różnicach special
poziomów
lub must
w przypadku
at night.struktury
A thermographer
candachu.
beseveral standards
that can be useful
when be taken
okienka,
przepuszczające
podczerwień.
osłabionej
podłoża
Prace
blindnie
whenpowinny
viewing abyć
thermal
developing
such procedures.
Takie
rozwiązanie
zmniejsza ryzyko łukucome
nanight
dachu
wykonywane
in the
brightosobę.
display of an imaging
Routine electrical
inspectionprawidłowe
can be image
elektrycznego
i wciąż zapewnia
przez
jedną
14
developed and followed. When circum- as “recipes for success.”
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Creating these “recipes for success,”
stances change, the plan must be reevaluwhile
an investment, does not need to be
ated for any necessary changes.
difficult.
Typically, it isI useful
to involve
W nocy
wymagane
są
dodatkowe
STANDARDY
PISEMNE
The Occupational Safety and Health
a
small
group
of
individuals
who
have relśrodki
ostrożności.
Zdolność
widzenia
Administration (OSHA) is a United States
PROCEDURY KONTROLI
evant
experience
in
the
inspection
process
osoby
użytkującej
kamerę
termowizyjną
government agency established under the
Opracowywanie procedur kontroli zapewnia
in order to represent different viewpoints,
może
zaburzyć
wyświetlanie
obrazu
Occupational Safety and Health Act of
uzyskanie wyników wysokiej jakości.
areas of expertise, and responsibilities.
termicznego
na employers
jasnym to
wyświetlaczu.
1970 that requires
provide a
Na przykład próba upieczenia ciasta na
a written inspection procedure
Ślepota
zmierzchowa
polega For naOnce
safe environment
for their employees.
podstawie przepisu wydaje się prostsza od
has been developed, it should be tested
zaburzeniu
widzenia
w
warunkach
słabego
example, OSHA requires that work areas
pieczenie bez niego. Pisemne procedury
and periodically reviewed by
oświetlenia,
wyniku
adaptacji
wzrokuthoroughly
must be freewfrom
hazards
that are likely
testowe można nazwać „przepisem na
certified personnel to ensure that it condo tojasno
podświetlonego
ekranu
kamery
cause serious harm. OSHA provisions
sukces”.
tinues to represent best practices.
termowizyjnej.
are enforced by the U.S. government and
Wdrażanie w życie tego „przepisu na
Many inspection standards exist that
safe-work plans can be developed within
sukces”
przy realizacji inwestycji, nie musi
Kontrole termiczne urządzeń zasilanych wysokim can provide a foundation for simple writOSHA
guidelines.
być
trudne.
Przy inspekcjach pomocne
napięciem należy wykonywać z bezpiecznej ten inspection procedures.
For example,
jest stworzenie małej grupy niezależnych
odległości.
committees of professionals have worked
osób o różnym poziomie doświadczenia
with both the ISO and American Society
w tego typu pracach, a tym samym
of Testing Materials (ASTM) Internareprezentujących różne punkty widzenia,
tional to develop a number of relevant
obszary
kompetencji
standards.
American
Societyi odpowiedzialności.
of Testing
Po
każdym
opracowaniuis a pisemnej
Materials (ASTM) International
procedury
należy
ją gruntownie
technical
societykontroli,
and primary
developer
przetestować
oraz
okresowo
weryfikować
of voluntary standards, related technical
przez
wykwalifikowaną
osobę,
aby
information, and services that promote
wykluczyć
wszelkie
nieprawidłowości
public health and safety. ASTM Internapodczas
jej stosowania.
tional
also contributes
to the reliability of
Wiele
products, materials,standardów
and services.kontroli stanowi
bazę standards
dla zwykłych
pisemnych
These
help to determine
the procedur
kontroli.
Na
przykład,
komisje
performance of infrared systems. Theyskładające
z profesjonalistów
alsosię
describe
the best practice for współpracowały
inspeczarówno
z insulation,
ISO, jakair ileakage,
Amerykańskim
tions of building
Stowarzyszeniem
Badań
i
Materiałów,
przy
Thermal inspections of high-power elec- electrical and mechanical systems, roofs,
opracowywaniu
odpowiednich
standardów.
tricalWypadki
najczęściej
zdarzają
się
equipment must be performed at a and highway bridge decks. Other standards
Amerykańskie
Stowarzyszenie
wtedy,
gdy pomiary
nie są wcześniejorganizations
safe distance
from the equipment.
in individual countries
may
Materiałów
(ASTM),
planowane lub gdy zmianie ulega rodzaj Testowania
pracy oraz gdy mierzy się co innego, będące organizacją międzynarodową,
niż uzgodniono. Kiedy zmieniają się zrzesza techników odpowiedzialnych za
dobrowolnych
standardów,
okoliczności,
plan
należy
również tworzenie
rozpowszechnianie powiązanych z nimi
dostosować do nowej sytuacji.
Agencja Bezpieczeństwa i Zdrowia informacji technicznych oraz promowanie
w Pracy (OSHA) jest amerykańską bezpieczeństwa i zdrowia publicznego.
agencją rządową utworzoną na podstawie Celem działalności ASTM jest również
Ustawy o Zdrowiu i Bezpieczeństwie podnoszenie jakości produktów, materiałów
w Pracy z 1970 roku, która wymaga od i usług.
Standardy te pomagają określić
pracodawców zapewnienia pracownikom systemów
obrazowania
bezpiecznych warunków pracy. Na efektywność
przykład zgodnie z wymaganiami OSHA w podczerwieni. Wskazują również
metody
inspekcji
izolacji
miejsce pracy musi być zabezpieczone najlepsze
przed ryzykiem poważnego uszkodzenia budowlanej, miejsc uchodzenia powietrza,
ciała. Przepisy OSHA egzekwowane przez układów elektrycznych i mechanicznych,
rząd Stanów Zjednoczonych wymuszają dachów oraz struktur mostów na
autostradach.
tworzenie bezpiecznych warunków pracy.
15
imagers available today and the wide that other organizations may not receive.
WSTĘP DO TERMOGRAFII
range of prices, infrared technology
has See Figure 3-4.
Fot. 3-2. Kamery termowizyjne do różnych zastosowań i rodzajów testów.
Thermal Imagers
Kamery termowizyjne
DO KONSERWACJI OGÓLNEJ,
FOR GENERAL MAINTENANCE,
ROZWIĄZYWANIA PROBLEMÓW
TROUBLESHOOTING,
I PODSTAWOWYCH
KONTROLI AND
BASIC INSPECTIONS
DO ZASTOSOWAŃ
SPECJALISTYCZNYCH,
FOR SPECIALIZED,
COMPLEX,
ZŁOŻONYCH LUB INTENSYWNYCH
OR
INTENSIVE
APPLICATIONS
WYMAGAJĄCYCH ZAAWANSOWANEGO
REQUIRINGLUB
ENHANCED
DETECTION
WYKRYWANIA
FUNKCJI ANALIZY
AND ANALYSIS CAPABILITIES
Figure 3-4. There are different thermal imagers available for different types of
applications and inspections.
Pozostałe
organizacje
opracowujące
standardy w innych krajach mogą określać
dodatkowe normy. Na przykład wiele takich
standardów zarządzania bezpieczeństwem
w
instalacjach
elektrycznych
ma
bezpośrednie zastosowanie dla osób
kontrolujących układy elektryczne techniką
termografii.
Duża różnorodność modeli kamer
termowizyjnych dostępnych aktualnie na
rynku oraz szeroki zakres cen czyni te
przyrządy bardziej dostępnymi. Jednak
przewagę nad pozostałymi uzyskują te
organizacje, które inwestują w rozwój
niezawodnych programów obrazowania
termicznego, procedury kontroli oraz
wykwalifikowany
personel.
To
one
zazwyczaj
odnoszą
długoterminowe
korzyści, których inne organizacje mogą
nie umieć wypracować (fot. 3–2).
16
Introduction to
Wprowadzenie
do termografii
Thermography principles
4
PRAKTYCZNE ZASTOSOWANIE TEORII
INTRODUCTION TO INFRARED
THERMOGRAPHY
ANDrozchodzenia
THERMAL
IMAGERS
ermodynamika jest nauką o różnicach
się ciepła
między dwoma
T
różnymi materiałami. Generowanie obrazów termicznych przez kamery
termowizyjne bazuje na zasadach termodynamiki. Technicy muszą być świadomi
hermaltermografii
imagers operate
on infraredpodczas
thermography
principles.
A
ograniczeń
i kamerbased
termowizyjnych
badania
różnego rodzaju
thermal
imager
is
used
as
a
cost-saving,
and
often
money-making,
test
struktur, urządzeń i materiałów.
tool for troubleshooting, maintenance and inspection of electrical systems,
termografii jest fakt, że ciepło lub energia
mechanical systems,
and building envelopes.
PODSTAWY
TERMODYNAMIKI
Termodynamika jest nauką o tym, jak cieplna jest produktem ubocznym niemal
konwersji
energii.
Energii nie
energia
termiczna
(ciepło) rozprzestrzenia thewszystkich
standard for
the thermal
inspection
Infrared
THermOgrapHy
stworzyć
lub zniszczyć, lecz jedynie
się, przenosi oraz wpływa na resztę of można
countless
applications.
Infrared thermography
is the science
of
zamienić na inną jej postać.
swojego
otoczenia. Chcąc
użytkować
using
electronic
optical
devices
to
detect
Temperatura jest miarą stopnia
współczesną kamerę, należy zapoznać andzmeasure
radiation
and correlating
that HIsTOry
nagrzania się
ciała w porównaniu
się
podstawami
zarówno
przekazywania
Ofdanego
Infrared
to surface
Radiation is the
z innym. Ludzie nieświadomie porównują
ciepła,
jak itemperature.
fizyką promieniowania.
Mimo TeCHnOlOgy
movement of heat thatpoziomu
occurs as radiant
zaawansowanego
techniki temperaturę swojego ciała do temperatury
derivation ofotoczenia
“infrared” is “past
powietrza
oraz red,”
wrzenia
termograficznej
wyniki pracy
energy (electromagnetic
waves) człowieka
moves The
referring
to
the
place
this
wavelength
i zamarzania wody.
zależą
niego
samego.
Skuteczność
withoutod
a direct
medium
of transfer.
Mod in the
Zgodnie
z electromagnetic
drugą
zasadą
spectrum of
użytkowania
kamer
termowizyjnych
ern infrared thermography
is performed holds
termodynamiki,
ciepło płynie tylko
The term “thermography”
is de-wtedy,
zależy
od
poziomu
umiejętności
by using electronic
optical devices
to de- radiation.
gdyfromwystępuje
różnica“temperatemperatur,
interpretacji
danych
przez
operatora,
root words meaning
tect and measure
radiation
andjejcorrelate
it rived
w picture.”
kierunkuThe
odroots
temperatury
wyższej do
dodatkowo
wymagającej
zapoznania
się
ture
of
thermography
to the surface temperature of the structure
ażastronomer
do momentu
z podstawami przekazywania ciepła i fizyki cantemperatury
be credited to niższej,
the German
or equipment being inspected.
zrównoważenia
się.
Przepływ
promieniowania.
Sir
William
Herschel
who,
in
1800,
per-ciepła
Humans have always been able to
powoduje
albo
przepływ
elektronów,
Energia to zdolność do wykonywania formed
experiments with sunlight.
detect infrared radiation. The nerve
pracy. Wielkość ta może przybierać różne albo zwiększone drgania atomów lub
endings
human skin
can respond
formy.
Nainprzykład
elektrownia
opalana cząsteczek. Te skutki przepływu ciepła są
to
temperature
differences
as little
as
ważne, ponieważ rejestrowane są podczas
węglem w wyniku spalania
zamienia
±0.009°C
(0.005°F).
Although
exenergię chemiczną z paliwa kopalnego pomiaru temperatury.
tremely
sensitive,
human
na
energię
cieplną.
Ta znerve
koleiendings
wprawia
are
poorly
designed
for
nondestructive
w ruch generator turbiny oraz wytwarza RODZAJE PRZEPŁYWU CIEPŁA
thermal evaluation.
energię
mechaniczną,
przetworzoną Istnieją trzy rodzaje przepływu energii
następnie
na energię
Chociaż
For example,
evenelektryczną.
if humans had
the
cieplnej: przewodzenie, konwekcja oraz
wykorzystanie
energii
w trakcie
tych promieniowanie. Każdy rodzaj opisywany
thermal capabilities
of animals
that can
przetwarzań
jest trudne,
jest jako stan ustalony lub nieustalony.
find warm-blooded
prey to
in nie
the występują
dark, it
tuisżadne
jej straty.
Podczas ustalonego przepływu ciepła
probable
that better heat detection
tools Pierwsza
zasada
termodynamiki
jego szybkość jest stała oraz nie zmienia
would still be needed. Because
tohumans
prawo,have
zgodnie
z
którym
kiedy
praca
kierunku.
Na residual
przykład heat
nagrzana
thermal image
of the
physical limitations in de- A swojego
mechaniczna
zamieniana
jest
na
ciepło
maszyna
pod
stałym
obciążeniem
tecting heat, mechanical and electronic transferred from a hand to the surface of
lub kiedy ciepło zamieniane jest na pracę, a painted
odprowadza
ciepło
ze stałą
prędkością
wall can
be easily
detected
with do
devices that are hypersensitive to heat
praca i ciepło są zawsze równoważne. otoczenia.
have been developed. These devices are a thermal imager.
Dużą zaletą w zastosowaniach techniki
T
1 17
WSTĘP DO TERMOGRAFII
W rzeczywistości doskonały, ustalony
przepływ ciepła nie istnieje. Zawsze
występują
niewielkie,
nieustalone
fluktuacje, które pomija się ze względów
praktycznych.
Przewodzenie polega na przepływie
ciepła z jednego ciała do drugiego przez
ich bezpośredni kontakt. Konwekcja
to przepływ energii cieplnej związany
A conductor
is a material
readily
z ruchem
cząsteczek
i/lub that
cyrkulacją
transfers
heat.ciepłymi
Metals areatypically
very
prądów
między
chłodnymi
conductive
of heat.gazów
However,
the
obszarami
powietrza,
lub even
cieczy.
conductivityto
of metals
can cząstek
vary dependPromieniowanie
strumień
lub
ing on the type
metal. przenoszący
For example,
fal wysyłanych
przezof ciało,
iron(fale
is much
less conductive than bez
aluenergię
elektromagnetyczne)
minum. An
insulator
is a material
that is
materialnego
środka
przekazu.
Podczas
inefficient atlub
transferring
heat. Materials
nagrzewania
schładzania
się
that are
inefficient
conductors w
aresposób
known
maszyny,
ciepło
jest emitowane
as insulators.
Often these
are simply
niejednolity.
Powyższe
zależności
są
materials,
suchw as
foam insulation
or
niezmiernie
ważne
technice
termografii,
layered
clothing, się
thatcząsteczek
trap small pockets
ponieważ
poruszanie
ciepła
air andsię
slow
transfer of energy.
See
częstoofwiąże
z the
temperaturą
badanego
Figurelub
4-1.
przedmiotu
obiektu.
Pojęcie
pojemności cieplnej
Convection
Pojemność
cieplna
wyraża of zdolność
Convection
is the transfer
heat that
danego
materiału
do
absorbowania
occurs when currents circulate
between
i przechowywania
ciepła.
warm and cool regions
of fluids.Przepływ
Convecciepła tion
z różną
i/lub
różnych
occursszybkością
in both liquids
andwgases,
and
kierunkach
jest
nieustalony.
involves the mass movement of molecules
jako że różne
materiałya
atPonadto,
different temperatures.
For example,
są w stanie
nieustalonym,
przenoszone
thundercloud is convection that occurs są
on
różne ilości energii, zmieniając temperaturę.
Na przykład: potrzebna jest niewielka
ilość energii, aby zmienić temperaturę
powietrza w pokoju w porównaniu z ilością
energii potrzebnej do zmiany temperatury
wody w basenie o takiej samej objętości.
Chapter 4 — cieplna
Practicalwyraża
Applied Theory
Pojemność
jak dużo21energii
jest dodawanej lub odbieranej od materiału,
aby zmienić jego temperaturę. Szybkość tej
a large scale
because
as na
masses
of warm
zmiany
wpływa
także
sposób
przepływu
air rise, cool air sinks. On a smaller scale
ciepła.
occurs as the
cold cream,
convection
Pojemność
cieplna,
określona
poured into
a cup of hotpomiędzy
coffee, sinks to
jako
zależność
ciepłem
the temperaturą,
bottom of the cup.
a
z jednej strony może
Convectivew heat
is also
wprowadzać
błądtransfer
użytkownika
kamery
determined in part
and temperatermowizyjnej,
alebyzarea
drugiej
może okazać
się
przydatna.ForNa
przykład:
określenie
ture difference.
example,
an engine
poziomu
płynu
w zbiorniku
jest możliwe
radiator with
a large
engine transfers
dzięki
różnicy
pojemnością
more heat
than amiędzy
small engine
because ofcieplną
powietrza
i
cieczy.
Jeżeli
zbiornik
znajduje
its larger area. Other factors also affect
się
z
stanie
nieustalonym,
oba
ciała
convective heat transfer including theczęsto
mają
różne
temperatury.
velocity
of a fluid,
direction of fluid flow,
and surface condition of an object. An
Przewodzenie
engine radiator that is blocked by dust
Przewodzenie
polega
na przepływie
does not transfer heat
as efficiently
as a
ciepła
z jednego
ciała do drugiego
clean one.
As with conduction,
most of przez
bezpośredni
kontakt.
Przepływ
us have a goodich
practical
sense
of these ciepła
tym
sposobem
miejsce
głównie
relationships,
which ma
are more
formally
w
ciałach
stałych,
a
także
do
pewnego
described by Newton’s law of cooling.
stopnia
w cieczach
i zachodzi
podczas
Natural convection
occurs
when warmer
przekazywania
energii
z
fluids rise and cooler fluids sink, such ciepłych
as
cząsteczek
przylegającym
do
nich
in the cooling tubes
of oil-filled trans-
Fot. 4-1. Izolatory regulujące przepływ ciepła zamontowane na ścianach. Nieprawidłowo zainstalowana
izolacja przepuszcza ciepło.
Insulators
Izolatory
ŚCIANA
WALL
CIEMNIEJSZE
OBSZARY
DARK-COLORED
AREAS
OZNACZAJĄ
WIĘKSZYHEAT
INDICATE WHERE
PRZEPŁYW
CIEPŁA
TRANSFER
IS GREATER
JAŚNIEJSZE OBSZARY
LIGHT-COLORED
AREAS
OZNACZAJĄ
MNIEJSZY
INDICATECIEPŁA
WHERE HEAT
PRZEPŁYW
TRANSFER IS REDUCED
(IZOLACJA)
(INSULATION)
Figure 4-1. Insulators are installed in walls18
to control the transfer of heat. Poorly installed
insulation does not control heat transfer adequately.
WSTĘP DO TERMOGRAFII
cząsteczkom chłodniejszym. Na przykład: czy szmatki wielowarstwowe, blokujące
zjawisko przewodzenia występuje podczas powietrze i spowalniające przepływ
dotykania ciepłego kubka z kawą lub zimnej ciepła (fot. 4–1).
puszki napoju.
Szybkość z jaką przepływa ciepło Konwekcja
zależy od przewodnictwa materiałów Konwekcja to proces przekazywania ciepła
i różnicy temperatur (∆T) między związany z cyrkulacją prądów między
ciałami. Te proste zależności bardziej ciepłymi a chłodnymi obszarami cieczy.
formalnie opisuje prawo Fourier’a. Na Proces ten zachodzi zarówno w cieczach,
przykład: przekazywanie ciepła podczas jak i w gazach oraz dotyczy ruchu
podnoszenia filiżanki kawy w rękawiczkach cząsteczek o różnych temperaturach.
jest
znikome
w
porównaniu
do Na przykład chmura burzowa stanowi
bezpośredniego kontaktu z dłonią. Ciepła konwekcję zachodzącą na dużą skalę,
filiżanka z kawą nie przekazuje tyle ciepła, ponieważ masy ciepłego powietrza
co gorąca filiżanka, z powodu mniejszej wznoszą się, a chłodnego opadają.
różnicy
temperatur.
Podobnie
jest W mniejszym wymiarze konwekcja
w przypadku, gdy energia przekazywana występuje, gdy wlejemy zimne mleko do
jest z taką samą szybkością, ale filiżanki gorącej kawy, które zaraz opadnie
na większej powierzchni. Wówczas na dno.
przekazane zostanie więcej ciepła.
Konwekcyjny przepływ ciepła po
Przewodnik
jest
substancją części zależy również od różnic temperatur
łatwo przewodzącą ciepło. Typowymi i wielkości powierzchni. Na przykład
przewodnikami ciepła są metale. Jednak chłodnica dużego silnika oddaje więcej
przewodnictwo metali może się różnić ciepła niż małego silnika, ze względu
w zależności od ich rodzaju. Na przykład na większą powierzchnię. Ponadto na
żelazo charakteryzuje się mniejszą konwekcyjny przepływ ciepła wpływają
przewodnością niż aluminium. Izolator to takie czynniki, jak: szybkość przepływu,
materiał nie wykazujący przewodzenia kierunek przepływu cieczy oraz stan
ciepła. Nieefektywnymi przewodnikami, powierzchni
badanego
przedmiotu.
znanymi
jako izolatory, TO
mogą
być takie Osadzający
22 INTRODUCTION
THERMOGRAPHY
PRINCIPLES się kurz na chłodnicy silnika
proste materiały, jak: pianka izolacyjna
Fot. 4-2. Naturalna konwekcja występuje, gdy cieplejsze płyny wznoszą się, a chłodniejsze opadają, tak jak
w kadziach chłodniczych transformatorów olejowych.
Natural Convection
Konwekcja naturalna
KADZIE CHŁODNICZE
TRANSFORMATORA
COOLING TUBES
OLEJOWEGO (CHŁODZENIE
NATURALNĄ
OIL-FILLED KONWEKCJĄ
TRANSFORMER
POLEGAJĄCĄ
CYRKULACJI
(COOLED BYNA
NATURAL
CIEPŁEGO
OLEJU
KADZIACH
CONVECTION ASWWARM
OIL
CHŁODNICZYCH)
CIRCULATES INTO COOLING
TUBES)
STANDARDOWE WZORCE
NORMAL CIRCULATION
CYRKULACJI
WSKAZUJĄ
PATTERNS
WARM OIL
CIEPŁY
OLEJSHOW
NA GÓRZE
(LIGHTER) ATI CHŁODNIEJSZY
THE TOP AND
(JAŚNIEJSZY)
COOLER
OIL KADZI
(DARKER) AT
OLEJ
NA DNIE
THE BOTTOM OF THE TUBES
(CIEMNIEJSZY)
DARK-COLORED
TUBES
KADZIE
OZNACZONE
CIEMNYM
INDICATEWSKAZUJĄ
WHERE
KOLOREM
NISKĄ
THERE IS LITTLE OR
CYRKULACJĘ
OLEJU
LUB
NO CIRCULATION
OF
OILJEJ
BRAK
Figure 4-2. Natural convection occurs when
19warm oil rises and cool oil sinks, such as
in the cooling tubes of an oil-filled transformer.
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Chapter
4 — Practical Applied Theory 23
utrudnia wymianę ciepła.
Promieniowanie
Większość z nas pojmuje instynktownie Promieniowanie polega na przekazywaniu
powyższe
zależności
przewodzenia, między
przedmiotami
energii
waves. The
primary
among See elektromagnetycznej,
Figure 4-3.
naukowo
ujęte
w difference
prawie chłodzenia
w tym ciepła,
the waves
is their konwekcja
wavelength.występuje,
While
Newtona.
Naturalna
z prędkością światła. Ponieważ nie
is vis-się, jest tu wymagany żaden materialny
gdyelectromagnetic
cieplejsze radiation
płyny (light)
wznoszą
Concept of Conservation of
ible to the human
eye, tak
radiated
is
a chłodniejsze
opadają,
jak wheat
kadziach
środek przekazu, promieniowanie może
energy
visible only transformatorów
through thermal imaging
chłodniczych
olejowych występować nawet w próżni. Przykładem
and infrared
radiation behave
systems.
(fot.
4–2). The electromagnetic spectrum Light
energii
elektromagnetycznej
jest
when
they
interact
with
variis the range of all types of electromag- similarly
odczuwanie ciepła słońca
w chłodny
dzień.
Infrared radiation
is reRys. radiation,
4-1.
Spektrum
elektromagnetyczne
netic
based on
wavelength. ous materials.
Energia
elektromagnetyczna
określa
zakres
każdego
rodzaju
radiacji
flected
by
some
types
of
surfaces,
jest promieniowaniem w such
formie fal
elektromagnetycznej, na podstawie długości fali.
Electromagnetic Spectrum
as the
metal liner under
a stove burner. Energia
elektrycznych
i magnetycznych.
Spektrum elektromagnetyczne
Reflections
of both warm and
coolprzybrać
obelektromagnetyczna
może
kilka
jectspostaci,
can be seen
with
infrared
imagers
w tym: fali świetlnej, radiowej oraz
in some
surfaces, suchpodczerwonego.
as bright metals, Główną
promieniowania
10-12m PROMIENIOWANIE
GAMMA RAY
GAMMA
which
we
call
“thermal
In fal
a jest ich
RADIATION
różnicą powyższychmirrors.”
rodzajów
fewdługość.
cases, infrared
radiation
is
transmitPodczas gdy, wzrok ludzki wykrywa
ted długości
through afal
surface,
such
as światło
throughwidzialne,
PROMIENIOWANIE
znanych
jako
X-RAY
X
the lens
of
an
infrared
imaging
system. długości
RADIATION
kamery termowizyjne wykrywają
Infrared
radiation
can
also
be
absorbed
PROMIENIOWANIE
fal będących wyemitowanym ciepłem (lub
ULTRAFIOLETOWE
by apromieniowaniem
surface, such as a hand
near a hot Każda
ULTRAVIOLET
podczerwonym).
LIGHT
stove
burner.
In
this
case
a
temperature
długość fali stanowi inną część spektrum
RADIATION
PROMIENIOWANIE
change
results, causing the surface to
WIDZIALNE
VISIBLE LIGHT
elektromagnetycznego.
RADIATION
emit more
energy.
Równanie
Stefana
Boltzmanna
PROMIENIOWANIE
Transmission
is theruchu
passage
of w trakcie
INFRARED
opisuje zależności
ciepła
PODCZERWONE
radiant
energy
through
a
material
RADIATION
promieniowania. Wszystkie or
przedmioty
structure.
Infrared
radiation
can also kondukcji
promieniują
ciepło.
W przypadku
be absorbed
in czysta
a surface,
the energii
i konwekcji
ilośćcausing
emitowanej
PROMIENIOWANIE
MICROWAVE
temperature
to
change
and
an
emission
MIKROFAL
zależy od różnic obszaru i temperatury.
RADIATION
of more
energy from
the przedmiot,
surface of the
Im cieplejszy
jest
tym więcej
object.
Absorption
is
the
energii emituje. Na interception
przykład rozgrzany
of radiant
Emission
the dis-energii niż
palnik energy.
kuchenki
emitujeiswięcej
charge
of
radiant
energy.
Although
an
zimny.
infrared
thermal
imaging
system
can
Promieniowanie cieplne jest wymianą
PROMIENIOWANIE
readciepła
reflected,
transmitted,
absorbed,
RADIO
WAVE
poprzez
fale elektromagnetyczne.
FAL
RADIOWYCH
RADIATION
and Główną
emitted radiation,
only
energy
that długość.
różnicą fal jest ich
Podczas
gdy,
promieniowanie
elektromagnetyczne (światło) jest dla
ludzkiego oka widzialne, promieniowanie
TECH-TIP
106m
cieplne jest widzialne tylko za pomocą
The
roughness of a surface
determines the
systemów
obrazowania
termicznego.
Konwekcja wymuszona, np. przez type
and
direction
of
radiation
reflection.
Spektrum elektromagnetyczne
składa
smooth surface is known as a specular
pracę pompy lub wentylatora, tłumi typowe A się
z
fal
elektromagnetycznych
o
różnej
Figure
4-3. The konwekcji.
electromagnetic
spectrum
while a rough or patterned surskutki
naturalnej
Wiatr
powoduje reflector
długości
i
różnej
energii
(rys.
4–1).
is the range of all types of electromagnetic
odczuwanie
zimna, co jest skutkiem face is known as a diffuse reflector.
radiation, based on wavelength.
szybszej utraty ciepła. Na temperaturę
przedmiotów lub obiektów badanych
kamerą termowizyjną ma znaczny wpływ
oddziaływanie wiatru.
20
WSTĘP DO TERMOGRAFII
24
Odziaływanie
z materią
promieniowania
INTRODUCTION TO THERMOGRAPHY PRINCIP
Rys. 4-2. Promieniowanie może być odbite,
przekazane, pochłonięte lub emitowane.
of emissio
as a value
with a valu
ABSORPCJA
ABSORPTION
per, emits l
skin with a
One of
imager is
EMISJA
energy tha
EMISSION
eyes. Some
only do lo
metals, em
TRANSMISJA
TRANSMISSION
also reflec
ings. When
imaging sy
emitted an
ODBICIE
REFLECTION
the image.
is displaye
KAMERA
THERMAL
TERMOWIZYJNA
derstand w
IMAGER
what energ
Several
Figure 4-4. Radiation can be reflected, emissivity.
absorbed,
or emitted.
transmitted,
Emisyjność
pozostałych
materiałów,can also va
również wielu niepomalowanych lubperature, a
is absorbed
or emitted
affects
sursilnie
utlenionych
metali,
jest the
mniejsza.
emissivity
face
temperature.
See
Figure
4-4.
W przypadku nagrzanej czystej powierzchnithe angle o
In następuje
addition, the
quantity of heat
metalu
stosunkowo
małyradiwzrost It is no
ated by a ciepła.
surface Różnice
is determined
by how
przepływu
między
ciepłąemissivity
efficientlypowierzchnią
the surface emits
energy.
a chłodną
metalu
sąMost
trudneshiny meta
such as
painted
do nonmetallic
zauważeniamaterials,
przez ludzkie
oko,
a nawetbeen char
surfaces termowizyjną.
or human skin, efficiently
emitmetale
en- values can
kamerę
Czyste
ergy. Thiszwykle
means that
as their
temperature
posiadają
niską
emisyjność
(niskaEmissivity
increases, they
radiate Emisyjność
a great deal more
intensywność
emisji).
określaas a guide
wartość
od 0,0
doa stove
1,0. burner.
Powierzchniaa material
energy, such
as with
o wartości
emisyjności
0,10,
typowo
Other materials,
mostly
metals
that dlaskilled ther
błyszczącej
miedzi
emitujeoxidized,
mało energii
are unpainted
or not heavily
are stand how
w porównaniu
człowieka
(wartośćFigure 4-6
less efficient ze
at skórą
radiating
energy. When
emisyjności
0,98).
a bare metal
surface is heated, there is
Cavitie
comparatively little increase in the radiant energy at
heat transfer, and it is difficult to see the around the
Warto
wiedzieć...
difference
between a cool metal surface light. The
Chropowatość
powierzchni
określa
and a warm one
either with our
eyes rodzaj
or a because it i
oraz
kierunek
odbicia
promieniowania.
thermal imaging system. Bare metals typi- it is absorb
Gładka
powierzchnia
idealne a surface w
cally have
a low emissivitystanowi
(low efficiency
„lustro”, podczas gdy chropowata lub
wzorzysta ma właściwości rozpraszające.
Reflection, Transmission,
Światło oraz promieniowanie podczerwone
zachowują się podobnie w zetknięciu
z różnymi materiałami. Niektóre rodzaje
powierzchni, jak np. metalowa okładzina
pod
palnikiem
kuchenki,
odbijają
promieniowanie podczerwone. Odbicia
te, znane jako „odbicia cieplne” zarówno
w przypadku ciepłych, jak i zimnych
przedmiotów są rejestrowane przez
kamery termowizyjne na niektórych
powierzchniach, np. jasnych metali.
W niektórych przypadkach, promieniowanie
podczerwone jest przekazywane przez
takie
powierzchnie,
jak
soczewka
systemu
obrazowania
termicznego.
Promieniowanie podczerwone może być
również pochłonięte przez powierzchnię,
np. przez dłoń w pobliżu gorącego palnika
kuchenki. W takim przypadku następuje
zmiana temperatur, powodująca większą
emisję energii przez powierzchnię.
Transmisja
(przekazywanie)
to
przejście promieniowanej energii przez
materiał lub strukturę. Promieniowanie
podczerwone
może
być
również
pochłonięte przez
powierzchnię,
powodując zmianę temperatury oraz
wyższą emisję energii przez powierzchnię
danego przedmiotu.
Absorpcja
(pochłanianie)
jest
to
przechwycenie
emitowanej
energii.
Emisja to wysyłanie emitowanej energii.
Chociaż kamery termowizyjne rejestrują
promieniowanie odbite, przekazywane,
pochłaniane czy emitowane, to jednak
tylko energia pochłaniana lub emitowana
wpływa na temperaturę powierzchni
(rys. 4–2).
Ponadto,
to
intensywność
emitowania energii wpływa na ilość
ciepła emitowanego przez powierzchnię.
Większość materiałów niemetalicznych,
np. powierzchnie pomalowane lub skóra
ludzka, emitują energię o dużym natężeniu.
Oznacza to, że wraz ze wzrostem ich
temperatury, emitują o wiele więcej energii,
tak jak np. palnik kuchenki.
Odbicie,
przekazywanie,
Absorption,
and Emission
pochłanianie oraz emisja promieni
Ti25
IR FUSION
TECHNOLOGY
21
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Jednym z wyzwań użytkowania
kamery termowizyjnej jest wyświetlanie
energii normalnie niewidocznej dla
ludzkiego oka. Czasami może to być
mylące. Zarówno powierzchnie o niskiej
emisyjności, takie jak metale, jak również
te które odbijają warunki cieplne swojego
otoczenia, emitują nieefektywnie. Pomiary
powierzchni kamerą termowizyjną obrazują
połączenie emitowanego i odbijającego się
promieniowania podczerwonego. Dlatego
ważne jest, aby użytkownik kamery
wiedział, jak rozróżniać energię emitowaną
od odbitej.
Na emisyjność materiału może
wpłynąć też kilka innych czynników.
Oprócz rodzaju materiału, emisyjność
może się różnić w zależności od stanu
powierzchni, temperatury oraz długości
fali. Intensywność emisyjności przedmiotu
może się także różnić w zależności od kąta
patrzenia (fot. 4–3).
Określenie emisyjności większości
materiałów, które nie są błyszczącymi
metalami,
nie
sprawia
trudności.
Emisyjność wielu materiałów została już
określona, a jej wartości można znaleźć
w tabelach emisyjności. Wartości te jednak
powinny służyć tylko jako wskazówki
w trakcie pomiarów. Nawet dokładna
wartość emisyjności materiału może się
różnić od jej wartości z tabeli, dlatego
niezbędne jest posiadanie wiedzy na
temat pomiarów rzeczywistej wartości
emisyjności (tabela 4–1).
Ubytki, szczeliny oraz otwory emitują
energię cieplną z większą intensywnością
niż powierzchnie je otaczające. Ta sama
zależność dotyczy światła widzialnego.
Źrenica ludzkiego oka jest czarna,
ponieważ jest wgłębieniem i absorbuje
światło. Powierzchnia pochłaniająca całe
światło jest „czarna”. Wartość emisyjności
wgłębienia wynosi w przybliżeniu 0,98,
jeżeli jego głębokość jest siedem razy
większa od szerokości.
Tabela 4-1. Wartości emisyjności powszechnie stosowanych
materiałów można znaleźć w tabelach emisyjności.
Wartości emisyjności powszechnie
stosowanych materiałów
Materiał
Emisyjność*
Aluminium, wypolerowane
0,05
Cegła, zwyczajna
0,85
Cegła, ogniotrwała,
chropowata
0,94
Żelazo lane, surowy odlew
0,81
Beton
0,54
Miedź, wypolerowana
0,01
Miedź, utleniona do czerni
0,88
Taśma elektryczna, czarny
plastik
0,95
Szkło
0,92
Lakier, bakelit
0,93
Farba, na bazie oleju
0,94
Papier, czarny, matowy
0,94
Porcelana, szklista
0,92
Guma
0,93
Stal, galwanizowana
0,28
Stal, silnie utleniana
0,88
Papier smołowy
0,92
Woda
0,98
*Emisyjność
prawie
wszystkich
materiałów
mierzona jest w 0oC (32oF), ale nie różnią się przez
to znacząco w temperaturze pokojowej.
Temperatura powierzchni
Kamery termowizyjne rejestrują tylko
temperatury
powierzchni
większości
przedmiotów (jeżeli są matowe) w postaci
wzorców termicznych, dlatego użytkownik
kamery powinien umieć je interpretować
i analizować, a także powiązać je
z temperaturami wewnętrznymi i budową
mierzonego przedmiotu. Na przykład
obraz termiczny zewnętrznej ściany domu
pokazuje różne temperatury, ale zadaniem
użytkownika kamery jest powiązanie ich
z budową oraz ociepleniem budynku.
Dokładne
wykonanie
tego
zadania
umożliwia zrozumienie jak ciepło przepływa
przez różne części oraz materiały w ścianie.
22
Chapter 4 — Practical Applied Theory 25
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Fot. 4-3. Wartość emisyjności zależy od rodzaju materiału, stanu powierzchni, temperatury oraz długości fali.
Emissivity
Emisyjność
PRZEWODNIK
IZOLOWANY
INSULATED CONDUCTOR
MA
WYSOKĄ
EMISYJNOŚĆ
HAS
HIGH EMISSIVITY
(CIEPŁO
EMITOWANE)
(EMITTED
HEAT)
EMISYJNOŚĆ
ZALEŻY OD BY
EMISSIVITY AFFECTED
RODZAJU
STANU
MATERIALMATERIAŁU,
TYPE, SURFACE
POWIERZCHNI,
TEMPERATURY
CONDITION, TEMPERATURE,
ORAZ
DŁUGOŚCI FALI
AND WAVELENGTH
TYLNA CZĘŚĆ PANELU MA
BACK OF PANEL HAS
NISKĄ EMISYJNOŚĆ (CIEPŁO
LOW EMISSIVITY
ODBIJANE)
(REFLECTED HEAT)
Figure 4-5. Emissivity can be affected by material type, surface condition, temperature,
W
chłodny dzień ciepło ze aby zwiększyć ich emisyjność. Dzięki
and wavelength.
środka domu przepływa przez strukturę temu można podwyższyć dokładność oraz
a cavity will
approach 0.98 wyników.
when it is
usprawnić
interpretowanie
ściany na jej zewnętrzną powierzchnię, of
Emissivity Values
a następnie jej temperatura wyrównuje seven times deeper than it is wide.
of Common Materials
się z otoczeniem. W tym momencie DOKŁADNOŚĆ POMIARU
Material
Emissivity*
użytkownik kamery musi zinterpretować TEMPERATURY
surface Temperature
Aluminum, polished
0.05
obraz termiczny mierzonej powierzchni. Dokładność współczesnych przyrządów
Brick, common
0.85
because only the surfaceZależności
te mogą być całkiem 0.94
złożone, Typically,
testowych na podczerwień jest dość
Brick, refractory, rough
temperature patterns of most objects are
ale w Cast
większości
przypadków
wystarczy
iron, rough casting
0.81
wysoka.
Dokładność
pomiarów
seen (as they are opaque) thermographers
racjonalne
Concretepodejście oraz znajomość
0.54
przedmiotów o wysokiej emisyjności,
must interpret and analyze these patterns
Copper,
polished
0.01
podstaw
fizyki.
umiarkowanie
ciepłych
powierzchnie
Copper, oxidized to black
0.88
and relate them to the object’s internal
w
granicach
rozdzielczości
pomiaru
Electrical tape, black plastic
0.95
temperatures
and structures.
For2example,
o
o
Emisyjność
układu
wynosi
typowo
±
C
(3,6
F) lub
Glass
0.92
the
exterior
wall of(może
a housesię
willjednak
display różnić
Obraz Lacquer,
termiczny
niemalowanego
lub
słabo
2
%
pomiaru
Bakelite
0.93
of various
temperatures,
but the
utlenianego
metalu
jest trudny do0.94
odczytu patterns
Paint, average
oil-based
w zależności
od modelu
kamery).
Wyższa
task
of
a
thermographer
is
to
relate
them
Paper,na
black,
dull emisyjność metali
0.94 oraz
ze względu
niską
dokładność wyników pomiarów
podnosi
Porcelain, glazed
0.92
the structure and
thermal performance
ich właściwości
odbijające. Bez względu
na to
atrakcyjność
technologii
podczerwieni,
Rubber
0.93
of
the house.
accurately
this,
there
to czy obrazowany jest rozkład temperatur,
również
ze To
względu
na do
brak
konieczności
Steel, galvanized
0.28
must
be a basic understanding
of how heat
czy mierzymy
temperaturę
metodą
bezpośredniego
kontaktu
przyrządu
Steel, oxidized strongly
0.88
travels
through
different
components
and
radiometryczną,
należy
wziąć
pod
uwagę
testowego
z
badanym
przedmiotem.
Tar paper
0.92
materials
in
the
wall.
powyższe
czynniki.
Wiele
modeli
kamer
Poniżej
przedstawiono
czynniki,
Water
0.98
termowizyjnych
zarówno
During coldna
weather,
heat from dokładności
inside
* Emissivities of umożliwia
almost all materialskorektę
are measured
at 0°C
wpływające
zmniejszenie
(32°F) but do not differ significantly at room temperature.
emisyjności, jak i odbitego otoczenia the
house travels pomiarów
through the structure
of
wyników
temperatury
cieplnego.
Tabele
korekty
emisyjności
the
wall
to
the
exterior
surface,
and
then
polegających
na
detekcji
promieniowania
Figure 4-6. The emissivity values of
odnoszą
sięcommon
do wielu
materiałów.
podczerwonego:
surface comes into thermal equilibrium
many
materials
can be found in the
Tabele
korekty
emisyjności
•
emisyjności
poniżej
withWartość
its surroundings.
It is at this
point 0,6
that
emissivity tables.
pomagają
zrozumieć
właściwości • Różnice temperatur rzędu 30oC (54oF)
danego materiału. Jednak w większości • Pomiary poza rozdzielczością układu
przypadków
powierzchni
o
niskiej (mierzony obiekt lub przedmiot jest za
emisyjności, wyniki ich pomiarów mogą mały lub w zbyt dużej odległości)
być błędne. Powierzchnie tego typu należy • Pole widzenia
np. pokrywać taśmą elektryczną lub farbą,
23
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Chapter 4 — Practical Applied
Theory 27
Rys. 4–3. Pole widzenia (FOV) to parametr określający obszar widzialny na obrazie termicznym przy
zastosowaniu określonego obiektywu.
Field of View (FOV)
Pole widzenia (FOV)
SZEROKIE
POLE
FOV
OBIEKTYW
SZEROKOKĄTNY
WIDE
FOV
—–WIDE
ANGLE
LENS
STANDARDOWE
POLE
FOV
OBIEKTYW STANDARDOWY
STANDARD
FOV
—– STANDARD
LENS
WĄSKIE POLE
– OBIEKTYW WĄSKOKĄTNY
NARROW
FOVFOV
— TELEPHOTO
LENS
Figure 4-7. The field of view (FOV) is a specification that defines the area that is seen
the thermal (FOV)
image when using a specific lens.
Pole inwidzenia
Warto wiedzieć...
Pole widzenia (FOV) to parametr
określający wielkość obszaru widzialnego
When projected
from theNiezależnie
detector through
na obrazie
termicznym.
od
the
lens,
the
IFOV
gives
the
size ofwidzenia
an object
wielkości matrycy, wielkość pola
can be seen at a stopniu
given distance.
FOV that
w najwyższym
zależy od
An
IFOV
measurement
is the measureobiektywu. Niezależnie od
użytego
ment resolution
of a thermalzapewniają
imager that
obiektywu
duże matryce
describes
the smallest
object that
bardziej
szczegóły
widoksizemierzonego
can
be
measured
at
a
given
distance.
See
obiektu. Szerokie pole widzenia przydaje
Figure
4-8.
It
is
specified
as
an
angle
się zwłaszcza w przypadku pracy (in
na
mRad) butwis typically
a factor of
podstacjach
terenie larger
lub bywewnątrz
threePodczas
than the IFOV.
is due tomatryce
the fact
budynku.
gdy This
mniejsze
that
the
imager
requires
more
information
są wystarczające do prac wewnątrz
budynków, to już pomiary na podstacjach
wymagają większego pola widzenia
(rys. 4–3).
Wszystkie przedmioty testowane kamerą
termowizyjną
energię
about
the radiation ofpromieniują
a target to measure
możliwą
do
zmierzenia
w
paśmie
it than it does to detect it. It is vital to unpodczerwieni.
Obiekt
nagrzany
emituje
derstand and work within the spatial and
więcej energii.
Ludzkie
okoto dostrzega
measurement
resolution
specific
each
bardzo gorące przedmioty emitujące
TECH-TIP
większe ilości energii.
All thermal imager targets radiate energy
Doraźne
(IFOV)
measurablepole
on the widzenia
infrared spectrum.
As the targetpole
heats up,
it radiates more
Doraźne
widzenia
(IFOV) to
energy. Veryokreślający
hot targets radiate
enough kamery
parametr
zdolność
energy to be seen by the
termowizyjnej
dohuman eye.
wyodrębnienia
szczegółów przestrzennych (rozdzielczość
przestrzenna). Parametr IFOV zwykle
wyraża się jako kąt w miliradianach (mRad).
Podczas wyświetlania z pojedynczego
detektora przez obiektyw parametr IFOV
24
simply will not see much of a change moisture cannot be seen. The characterisWSTĘP DO TERMOGRAFII
on the surface as the internal connec- tic thermal signature often disappears. Wet
tion changes. Surprisingly, even objects surfaces can also be confusing when either
Rys. 4-4. Pomiar IFOV to pomiar rozdzielczości kamery termowizyjnej dla najmniejszego przedmiotu
such
as bolted
electrical
connections
mierzonego
z danej odległości.
Rozdzielczość
przestrzenna
umożliwia pokazanie
tabliczki
z danej odległości,
evaporation
or freezing
is occurring.
a rozdzielczość pomiaru określa możliwość odczytania napisu na tabliczce po powiększeniu przedmiotu lub
z mniejszej odległości.
Spatial
and Measurement Resolution
Rozdzielczość przestrzenna i pomiaru
PRZECZYTAJ
MNIE
PRZECZYTAJ
MNIE
DORAŹNE POLE
WIDZENIA
INSTANTANEOUS
FIELD
OF VIEW
(ROZDZIELCZOŚĆ
PRZESTRZENNA)
(SPATIAL RESOLUTION)
POMIAR
IFOV
IFOV
MEASUREMENT
(ROZDZIELCZOŚĆ POMIARU)
(MEASUREMENT
RESOLUTION)
Figure 4-8. An IFOV measurement is the measurement resolution of a thermal imager
określa,
obszarthestanowi
widzenia
podłączeń
elektrycznych
thatjaki
describes
smallestpole
size object
that can
be measured atwewnątrz
a given distance.
IFOV
z danej
odległości.
wypełnianych
is similar
to seeing a sign in the distance whileurządzeń
IFOV measurement
is similarolejem.
to readingZmiany
the sign, either
because
or larger.na powierzchni spowodowane zmianami
Pomiar
IFOV
jestit is closer
pomiarem
rozdzielczości
kamery
termowizyjnej, w
połączeniach
wewnętrznych
nie
dotyczącej najmniejszego przedmiotu są widoczne dla użytkownika kamery
mierzonego z danej odległości (rys. 4–4). termowizyjnej. Co zaskakujące, nawet
Wynik podawany jest jako kąt (w mRad), elektryczne połączenia skręcone śrubami
ale zazwyczaj jest większy o współczynnik często mają duży gradient, nawet z małej
3 od IFOV. Wynika to z faktu, że kamera odległości fizycznej. Dlatego interpretując
termowizyjna wymaga więcej informacji obraz termiczny, należy wziąć pod uwagę
dotyczących promieniowania badanego warunki wewnętrzne.
przedmiotu do zmierzenia go niż wykrycia. Podobny spadek wartości następuje,
Bardzo istotna jest znajomość oraz praca wtedy gdy wpływ otoczenia na temperaturę
w granicach rozdzielczości przestrzennej powierzchni jest znaczący lub nieznany.
i pomiaru, określonej dla każdego układu. Tak jak w przypadku pomiarów dachu
Niespełnienie tych warunków może o niskim nachyleniu w celu wykrycia
spowodować niedokładne wyniki pomiarów zawilgoceń podczas silnego wiatru. Miejsca
lub przeoczenie ważnych kwestii.
występowania wilgoci nie są możliwe do
ustalenia. Charakterystyczna sygnatura
termiczna często znika. Mylące mogą
Wpływ środowiska
Wynik pomiaru powierzchni, wykonanego być również mokre obszary powierzchni
nawet z dużą precyzją, może się w trakcie wyparowywania lub zamarzania
znacznie zmniejszyć, jeżeli gradient zgromadzonej tam cieczy.
termiczny między mierzoną powierzchnią
a ciepłem wewnętrznym jest duży,
tak jak w przypadku nieprawidłowych
25
Introduction to
Thermography principles
Introduction to
Wprowadzenie
do termografii
Thermography principles
5
COLOR
THERMAL
IMAGES
PRZYKŁADOWE
OBRAZY
CIEPLNE
OF APPLICATIONS
INTRODUCTION
TO INFRARED
THERMOGRAPHY AND THERMAL IMAGERS
T
hermal imagers operate based on infrared thermography principles. A
thermal imager is used as a cost-saving, and often money-making, test
tool for troubleshooting, maintenance and inspection of electrical systems,
mechanical systems, and building envelopes.
Infrared THermOgrapHy
the standard for the thermal inspection
of countless applications.
Infrared thermography is the science of
using electronic optical devices to detect
and measure radiation and correlating that HIsTOry Of Infrared
to surface
temperature.
Radiation
is the
Fot. 5-2.
cieczy
w zbiorniku
Fot.
widoczny
na TeCHnOlOgy
Figure
5-2.Poziom
Under the
proper
conditions,można
liquid
Figure5-1.
5-1. Punkt
The “hotprzegrzania
spot” on the thermal
image
prosto
w tank
odpowiednich
warunkach.
obrazie
cieplnym,
zawsze
wskazuje
movement
ofalways
heat indicate
that nie
occurs
as radiant
in określić
a storage
can be easily
detected.
does not
the
primary
problem. level
główną
przyczynę
na The derivation of “infrared” is “past red,”
The(electromagnetic
top fuse
may beproblemu.
blown,
andBezpiecznik
the moves
center fuse
energy
waves)
samej
górze
może byćproblem
przepalony,
a środkowy
may have
a possible
as well.
without
a direct
medium of transfer. Mod- referring to the place this wavelength
pracować
nieprawidłowo.
ern infrared thermography is performed holds in the spectrum of electromagnetic
by using electronic optical devices to de- radiation. The term “thermography” is detect and measure radiation and correlate it rived from root words meaning “temperato the surface temperature of the structure ture picture.” The roots of thermography
can be credited to the German astronomer
or equipment being inspected.
Humans have always been able to Sir William Herschel who, in 1800, perdetect infrared radiation. The nerve formed experiments with sunlight.
endings in human skin can respond
to temperature differences as little as
±0.009°C (0.005°F). Although extremely
sensitive,
human
Fot. 5-4.
kolorowa część
schematu
Fot.
5-3.
(lub nerve
ciemny)
punkt
na Figure
Figure
5-3.Niebieski
A blue
(or dark)
spot onendings
the
thermal
5-4.Jasna
The lighter-colored,
wispy
thermal
image shows
an area
of nondestructive
unexpected
moisture
patterns
picture-in-picture
(PIP) thermal
rozkładuin this
temperatur
nałożonych
na
obrazie
termicznym
niepożądane
are poorly
designed
forwskazuje
in a ceiling. wilgoci na suficie.
image
an HVACtermicznego
register indicate
excessive
siebie ofobrazów
i widzialnego
wystąpienie
thermal evaluation.
air
leakage
in the ductwork
(obraz
w obrazie
- PIP),connections.
instalacji HVAC
For example, even if humans had the
wskazuje nadmierne uchodzenie powietrza
w przewodach wentylacyjnych.
thermal capabilities of animals that can
find warm-blooded prey in the dark, it
is probable that better heat detection
tools would still be needed. Because
humans have physical limitations in de- A thermal image of the residual heat
transferred from a hand to the surface of
tecting heat, mechanical and electronic 29
devices that are hypersensitive to heat a painted wall can be easily detected with
have been developed. These devices are a thermal imager.
1 26
30
INTRODUCTION TO THERMOGRAPHY
PRINCIPLES
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Fot.
5-5.
Nieprawidłowy
rozkład patterns
temperatur
Figure
5-5.
Unexpected thermal
on
na
piecu wyżarzającym
oznaczać
an annealing
furnace can bemoże
an indication
of
possible refractory
breakdown.
uszkodzenie
izolacjiinsulation
ogniotrwałej.
Fot.
Silnikcirculation
wentylatora
po on
prawej
Figure5-6.
5-6. The
fan motor
the
stronie
pieca
doannealing
wyżarzania,
widoczny
jako
right side
of this
furnace
may have
a potential
problem,
it is operating
hotter
obszar
cieplejszy
od as
innych
może pracować
than the others.
nieprawidłowo.
Fot.
5-7.5-7.
NaAobrazie
termicznym
widoczne
połączenie
o wysokiej
rezystancji
lub usterka
Figure
high-resistance
connection
or jest
component
malfunction
within
a residential
circuit
obudowy
czego image,
nie wykryje
się in
w the
obrazie
widzialnym.
breaker iswyłącznika
easily seenobwodu,
in the thermal
but not
visible
light image.
Fot. 5-8. Gdy na obrazie widzialnym nie widać żadnej nieprawidłowości, rozkład temperatur na
Figurei 5-8.
While the
thermalnaimage
of aze
motor
and coupling shows thermal patterns on both
silniku
sprzężeniu
wskazuje
problem
współosiowością.
sides that are indicative of a coupling alignment problem, the visible light image indicates no
evidence of a problem.
27
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Chapter 5 — Color Thermal Images of Applications 31
Fot. 5-9.5-9.
Termografia
służy docan
monitorowania
Figure
Thermography
be used to
monitor
refractory
performance over
time and
zabezpieczeń
ognioodpornych
i wykrywania
detect
problem
areas in cement kilns
other
obszarów
nieprawidłowości
w and
piecach
process
equipment.
cementowych
lub innych urządzeniach do
obróbki.
Fot. 5-10.
Termografię
z powodzeniem
można
Figure
5-10.
Thermography
can be used
to
view
hiddendo
building
construction
and other
stosować
obrazowania
niewidocznej
features,
as an
earthen
berm
on the
konstrukcjisuch
budynku
i innych
jego
elementów,
exterior
of gliniana
this gymnasium.
takich jak
berma na zewnątrz tej sali
gimnastycznej.
Fot. 5-11.
WA
przeciwieństwie
do cylindrów
prawidłowo
pracujących,
cylindry
w których
jest
Figure
5-11.
misfire in a cylinder
of a diesel-electric
power
plant shows
different,
coolerbrak
thermal
zapłonu widoczne
są woperating
chłodniejszych
barwach.
patterns
than normally
cylinders.
Figure
5-12.
Thermal
imagers can
be used
Fot. 5-12.
Kamery
termowizyjne
skanują
duże
to
scan large
and facilities
to locate
budynki
oraz buildings
inne obiekty,
aby zlokalizować
unexpected
thatmogące
could
nieprawidłowethermal
różnicevariations
temperatur
indicate
potential
problems.
oznaczać
potencjalne
nieprawidłowości.
Figure
5-13. The
thermal
image of prawidłowo
a normally
Fot. 5-13.
Obraz
termiczny
operating
motor
on ansystemu
air-handling
system
pracującego
silnika
uzdatniania
shows
heatwskazuje
dissipating
from the vents.
powietrza
rozpraszanie
ciepła przez
otwory wentylacyjne.
28
32
INTRODUCTION TO THERMOGRAPHY PRINCIPLES
Fot.
5-14.
Jasno
kolorowy
rozkładarea
temperatur
Figure
5-14.
The
light-colored
of the
zespołu
bezpieczników
fuse bank
indicates the wskazuje
possibility możliwość
of a highresistance issuewysokiej
or an internal
problem with
wystąpienia
rezystancji
lub
the center phase.
wewnętrzny
problem ze środkową fazą.
Fot.
5-15.
tuleja oraz
na
Figure
5-15.Gorąca
A hot bushing
and zaczep
tap on an
podwyższonym
transformatorze
jest sign
oczywistą
elevated transformer
is a clear
of a
problem.nieprawidłowości.
oznaką
Fot.
5-16.A high-resistance
Zwiększanie connection
obciążenia
Figure 5-16.
on
w
przypadku
wysokiej
rezystancjicanzwory
a jumper
(possibly
due to corrosion)
have
significant consequences
if the load
were to
(prawdopodobnie
ze względu
na korozję)
increase
further. poważne konsekwencje.
może
spowodować
Fot.
nieprawidłowości
Figure 5-17.
5-17. ByWszelkie
using a thermal
imager, a
działania
wewnętrznych
części wincentrum
problem with
an internal component
a motor
control center
(MCC) can
be easily
detected.
sterowania
silnikami
można
łatwo
wykryć
kamerą termowizyjną.
Fot.
5-18.
stan
niewyważenia
Figure
5-18.Potencjalny
A possible load
imbalance
on the
obciążeń
(pocan
prawej
stronie) może
łatwo
far right fuse
be overlooked
unlessbyć
level
and
span of the image
is adjusted. dopasowania
przeoczony
bez odpowiedniego
poziomu i szerokości obrazu.
Fot.
5-19. With Technik
zaznajomiony
Figure 5-19.
the proper knowledge
of
equipment,
a technicianmoże
can
zmechanical
urządzeniami
mechanicznymi
often perform many
troubleshooting
and
rozwiązać
większość
przypadków
maintenance activities.
nieprawidłowości
i wykonać niezbędne prace
konserwacyjne.
29
Chapter 5 — Color Thermal Images of Applications 33
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Chapter 5 — Color Thermal Images of Applications 33
Figure
5-20. Porównując
A potential internal
is
Fot. 5-20.
pracę problem
podobnych
visible
comparing
similar
components
części when
w mniej
więcej
takich
samych
under
similar
conditions.
warunkach
widoczne
Figure
5-20. load
Aobciążenia,
potential
internal
problemjest
is
visible
when comparing
components
potencjalne
wystąpieniesimilar
nieprawidłowości
under
similar
load conditions.
w środku
urządzenia.
Figure5-21.
5-21. Thermal
can be used
to
Fot.
Kamery imagers
termowizyjne
można
detect wet do
insulation
associated with
a water
używać
obrazowania
termicznego
leak
on5-21.
a low-sloped
roof. If can
conditions
Figure
Thermal
be usedare
to
przemokniętej
izolacji i imagers
wykrywania
przecieków
right
and
metal roof
deck is painted,
itwater
may
detect
wetthe
associated
with awarunki
w
dachu
o insulation
niskim nachyleniu.
Jeżeli
be
possible
to
detect
such
signatures
from
leak
on a low-sloped
roof. podłoże
If conditions
are
są
sprzyjające
a metalowe
dachowe
the interior.
right
and the metal roof
deck is
painted, it may
jest
pomalowane,
wszelkie
nieprawidłowości
be possible
towykryć
detectod
such
signatures from
cieplne
można
wewnątrz.
the interior.
Figure 5-22. The use of saturation colors and
color alarms in a grayscale palette can be useful
for
determining
theuse
hotof
water
and steam
valves
Fot.
5-22.
Ustawienia
obrazowania
kolorami
Figure
5-22.
The
saturation
colors
and
that
openinoraz
and
operating
properly.
nasyconymi
paletąpalette
odcieni
szarości
colorare
alarms
a grayscale
can be
useful
for determining wykrywanie
the hot water and
steam valves
umożliwiają
gorącej
wody
are open działających
and operatingotwartych
properly. zaworów
ithat
prawidłowo
parowych.
Figure 5-23. Although two different motor and
pump sets show different thermal patterns, both
patterns
may
indicate
acceptable
operation.
Fot. 5-23.
Nawet
jeżeli
obrazy
cieplne
dwóch
Figure
5-23.
Although
two
different
motor
and
różnych
i układu
pomppatterns,
nie są takie
pump
setssilników
show different
thermal
both
patterns
may pracować
indicate acceptable
operation.
same, mogą
prawidłowo.
Figure 5-24. Thermal patterns in block wall
construction show the intrusion of moisture
at
the
connection
of two
walls,
wellwall
as
Figure
5-24.
Thermal
patterns
inas
block
Fot.
5-24.
Obraz
termiczny
budynku
pokazuje
unexpected
construction
irregularities.
construction
show na
thestyku
intrusion
ofścian
moisture
wystąpienie wilgoci
dwóch
oraz
at
the connectionkonstrukcji.
of two walls, as well as
nieprawidłowości
unexpected construction irregularities.
Figure 5-25. The dark-colored areas show
coolant traveling through the coils of a
commercial
window-unit
air conditioner.
Figure
5-25.
The
dark-colored
areasobszary
show
Fot. 5-25.
Ciemno-zabarwione
coolant
traveling
through the coils
of a
przedstawiają
rozprowadzanie
się płynu
commercial
air conditioner.
chłodzącegowindow-unit
po cewkach
przemysłowego
klimatyzatora.
30
34
INTRODUCTION TO THERMOGRAPHY
PRINCIPLES
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Fot.
5-26.
Powyższe
zdjęcie
platerowanej
Figure
5-26.
The effects
of low-emissivity
cysterny
stanowi
obrazowania
materials on
thermalprzykład
imaging are
apparent
in the imagepowierzchni
of a metal-clad
tanker
truck. The
termicznego
o niskiej
emisyjności.
metal odbija
reflectschłód
the coolness
of thenieba
clear oraz
sky
Metal
bezchmurnego
and theemitowane
heat radiated
from
the w
ground
on a
ciepło
przez
grunt
słoneczny
sunny day.
dzień.
Fot. 5-27.
termowizyjną
Figure
5-27.Pomiary
Thermal kamerą
imaging can
be used
to
determine określenie
when equipment
is not properly
umożliwiają
prawidłowości
pracy
operating.
The thermal
image
oforaz
the układu
motor
urządzeń. Obraz
termiczny
silnika
and
set in
the back
indicates
that it is
pomppump
może
ostrzec
przed
wystąpieniem
unexpectedly
not running.
nieoczekiwanego
przestoju pracy.
Fot.
osłonabearing
łożyska
Figure5-28.
5-28. Prawa
The right-side
capturbiny
of this
air-handling unit is significantly
warmer
than
nawiewno-wywiewnej
jest znacznie
cieplejsza
the drugiej,
other indicating
a potential
lubrication,
od
co wskazuje
na nieprawidłowość
alignment,ze
or smarowaniem,
belt problem. współosiowością
związaną
lub nabiciem pasa.
Fot. 5-29.
Technikę termografii
stosuje
Figure
5-29. Thermography
can even be
used
for
as troubleshooting
a
się applications
nawet do such
rozwiązywania
problemów
heating
wire on an
outdoor water
line, which
z przewodem
grzewczym
wodociągu,
do
cannot
be allowed
to freeze
cold weather.
zamarznięcia
którego
w in
chłodne
dni nie
można dopuścić.
Figure 5-30. All things on ear th emit
Fot.
5-30.energy
Wszystkie
przedmioty
i obiekty on
na
infrared
including
cold glaciers
ziemi
emitują energię podczerwoną, nawet
mountaintops.
lodowce na szczytach gór.
Figure 5-31. A nighttime thermal image of a
Fot. 5-31. Wyniki pomiarów kontenerowca
container ship shows that the exhaust stack
nocąengine
wskazują,
komin
oraz maszynownia
and
roomżecan
be detected
even from
mogą
być
wykryte
nawet
z
dużych odległości.
long distances.
31
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Chapter 5 — Color Thermal Images of Applications 35
Chapter 5 — Color Thermal Images of Applications 35
Fot. 5-32.
Zdjęcie
uniemożliwia
rozróżnienie
horyzontu
Figure
5-32.
In the wykonane
visible lightzwykłą
photo, kamerą
it is difficult
to clearly see
the detailsszczegółów
of the city skyline,
or
the
sky,lub
on nieba
a hazy,
day. However,
with
imaging,
the details,
as the
miasta
w late-summer
mglisty, letni dzień.
Szczegóły
te,thermal
jak i różnego
rodzaju
chmuryassąwell
widoczne
different
types
of clouds in the sky, can be easily seen.
dopiero5-32.
na
obrazie
Figure
In the termicznym.
visible light photo, it is difficult to clearly see the details of the city skyline, or
the sky, on a hazy, late-summer day. However, with thermal imaging, the details, as well as the
different types of clouds in the sky, can be easily seen.
Fot. 5-33.
Wykrycie
temperatury
Figure
5-33.
Even nawet
minor niskiej
detected
surface
powierzchni może
wskazywać
na problems
poważne
temperatures
can indicate
serious
nieprawidłowości,
takie line
jak orrozdzielony
such
as a shared neutral
improper
Figure 5-33. Even minor detected surface
neutral-ground
onlub
a lighting
system.
This can
przewód zerowy
niewłaściwe
uziemienie
temperatures can indicate serious problems
cause
the metal
conduit inside the Może
wall to heat
systemu
oświetleniowego.
to
such as a shared neutral line or improper
up
to the pointdo
where
a fire hazard may
exist.
doprowadzić
rozgrzania
neutral-ground
onniebezpiecznego
a lighting system.
This can
się metalowej
rynienki
w efekcie
cause
the metal
conduitwewnątrz,
inside the awall
to heat
końcowym
do pożaru.
up
to the point
where a fire hazard may exist.
Fot. 5-34.
Nieprawidłowości,
takie jak:
Figure
5-34.
Locating problems,
suchgorący
as a
zatrzask
lub hinge
zakończenia
złącza
hot
latch and
ends ofzawiasu
a high-voltage
wysokonapięciowego
można
łatwo wykryć
disconnect,
can be simple
in conditions
such
Figure 5-34. Locating problems, such as a
as
adequate
load and
little or no
wind.
przy
prawidłowym
obciążeniu
oraz
niewielkim
hot latch and hinge ends of a high-voltage
wietrze.
disconnect,
can be simple in conditions such
as adequate load and little or no wind.
Figure 5-35. Certain problems can be detected even at a great distance (left) by using a thermal
imager. More detailed analysis often requires working with a telephoto lens or by simply moving
closer
(right)Pewne
to the nieprawidłowości
equipment.
Fot. 5-35.
wykryć
termowizyjną
nawet
dużeja odległości
Figure
5-35. Certain
problems can bemożna
detected
evenkamerą
at a great
distance (left)
by zusing
thermal
(zdjęcie
po lewej
stronie).
Bardziej
szczegółowa
analiza
wymaga
teleobiektywu
imager.
More
detailed
analysis
often requires
working
with aczęsto
telephoto
lens orużycia
by simply
moving
closer
(right) to thesię
equipment.
lub przybliżenia
do mierzonego urządzenia (zdjęcie po prawej stronie).
32
36
WSTĘP DO TERMOGRAFII
INTRODUCTION TO THERMOGRAPHY PRINCIPLES
Fot.
5-36.
Nadmierne
nagrzanie
wyłącznika
Figure
5-36.
Abnormally
high-resistance
spowodowane
wysokąswitch
rezystancją
często
heating in a disconnect
often represents
oznacza
kosztowny
problem,
a serious poważny
and costly i problem
because
even
relativelynawet
low względnie
temperatures
can cause
ponieważ
niskie temperatury
damage.
mogą
spowodować uszkodzenia.
Fot.
5-37.
Ze Because
względu na
to, żecurrent-flow
równoległe
Figure
5-37.
parallel
ścieżki
przepływu
prądu
występują
pathways exist
in many disconnect
switches,
w
wyłącznikach,
punkt przegrzania
the wielu
“hot spot”
may be the signature
of a normal
connection
while theprawidłowe
cooler side may
indicate
może
oznaczać
połączenie,
actual problem
area.wskazywać faktyczną
athechłodniejsza
strona
nieprawidłowość.
Fot.
5-38.
Niewielki
izolującej
waty
Figure
5-38.
A smallubytek
section
of fiberglass
szklanej
prowadzić
do uchodzenia
insulationmoże
missing
in a building
can cause
abnormal airwzdłuż
leakage along
the edges
of other
powietrza
krawędzi
pozostałych
areas.
obszarów.
Fot.
Niedokładne
uszczelnienie
Figure 5-39. Because
of poor air sealing,
warm
w
miejscach
tego budynku
powoduje
air wielu
can bypass
the fiberglass
insulation
as it has
in many sections
of this
commercial
uchodzenie
ciepłego
powietrza
przezbuilding.
izolującą
watę szklaną.
Figure 5-40.
5-40. A transformer
that appears
to be
Fot.
Podwyższona
temperatura
operating warmer than others on an elevated
transformatora na słupie elektrycznym może
rack can be the sign of a potential problem.
wskazywać potencjalną nieprawidłowość.
Figure5-41.
5-41. Conditioned
can leak through
Fot.
Schłodzone airpowietrze
może
the joints of the HVAC ductwork into the wall
uchodzić
na
złączach
przewodów
behind a diffuser.
wentylacyjnych instalacji HVAC.
33
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Chapter 5 — Color Thermal Images of Applications 37
Fot.
5-42.
o areas
wyższej
Figure
5-42.Obszary
The warm
on temperaturze
a surface of a
boiler can bebojlera
causedmogą
by refractory
breakdown,
powierzchni
być spowodowane
air leakage,
or a combination
of both.
awarią
zabezpieczenia
ogniotrwałego
albo
uchodzeniem powietrza lub wystąpieniem obu
tych nieprawidłowości.
Fot. 5-43.
Nasycony
czerwony
kolor wskazuje
Figure
5-43.
A red-colored
“saturation
palette”
clearly
shows the poor
fit of fiberglass
insulation
nieprawidłowości
ułożenia
izolującej
waty
in
a slantna
ceiling.
szklanej
skosie sufitu.
Fot.
Temperatura
zacisku
Figure 5-44.
5-44. The
connection tona
the fuse
clip
bezpiecznika
w centrali
sterowania
silnikiem
in a motor control
center (MCC)
is abnormally
warm.
jest
za wysoka.
Fot. 5-45. TheMożna
szybko
sprawdzić
Figure
temperature
of a motor
casing
temperaturę
obudowy
aby określić
can
quickly be
checkedsilnika,
to determine
if it is
operating
normally.
prawidłowość
jego pracy.
G. McIntosh
Figure
5-47.
can beumożliwia
used to
Fot.
5-47.Thermography
Termografia
document if a heater inside a control cabinet
zweryfikowanie czy nagrzewnica w szafie
is functioning normally to minimize problems
sterowniczej
funkcjonuje prawidłowo, aby
with
condensation.
zminimalizować nieprawidłowości związane
z kondensacją.
Fot.
Ta multi-stage
wielostopniowa
sprężarka
Figure5-46.
5-46. This
air compressor
is
powietrza
pracuje
prawidłowo,
na co
working well as
can be seen
by the temperature
wskazuje
na każdym z jej
increase atwzrost
each temperatury
stage.
elementów.
34
38
WSTĘP DO TERMOGRAFII
INTRODUCTION TO THERMOGRAPHY PRINCIPLES
Fot.
pomiarów
Figure5-48.
5-48. AWyniki
thermal image
of thebudynku
exterior
of a buildingpokazują
can clearlyproblematyczne
show problem
zview zewnątrz
areas such as the
sections
where
powierzchnie,
np. lighter
obszary
jaśniejsze
insulation isbraki
missing.
oznaczają
izolacji.
Fot.
5-49.
Miejsca,
w missing
których insulation
nie ma izolacji
Figure
5-49.
Areas of
show
up as warmjako
spotsciepłe
from the
exteriorna
of azewnątrz
building
pokazano
obszary
during cold
weather.dzień.
budynku
w chłodny
Fot.
miejsca
nacenter
środku
Figure5-50.
5-50. Ciepłe
Warm spots
in the
of
podwójnych
okien
wskazują
braki
double-glazed szyb
windows
can indicate
a loss
of
the insulating
argon który
gas that
normallywypełnia
fills the
izolującego
argonu,
normalnie
space between
theszybami
windowpanes.
przestrzeń
między
okna.
Fot.
5-51.Thermal
Termografia
Figure 5-51.
imaging canumożliwia
be used
dokumentowanie
nieprawidłowości
to document problems such
as missing or
damaged insulation.
wynikających
z braku lub uszkodzenia izolacji.
Figure
5-52.
An abnormally
warm bearing
in an
Fot.
5-52.
Zbyt
wysoka temperatura
łożyska
overhead trolley can lead to excessive power
wózka naziemnego może prowadzić do
consumption and a stretched chain over time.
zużycia energii oraz rozciągnięcia łańcucha
w czasie.
Figure
5-53.
An area
ofizolacji
wet roof
insulation
Fot.
5-53.
Obszar
mokrej
widoczny
jest
shows up as a warm spot on the roof in the
wczesnym wieczorem jako ciepłe miejsce na
early evening when the conditions are optimal
powierzchni
dachu.
Wtedy właśnie występują
for taking thermal
images.
optymalne warunki do pomiarów.
35
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Chapter 5 — Color Thermal Images of Applications 39
Fot.
pomiaru
zbiornika
Figure5-54.
5-54. AWynikiem
cast iron cooking
pan displays
a
unique thermal
signature
it is heated. jest
żeliwnego
podczas
jego as
podgrzewania
niepowtarzalny obraz termiczny.
Fot. 5-55.
Jasno
kolorowe area
obszary
na
Figure
5-55. The
light-colored
in an oilfilled
circuit
breaker shows
thatwypełnionego
the internal
obrazie
wyłącznika
obwodu
connection
from theże
bushing
cap to the
bushing
olejem oznaczają,
temperatura
połączenia
rod
is abnormally
wewnętrznego
odhot.
korka do trzpienia zaworu
jest za wysoka.
Fot.
5-56.
obszary wskazują
poziom
Figure
5-56.Jasne
A light-colored
area indicates
the
water w
level
in a municipal
tank.
wody
miejskim
zbiornikuwater-storage
wodnym.
Fot. 5-57.
Pomiary
kamerą
termowizyjną
using
a thermal
imager, the
Figure
5-57. When
level
of liquid
propane in apoziomu
storage płynnego
tank can
umożliwiają
obserwowanie
easily
bewseen.
propanu
zbiorniku.
Figure 5-58. The thermal signature of a threeFot.
Schematindicates
rozkładu
temperatur
phase 5-58.
dry transformer
that the
primary
suchego
trójfazowego
lead to the lefttransformatora
phase is abnormally
warm.
pokazuje wysoką temperaturę głównego
przewodu do lewej fazy.
Figure 5-59. Two of the six bushing caps on an
Fot. 5-59.
Dwabreaker
z sześciu
korków zaworu
na
oil-filled
circuit
are abnormally
hot and
wyłącznikua obwodu
olejem
są
represent
conditionwypełnianego
that would have
proved
costly
had it not
detected
repaired.
zbyt gorące.
Stanbeen
ten, gdyby
nieand
został
wykryty
i naprawiony, spowodowałby kosztowne
awarie.
36
40
WSTĘP DO TERMOGRAFII
INTRODUCTION TO THERMOGRAPHY PRINCIPLES
Fot.
pracujący
zbiornik
Figure5-60.
5-60.Prawidłowo
A properly working
steam
trap
should be warmer
on the steam
side and
kondensacyjny
powinien
być cieplejszy
cooler
on thepary
condensate
side as is
case
po
stronie
i chłodniejszy
pothe
stronie
in this image.tak jak pokazano na rysunku.
kondensacji,
Fot.
W optymalnych
warunkach
Figure5-61.
5-61. Liquid
levels in storage
tanks
are easily seen na
with azdjęciu
thermal imager
when
pogodowych
z
kamery
conditions are poziomy
optimal. płynów w zbiornikach
termowizyjnej
są wyraźne widoczne.
Fot.
5-62.
kuchenki
wydaje
Figure
5-62.Chociaż
Althoughpalnik
a stove
burner appears
się
ciepły,
płomień
jest visible
ledwo inwidoczny
na
warm,
the flame
is barely
a long-wave
thermal image.obrazie cieplnym.
długofalowym
Fot.
Wiele
miejsc
ciepłych
na
Figure5-63.
5-63. The
many
warm areas
on the
zewnętrznej
ścianie
frontowej budynku
exterior front wall
of a commercial
building
are associated
with poorly
installedocieplenie.
fiberglass
oznacza
nieprawidłowo
wykonane
insulation.
Figure 5-64. In addition to wet insulation, many
Fot.
5-64.
izolacji,
wiele
objects
on a Oprócz
roof can mokrej
have warm
signatures
przedmiotów
na hood
dachu
miećsystem.
wysoką
such as the vent
onmoże
the HVAC
temperaturę, jak np. wyciąg systemu HVAC.
Figure 5-65. Thermal signatures on single-ply
Fot.
5-65.foam
Schemat
rozkładu
temperatur
roofs with
insulation
can be more
subtle
dachu
ocieplanego
jednąroofs.
warstwą pianki
than signatures
on built-up
może być mniej nasycony i ostry niż dachu
zabudowanego.
37
Images of Applications 41
Chapter 5 — Color Thermal Images of Applications 41
Chapter
5 — Color Thermal
WSTĘP
DO TERMOGRAFII
Fot. 5-66. Pomiary kamerą termowizyjną umożliwiają określenie prawidłowości pracy
Figure
5-66. A pompy
thermalnasignature
can be used to determine the operation of each stage in a
dwustopniowej
każdym poziomie.
two-stage
pump.
Figure 5-66.
A thermal signature can be used to determine the operation of each stage in a
two-stage pump.
Fot. 5-67.
obszar
oznacza
punkt
Figure
5-67. AJasny
belt rubbing
against
an overhead
przegrzania
ciągucreates
ścierającego
się
conveyor
system
a hotanspot
in the
Figure
5-67.
A belttray
rubbing against
overhead
z
nadziemnym
członowym
systemem
thermal
signature.
The
belt
became
misaligned
conveyor system tray creates a hot spot in the
przenośnika.
Występuje
tu zwiększone
due
to a signature.
nearby worn
As
a result,
thermal
Theroller
belt bearing.
became
misaligned
increased
frictionworn
contributed
to the overheating
tarcie
przegrzanie
się a silnika
due
to apowodujące
nearby
roller
bearing.
As
result,
of
a driverfriction
motor.contributed to the overheating
sterownika.
increased
of a driver motor.
Fot.
5-68.
Nadmiernaheatutrata
ciepła
Figure
5-68. Excessive
loss can
be
powodowana
przez
przepływanie
ciepłego
caused
by
warm
air bypassing
Figure
5-68.
Excessive
heatinsulation
loss canand
be
powietrza
przez izolację
może
okazać
się
can
be aby
significant
costly
problem
in many
caused
warm airand
bypassing
insulation
and
kosztowną
usterką
wielu
budynków,
buildings
even
when
they
are
insulated.
can
be a significant
and
costly
problem
in nawet
many
izolowanych.
buildings
even when they are insulated.
Figure 5-69. Poorly installed loose-fill insulation
in an existing
wall installed
cavity can
settleinsulation
and not
Figure
5-69. Poorly
loose-fill
Fot. 5-69.
Nieprawidłowo
zainstalowana,
perform
as well
as itcavity
should.
in
an
existing
wall
can
settle
and not
luźno wypełniona izolacja w zagłębieniach
perform as well as it should.
istniejącej ściany nie spełnia swojej roli.
Figure 5-70. The nose of a person’s face is
often colder
ofperson’s
the bodyface
due to
Figure
5-70.than
Theother
noseparts
of a
is
Fot. blood
5-70.
Temperatura
nosa
często
jest
less
flow
and
more
convective
cooling.
often
colder
than
other
parts
of
the
body
due
to
niższa od pozostałych części twarzy ze
less blood flow and more convective cooling.
względu na mniejszy przepływ krwi i większą
podatność na ochładzanie.
38
42
WSTĘP DO TERMOGRAFII
INTRODUCTION TO THERMOGRAPHY
PRINCIPLES
Fot.
5-71.
Zarówno
poziom
i osadu
Figure
5-71.
Both liquid
and płynów
sludge levels
in
ściekowego
w zbiorniku
można
wykryć,
a tank are often
detectable
when
a tankkiedy
is in
thermal transition.
zbiornik
znajduje się w przejściowym stanie
termicznym.
Fot.
5-72.
zimnej
wodyinto
wlewany
Figure
5-72.Strumień
Cold water
streaming
a sink
do
pełnego
ciepłej
powoduje
full zbiornika
of warm water
results
in wody
convective
heat
transfer. przepływ ciepła.
wzmożony
Fot. 5-73. Kopuła rządowego budynku platerowana złotem odbija chłodniejsze niebo.
Figure 5-73. The gold-plated dome of a government building reflects the relatively cold sky.
Figure
5-74.
The obszary
light-colored
areasi kołach
on the
Fot.
5-74.
Jasne
na pasie
thermal image of a belt and pulleys probably
wskazują na nieosiowość.
indicates an out of alignment condition.
39
Figure
5-75.
The red-colored
of the
Fot.
5-75.
Obszary
zaznaczoneareas
czerwonym
image indicate several conveyor roller bearings
kolorem wskazują przegrzane łożyska
that are abnormally heated.
przenośnika wałkowego.
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Chapter 5 — Color Thermal Images of Applications 43
Fot.
5-76.
Przedostanie
się
wilgoci do
Figure
5-76.
Moisture can
penetrate
thefasady
stone
façade ofmoże
a commercial
structure,
leaving it
biurowca
spowodować
jej uszkodzenie.
vulnerable to damage.
Fot. 5-77.
termiczny
pokazuje
Figure
5-77.Ten
Thisobraz
thermal
image shows
a
normally
operating,
hydraulic valve.
prawidłową
pracęopenotwartego
zaworu
hydraulicznego.
Fot.
5-78.
temperatur
Figure
5-78.Rozkład
The heating
pattern onprawidłowo
a normally
pracującej
pompymotor
ma charakter
jednolity.
operating pump
has a uniform
thermal
signature.
Fot. 5-79.
Obszary zaznaczone
Figure
5-79. Light-colored
areas indicatejasnymi
where
kolorami
wskazują
gdzie ucieka
heat
escapes
from uninsulated
sectionsciepło
of a
steam
system nearmiejsc
the valves.
z nieizolowanych
systemu parowego
w pobliżu zaworów.
Fot.
5-80.
uciekające
Figure
5-80.Chłodne
Cool airpowietrze
that escapes
from
pod
spodemandrzwi
wejściowych
zostawia
na
underneath
entry door
leaves a wispy,
fingerlike pattern
on the hallway
floor.
podłodze
korytarza
wąski ślad.
Fot. 5-81. The
Obraz
termiczny
Figure
right-hand
electrical gniazda
plug for
elektrycznego
zasilającego
serwerownie
po
a
bank of computer
servers shows
a thermal
pattern
that indicates
a high-resistance
prawej stronie
zdjęcia either
wskazuje
na połączenie
connection
or an internal
problem.
o wysokiej rezystancji
albowiring
na nieprawidłowość
okablowania wewnętrznego.
40
44
WSTĘP DO TERMOGRAFII
INTRODUCTION TO THERMOGRAPHY
PRINCIPLES
Fot.
Obszar
zaznaczony
jasnymi
Figure5-82.
5-82. The
bright-colored
area indicates
kolorami
możliwe
połączenie
a possiblewskazuje
high-resistance
connection
or
in a lighting
control panel.
ocomponent
wysokiej failure
rezystancji
lub usterkę
części
panelu sterującego oświetleniem.
Fot.
kolorów
poboth
obydwu
Figure5-83.
5-83. Różnica
The differing
color on
sides
stronach
zbiornika
kondensacyjnego
oraz
of this in-line
condenser
unit and bypass value
indicates expected
operation.
przewodu
dodatkowego
oznacza prawidłowe
działanie.
Fot.
Powyższy
Figure5-84.
5-84. This
thermalobraz
image termiczny
indicates
that the transformer
on the right
may have an
wskazuje
wewnętrzną
nieprawidłowość
internal fault.
wewnątrz
transformatora po prawej stronie.
Fot.
termiczny
Figure5-85.
5-85. Obraz
A thermal
image of prawidłowo
a normally
functioning HVAC compressor
a
funkcjonującego
kompresoracan show
HVAC
wide temperature
przedstawia
dużedifference
różnice between
między different
różnymi
sections and
components.
obszarami
i elementami.
Fot.
kamerącan
termowizyjną
Figure5-86.
5-86. Pomiary
Thermal imaging
be useful in
heat tracing for high-resistance
connections
in
umożliwiają
wykrywanie
ciepła
przy
low-voltage control
połączeniach
o systems.
wysokiej
rezystancji
w systemach sterowania niskonapięciowego.
Fot.
5-87.
Wilgoć
z niedokładnie
osuszonego
Figure
5-87.
Moisture
from an inadequately
drainedmoże
roof can
leak intodo
theposzczególnych
concrete block
dachu
przeciekać
and façade
of a building.
bloków
lub fasady
budynku.
41
Introduction to
Wprowadzenie
do termografii
Thermography principles
6
ZASTOSOWANIA TERMOGRAFII
INTRODUCTION TO INFRARED
THERMOGRAPHY AND THERMAL IMAGERS
T
ermografia znajduje zastosowanie m.in. w audytach elektrycznych oraz
diagnostyce budowlanej. Badanymi urządzeniami elektrycznymi są np.:
silniki,hermal
urządzenia
rozdzielcze,
a takżeon
podstacje.
W liniach produkcyjnych
testuje
imagers
operate based
infrared thermography
principles. A
się podzespoły
zautomatyzowanej
oraz
sprzęt
W diagnostyce
thermal imager
is used as a produkcji
cost-saving,
and
oftenmonterski.
money-making,
test
budowlanej
termografia pomaga
wykryć
zawilgocenia
dachu, badać
izolację
tool for troubleshooting,
maintenance
and inspection
of electrical
systems,
budynków,
w
tym
wykrywać
nieszczelności.
Wykonuje
się
także
testy
elewacji
mechanical systems, and building envelopes.
termicznej ścian, sufitów oraz podłóg.
T
Infrared THermOgrapHy
INSTALACJE
ELEKTRYCZNE
Infrared thermography
is the science of
the standard for the thermal inspection
of countless
applications.
Wyjątek
termiczny może wystąpić,
Ze
względu
na bezdotykową
pracę
testowe kiedy jedna lub więcej faz, lub części
using
electronic
optical devices
to detect
posiadają inną temperaturę w wyniku
i and
szybkość
pomiarów
kamery
termowizyjne
measure radiation and correlating that
Of Infrared
zjawisk niezwiązanych
z prawidłowym
są powszechnie stosowane do testowania HIsTOry
to surface temperature. Radiation is the TeCHnOlOgy
integralności
układów
elektrycznych. zachowaniem symetrii obciążenia. Na
movement of heat that occurs as radiant
przykład
zbytofwysoka
rezystancja
powoduje
W większości przypadków badanie The
derivation
“infrared”
is “past red,”
energy (electromagnetic waves) moves
przegrzanie na złączu. Jednak w stanie
termograficzne jest badaniem jakościowym, referring
to the place this wavelength
without
a direct
of transfer.sygnatur
Modawarii, a więc bez podłączonego zasilania,
tzn.
polega
namedium
porównywaniu
holds in the spectrum of electromagnetic
ern infrared podobnych
thermography
is performed
termicznych
części.
Sygnatura części mogą wydawać się chłodniejsze.
radiation.
The term
“thermography”elektryczne
is deby
using
electronic
optical
devices
to
deOtwarte
zabezpieczenie
termiczna to obraz ciepła oddawanego lub rived
from
root
words
meaning
“temperatect and measure
radiation
andwcorrelate
it
naraża użytkownika kamery termowizyjnej
emitowanego
przez
obiekt
określonym
The roots
of thermography Nie
to the surface
temperature
of the
structure
napicture.”
poważne
niebezpieczeństwo.
momencie.
Badanie
to jest
proste
dzięki ture
can
be
credited
to
the
German
astronomer
prądem,
or equipment being
inspected.
trójfazowym
systemom
elektrycznym, wiąże się to z ryzykiem porażenia
Sir
William
Herschel
who,
in
1800, perIstnieje
ponieważ
w have
normalnych
fazy jako że pomiary są bezdotykowe.
Humans
always warunkach
been able to
experiments
with sunlight.
jednak
wysokie ryzyko
wystąpienia łuku
prawie
czytelne
detect zawsze
infrared mają
radiation.
Thesygnatury
nerve formed
elektrycznego, zwłaszcza przy napięciu
termiczne.
endings in human skin can respond
480V i wyższym.
to temperature
Termografia jest
wyjątkowo
skuteczna,
differences as little as
Na przykład otworzenie drzwi może
ponieważ
większość
awarii
urządzeń
±0.009°C (0.005°F). Although exspowodować łuk elektryczny, w przypadku
ma
czytelne
i
rozpoznawalne
sygnatury
tremely sensitive, human nerve endings
termiczne.
mogą wystąpić uszkodzonego zamka do zabezpieczonego
are poorlyCzasami
designedjednak
for nondestructive
wyjątki termiczne, mimo że wyniki pomiarów obszaru oraz gdy pojawiają się tam
thermal evaluation.
nie wykazują żadnej nieprawidłowości. szkodniki, kurz lub gruz. Może to prowadzić
For example, even if humans had the
Wyjątek termiczny to niestandardowy do wystąpienia łuku elektrycznego między
thermal
capabilities
animals thatWyjątki
can
fazą a uziemieniem. Temperatura łuku
lub podejrzany
stan ofurządzenia.
find
warm-blooded
prey
in
the
dark,
it
elektrycznego może osiągnąć ponad
termiczne mogą nie zawsze zostać wykryte
probable usterki
that better
heat detection
aisprzyczyna
pozostanie
wówczas 16 650oC (30 000oF) w mniej niż pół
tools wouldNie
still
needed.
Because że sekundy. Tylko osoba upoważniona
nieustalona.
mabe
jednak
wątpliwości,
image of może
the residual
heat drzwi
humans haveawarii
physical
limitations
in de- A ithermal
przeszkolona
otworzyć
wystąpienie
poprzedza
pojawienie
from a hand
to the surface
of
odgradzające
zasilające
urządzenia
tecting
heat,
mechanical and
electronic
się
ciepła
wytworzonego
przez
wysoką transferred
wall can be easily detected with
elektryczne.
devices thatelektryczną.
are hypersensitive to heat a painted
rezystancję
have been developed. These devices are
a thermal imager.
1 42
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Szczególną
uwagę
należy silnika lub napowietrznego przewodu.
więc zwrócić na zrozumienie oraz Takie metody pomiarów mogą okazać
zminimalizowanie ryzyka wystąpienia łuku się konieczne w niektórych sytuacjach,
elektrycznego. Szczegółowe zalecenia jak np. w przypadku napowietrznych
wydawane są przez międzynarodowe szyn zasilających, jednak z reguły należy
instytucje rządowe. Zalecenia te stanowią mierzyć je bezpośrednio. Jeżeli nie
również
źródło informacji
dotyczących można
otworzyć drzwi zabezpieczających,
46 INTRODUCTION
TO THERMOGRAPHY
PRINCIPLES
ryzyka, procedur przeprowadzania kontroli informacje zebrane w trakcie kontroli
oraz niezbędnej odzieży ochronnej termicznej mogą nie wystarczyć.
(PPE). Odzież
ochronna
zaprojektowana
Dostęp do inspections
niektórych urządzeń
Thermographers
should
make every ef- Occasionally,
must also może
została,
aby
łagodzić
skutki
potencjalnego
być
tak
utrudniony
i/lub
niebezpieczny,
fort to understand and minimize the risk of be performed from an indirect view
such
uszkodzenia
spowodowanego
że
wymagane
są
inne
metody
an arc blast. International governing bodies as an enclosed motor terminal box orpomiarów.
an
natężeniem
ciepła
łuku
elektrycznego
Do alternatywnych
metodWhile
należą
can provide
detailed
requirements
neces- enclosed
overhead busway.
this m.in.:
i typowo
się na
nią: osłona
pomiary
przez okienka
przepuszczające
saryskłada
to minimize
arc-flash
hazards.twarzy,
These may
be a necessary
alternative
in some
głowy,requirements
skóry orazinclude
rąk (fot.
6-1).
podczerwień,
aby
uzyskać
education about risks, situations, such as for an overheadwidoczność
bus
Wykonywanie
inspekcji
instalacji
na it
urządzenia
zabezpieczone
procedures for conducting
inspections,
and way,
is not recommended
for regularosłoną.
elektrycznych
racjonalnego
Dostępne If
sąanrównież
inne
techniki,
np.
discussion ofwymaga
necessary personal
protec- procedure.
enclosure
cannot
be
podejścia,
właściwej
technologii,
wykorzystujące
ultradźwięki
w
powietrzu.
tive equipment (PPE). PPE is designed to opened, data from the thermal inspection
a także
dużego
pracach
Właściwe
okienka
mitigate
the doświadczenia
potential damagewcaused
by may
not
provide theumieszczenie
necessary details on
konserwacyjnych.
Kiedy
to
tylko
możliwe
przepuszczającego
podczerwień
zapewnia
the intense heat of an arc flash and typically its own.
urządzenia
ich podzespoły
powinny
wszystkich
urządzeń
oraz ich
includesoraz
protection
for the eyes, head,
skin, widoczność
Some equipment
may be
so difficult
być podłączone
do
zasilania
i
mierzone
elementów.
Instalacja
na
zabezpieczeniu
and hands. See Figure 6-1.
and/or dangerous to access that other
bezpośrednio
skierowaną
na nieelectrical
kamerą inspection
elektrycznym
przezroczystego
Techniques
for inspecting
measures are required.
Adtermowizyjną.
okienka
przepuszczającego
promienie
systems are based on common sense, ditional inspection methods may include
Od
czasu
do
czasu,
kontrole
muszą
podczerwieni umożliwia
rejestrowanie
technology, and good maintenance prac- the use of a viewport or an infrared transbyć również
przeprowadzane
w formie parent
transmisji
podczerwonej
tices. Whenever
possible, components
window toenergii
provide a view
of the
pomiarów
pośrednich,
tak
jak
pomiary
kamerą
termowizyjną.
Pomiary
and equipment should be energized and enclosure interior. Other technologies, bez
zamkniętej
skrzynki
potrzeby
otwierania
osłony
viewed directly
with a przyłączeniowej
thermal imager.
such
as an airborne
ultrasound,
can lub
also drzwi
be used.
Fot. 6–1. Odzież ochronna została zaprojektowana, aby łagodzić skutki potencjalnych obrażeń
spowodowanych wysoką temperaturą łuku elektrycznego i obejmuje typowo osłonę twarzy, głowy, skóry oraz
rąk.
Personal Protective Equipment (PPE)
Odzież ochronna (PPE)
OSŁONA
(KASK)
HEADGŁOWY
PROTECTION
(HARD HAT)
OSŁONA
EYE TWARZY
PROTECTION
(OKULARY
I MASKA)
(GLASSES
AND
FACE SHIELD)
OSŁONA
SKIN PROTECTION
SKÓRY
(ODZIEŻ
(FLAME-RESISTANT
OGNIOODPORNA)
CLOTHING)
OSŁONA
HAND DŁOŃ
PROTECTION
(RĘKAWICE) (GLOVES)
Figure 6-1. PPE typically includes eye, head,43
skin, and hand protection designed to mitigate
that all components and devices can be seen.
During an inspection, particular attenAn infrared transparent window is a device
tion
is given to any electrical connection
WSTĘP DO TERMOGRAFII
installed in electrical enclosures to provide or point of electrical contact. Electrical
for the transmission of infrared energy to be connections and points of contact are
zabezpieczających możliwe są dzięki elementach instalacji elektrycznej, np.
viewed by a thermal imager. Infrared trans- susceptible to heat caused by abnormally
zastosowaniu okienek przepuszczających silniku elektrycznym pozbawionym fazy lub
parent windows can often allow thermal high resistance and is the primary source
jakimkolwiek przeciążonym obwodzie.
podczerwień (fot. 6-2).
imaging without the need to open enclosure of system failures.
Kamery termowizyjne są szeroko
doors
or panels.
See bez
Figure
6-2. otwierania
Electrical current imbalances among
Fot. 6–2.
Pomiary
potrzeby
stosowane
do
badania
instalacji
osłony czy drzwi zabezpieczających możliwe są
phases can also be detected. Often these
dzięki zastosowaniu okienek przepuszczających
elektrycznych, jednak często nieprawidłowo
are considered normal such as in a lightInfrared
podczerwień
oraz
nieskutecznie.
Użytkownik
ing circuit. However, they can result in
Transparent
Windows
Okienko przepuszczające podczerwień
kamery może przeoczyć potencjalne
very costly failures in other parts of an
nieprawidłowości, a nawet jeśli ustali ich
BADANE
DRZWI
ELECTRICAL
ENCLOSURE
electrical
system
such asopacznie
an electric motor
URZĄDZENIE
ZABEZPIECZAJĄCE
miejsce,
może
zinterpretować
EQUIPMENT
DOOR
thatich
has lost
a
phase
or
for
any circuit
that innych
wystąpienie. Wiele
czynników
is overloaded.
niż powaga awarii może wpływać na
Although
thermalpowierzchni
imagers are widely
temperaturę
rejestrowaną
usedkamerą
for electrical applications,
they are too
termowizyjną.
Dodatkowo
oftenzależność
used ineffectively
and improperly.
między
wysoką Potemperaturą
tential
problemsszczególnie
can be overlooked
or, when
a awarią,
w czasie,
nie zawsze
located,
misunderstood
by
the
thermograjest oczywista.
pher. Many
factors, other than the
severity
Powszechnie
wiadomo,
że
of the
problem,
can
influence
the
temperatura połączenia surface
elektrycznego
temperature
a thermal imagróżni seen
się through
w zależności
od zmiany
ing obciążenia.
system. Furthermore,
theciepła
relationship
O
ile
ilość
wytworzonego
OKIENKO
PRZEPUSZCZAJĄCE
INFRARED
TRANSPARENT WINDOW
between
heat and
failure, especially
overrezystancji
w wyniku
połączenia
o wysokiej
PODCZERWIEŃ
BEZ
MAY ALLOWUMOŻLIWIA
THERMAL POMIARY
INSPECTIONS
time,
is
not
always
well
understood.
2
OTWIERANIA
ZABEZPIECZAJĄCYCH
WITHOUTDRZWI
OPENING
ENCLOSURE
jest przewidywalna (I R), o tyle wartość
DOOR
Ittemperatury
is well known that
temperature
of powodu
już the
mniej.
Z tego
an electrical
connection
varies
as
the
load
niektóre normy zalecają przeprowadzanie
6-2. An
infrared
transparent
window
Heat output
a high-resistance
Figure
Możliwe
jest
również
użycie
sprzętuchanges.
badania
przy from
minimum
40% obciążeniu
is used to provide for the transmission
2
wykrywającego ultradźwięki w powietrzu.connection
R) but the
isnajwyższym
predictable (I
lub
przy
możliwym
obciążeniu
of infrared energy to a thermal imager
Ultradźwięki
w
powietrzu
generowane
temperature
it
can
achieve
is
much
less
nominalnym.
Na
szczególną
uwagę
without the need to open enclosure doors
są or w
wyniku wadliwego połączeniapredictable.
For this
reason some standards
panels.
zasługują
jakiekolwiek
nieprawidłowości
elektrycznego. Dźwięki te wykraczają pozarecommend
performed
sprzętuthatoinspections
niskim beobciążeniu,
które
naturalne pasmo słyszalności czowieka,withprawdopodobnie
a 40% minimum load or at zwiększy
the highest
się
ale Itwykrywane
są to
przez
specjalnenormal
may also be possible
use equipment
load when
possible. Special
concern
podczas
przyszłego
użytkowania.
detektory
that detectsultradźwiękowe.
airborne ultrasound.Wystąpienie
Airborne should
given toosłony
any irregularities
found
beJeśli
zabezpieczające
nie
nawet
niewielkiego
łuku elektrycznego
ultrasound
is sound produced
by a failing on lightly
loadedsię
equipment
where the load
otwierają
łatwo, uniemożliwiając
w ten
na electrical
połączeniu
connection. Itzwykle
is out of the powoduje
natural is likely
to increase
with future
use. rozgrzanych
sposób
bezpośrednie
pomiary
wytwarzanie
charakterystycznego
hearing range but can be
detected with speWhen
enclosures
be openedprzewodu
części,
np. cannot
izolowanego
ultradźwięku
w powietrzu
wykrywalnego
cial listening devices.
Even micro
arcing in easily
and heating components
viewedtermiczny
napowietrznego,
gradient
przez
szczelinę
lub dziurę
w osłonie.
a connection
typically
produces
a detectable directly,
suchusterką
as an overhead,
enclosed
między
a mierzoną
powierzchnią
Podczas badania szczególną uwagę jest zazwyczaj bardzo duży. Gradient
skupia się na połączeniu elektrycznym lub termiczny stanowi różnicę między bieżącą
punkcie styku elektrycznego. Miejsca te są temperaturą źródła usterki a temperaturą
podatne na nagrzewanie się spowodowane powierzchni wykrytą lub mierzoną kamerą
podwyższoną rezystancją oraz stanowią termowizyjną. Niska sygnatura termiczna
główne źródło awarii.
powierzchni, tzn. 2,8oC (5oF), wskazuje
Można również wykryć wahania prądu, wewnętrzną awarię izolowanego przewodu
często uznawane za zjawiska normalne, magistralnego. Urządzenia wypełnione
np. w obwodzie oświetleniowym. Jednak olejem, takie jak transformatory, wykazują
mogą one prowadzić do powstawania podobny lub nawet większy gradient
bardzo kosztownych usterek w pozostałych termiczny.
44
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Szczególnej uwagi wymagają kontrole
przeprowadzane w terenie, kiedy prędkość
wiatru przekracza 8 km/h. Dlatego punkty
przegrzania się urządzenia powinny
być mierzone i porównywane, gdy nie
ma wiatru. Niektóre nieprawidłowości
mogą schładzać się poniżej progu
wykrywalności przy silniejszym wietrze.
Podobne zależności mogą wystąpić
wewnątrz obiektu, gdy zabezpieczenia
zostaną zdjęte na krótko przed inspekcją.
Prawidłowe procedury kontroli wymagają
możliwie jak najszybszych i bezpiecznych
pomiarów po zdjęciu osłony.
Wiele trudności sprawia również
wyświetlanie
obrazów
termicznych
na wyświetlaczu kamery w terenie.
Panujące warunki oświetleniowe mogą
wytworzyć
niepożądany
oślepiający
kontrast,
uniemożliwiając
podgląd
szczegółów i odcieni obrazu. Nie tylko
te przeprowadzane nocą, ale również
badania terenowe w jasny, słoneczny dzień
powodują problemy z czytelnością obrazów
ze względu na promienie słoneczne.
Praca w takich warunkach jest uciążliwa,
zwłaszcza gdy w obrazie termicznym
występują
obszary
ciemniejsze,
np.
ceramicznych
izolatorów
linii
elektroenergetycznej.
Zebranie
właściwych
danych
termicznych instalacji elektrycznej nie
zawsze jest takie proste, jak się wydaje.
Nawet jeżeli udało się zebrać odpowiednie
dane, wielu kontrolerów interpretuje
je
nieprawidłowo,
hierarchizując
poziom znaczenia wyników testowych.
Np. temperatura często nie jest właściwym
wskaźnikiem powagi usterki, ponieważ
zbyt wiele czynników wpływa na jej
zmiany. Wielu kontrolerów nie zważa
jednak na tą zależność, uważając że im
wyższa jest temperatura wadliwej części,
tym poważniejsza usterka w porównaniu
z pozostałymi, chłodniejszymi częściami.
Podobnie wprowadzające w błąd jest
przekonanie, że usterka nie występuje,
gdy element lub podzespół urządzenia
nie jest wyjątkowo gorący. Właściwy
dobór i interpretacja danych termicznych
zwiększa
skuteczność
zastosowania
termografii.
48 INTRODUCTION TO THERMOGRAPHY PRINCIP
Zamiast opierać analizy głównie na
wartościach temperatur, należy uwzględnić
zależności
wszystkich
busway, the thermal
gradient parametrów
between
Viewin
i wadliwej
części.
Taką
the problem and the viewedprostą
surface analizę
will while outd
umożliwiają
pomiarowe
typically be veryprzyrządy
large. A thermal
gradi- as well. Li
a analizę
bardziej
formalną
inżynierskie
ent is the difference between the actual unwanted
przyrządy
analizujące.
Korzyści
temperature
at the source
of a wynikające
problem effectively
z prawidłowo
przeprowadzonej
kontroli sąbeing cap
and the temperature that is being detected
ogromne
a
firmy,
które
odnoszą
sukcesy
or measured on the viewed surface of nainspection
polu
są wAstanie
thediagnostyki
thermal imager.
surfacezlikwidować
thermal be conduc
przestoje
w
pracy
spowodowane
signature as small as 2.8°C (5°F) awariami
on an weather ca
elektrycznymi.
enclosed busway may indicate an internal es due to s
failure. Oil-filled devices, such as trans- true for da
Aby
zmniejszyć
niepożądany
formers,
exhibit
similarnaor even
greater ceramic po
oślepiający
odblask
wyświetlaczu,
thermal
gradients.
do kamer
termowizyjnych dołączane są
The tas
osłony
Careprzeciwsłoneczne.
must be taken for outdoor in- data abou
always as
good therm
use it inco
riousness o
temperatu
tor of the
many fact
fact does
phers from
warmer a p
To reduce unwanted glare on the display, serious th
ELEKTROMECHANIKA
detachable sun visors are available for cooler com
use with thermal imagers.
I MECHANIKA
Similar
Inspekcje urządzeń elektromechanicznychbelief tha
i spections
mechanicznych
różnegowhen a c
when windobejmują
speed is greater
rodzaju
urządzenia.
Termografia
stanowiment is no
than 8 kph (5 mph). For example,
nieocenioną
technikę
sprawdzania
hotspots on equipment should be com- be taken
urządzeń,
jak:might
silniki,
urządzenia
pared withtakich
how they
appear
if the thermal d
wirnikowe
oraz
zbiorniki
kondensacyjne.
wind is calm. Some irregularities can of thermo
W cool
większości
tych
zastosowań
bieżący Rather
below the
threshold
of detection
obraz
termiczny
porównywany
until wind speed drops. Similar influ-jeststrictly on
z poprzednim. W ten sposób zauważalneapproach
ences can occur inside a facility when
są jakiekolwiek różnice spowodowaneeters inter
enclosures are left open for a period of
zmianą stanu danego urządzenia. Abycomponen
time prior to conducting the inspection.
w pełni zrozumieć funkcjonowanie i awariewith test
Good inspection procedures require that
urządzeń, kontroler użytkujący kameręby root-ca
the inspection musi
be conducted
as quickly
termowizyjną
posiadać
solidnągineering
and
safely
as
possible
after
opening
an
wiedzę na temat rozkładu ciepła.
properly c
enclosure.
Inspekcje
termiczne
silnikówinspectio
przeprowadzane
są
ze
względu
45
such as vibration or motor circuit analysis,
WSTĘP DO TERMOGRAFII
eleCTrOmeCHanICal
in conjunction with thermography.
Thermography has proven particularly
and meCHanICal
Fot. 6–3. Sygnatury termiczne sprzężeń oraz
ich
podatność
na
awarie
applICaTIOns
łożysk wałka pracujących prawidłowo powinny
na
w wyniku nieprawidłowości cieplnych.
w przybliżeniu pokrywać się z temperaturą otoczenia.
Electromechanical
and mechanical inspecNa
przykład
przemieszczenie
lub
Thermal Signatures
Sygnatury
termiczne
tions cover
a diverse
varietypowoduje
of equipment.
niewyważenie
silnika
zwykle
STANDARDOWA SYGNATURA
Thermal imaging has
invaluable
jego przegrzewanie
się.proven
Mimo,
że for
(TEMPERATURA
ŁOŻYSKA
NORMAL SIGNATURE
(BEARING
NEAR
AMBIENT
BLISKA
TEMPERATURZE
inspecting
equipment such
as motors, romonitorowanie
temperatury
powierzchni
TEMPERATURE)
OTOCZENIA)
equipment,
and steam traps.
Most of
obudowytating
silnika
jest przydatne,
zmiany
thesewewnątrz
applicationssilnika
are qualitative.
The curtemperatury
nie zawsze
są od razu
Dlatego
najlepszym
rent czytelne.
thermal image
is typically
compared to
sposobem
są pomiary
kamerą
a previous
one. Any silnika
differences
resulting
termowizyjną
w
czasie
lub
w
porównaniu
from a change in equipment condition are
z silnikami
pracującymi.
Takie
thenpodobnie
noted. A thermographer
must
have a
pomiary solid
mogą
umożliwić
wykrycie
knowledge of heat transfer in order
zanieczyszczenia
przez
kurz,
braku jednej
to understand
how
equipment
functions
fazy lub przegrzewania
się.
and fails.
SYGNATURA
Kontrola
może
również inspected
obejmować
ABNORMAL SIGNATURE
Motors
are thermally
because
NIEPRAWIDŁOWA
(BEARING WARMER
sygnaturęthey termiczną
łożysk
silnika.
(TEMPERATURA
ŁOŻYSKA
are very susceptible to heat-related
THAN AMBIENT
WYŻSZA OD OTOCZENIA)
Na przykład
gdy
łożyska
są
znacznie
TEMPERATURE)
failure. For example, motor misalignment
cieplejszeorniż
silnik oznacza
potencjalną
imbalance
typically to
results
in overheatnieprawidłowość,
którą
należy
ing. While it
is useful
to lookdokładniej
at the surface Figure 6-3. Motor couplings and shaft
Kontrola linii bazowej to kontrola
zbadać. temperature
Podobnie ofsygnatury
termiczne
a motor housing,
changes bearings operating normally should exhibit
mająca na celu ustalenie punktu
sprzężeńtooraz
łożysk
wałka
pracujących
the internal temperatures of a motor are a thermal signature that is very close to
odniesienia
sprzętu
pracującego
prawidłowo
powinny
w obvious.
przybliżeniu
not always
immediately
It can be ambient air temperature.
prawidłowo i wydajnie. Kontrola trendów
pokrywaćvaluable
się zto take
temperaturą
otoczenia
thermal images of the moto kontrola przeprowadzana po uprzednim
(fot. 6–3).torBardzo
skuteczne
łączenie
either over
time or injest
comparison
withuzyskaniu
valuable for
inspecting
low-speed rotating
obrazów
wzorcowych
do celów
termografii
z
innymi
rodzajami
testów,
np.
similar operating motors. For example, thisporównawczych.
equipment, such asMonitorowanie
conveyors, where trendów
other
drgań lub analizą obwodu silnika.
can help to reveal a motor that has becomew inspection
methods
may
not
be
useful
or
czasie często dostarcza informacji
Podczas gdy inne metody zawodzą
clogged with dust or that is single-phaseddiagnostycznych
reliable. More complex
types
of
equiporaz
pozwalających
i są nieprzydatne, termografia okazuje
and overheating.
ment, such asawarie.
turbines, gearboxes,
Umożliwiaand to
się nieoceniona przy kontrolach urządzeń przewidzieć
The thermal signature of motor bear- heat exchangers, can also be inspected
wirnikowych o niskiej prędkości, takich zestawienie różnic lub podobieństw
ings can also be used for inspections.mogących
with a thermal
imager.
However,
they often
określać
pracę
urządzenia.
jak przenośniki. Kamerą termowizyjną
For example, if motor bearings are much require
a
more
significant
investment
in
Jako
pierwsze
przeprowadzane
można badać również urządzenia bardziej
warmer than the motor, it is an indica-powinny
creatingbyć
a baseline
of
test
data
before
the
kontrole bazowe, a po nich
złożone, takie jak: turbiny, skrzynie biegów
tion of a possible problem that should be results from subsequent inspections pay
oraz grzejniki. Wymagają one jednak należy badać trendy. Harmonogram kontroli
any returns.
investigated
detail. Similarly,
większych
inwestycjiin greater
w stworzenie
linii należy ustalać na podstawie częstotliwości
motor
couplings
and
shaft
bearings
that
are
bazowej danych testowych zanim kolejne określonej przez skutki awarii oraz stan
sprzętu. Obserwowanie trendów zwiększa
pomiary okażą się opłacalne.
skuteczność
konserwacji
okresowej
oraz
zmniejsza
możliwości
wystąpienia
PROCESY TECHNOLOGICZNE
Testy termiczne powszechnie wykonuje się nieplanowanego przestoju w pracy, a także
na sprzęcie ogniotrwałym, aby sprawdzić redukuje liczbę awarii.
Wszystkie rodzaje izolacji cieplnej
jego wytrzymałość na wysokie temperatury. można
sprawdzać
szukając
różnic
Na przykład technicy konserwacji na
w
termicznej
sygnaturze
powierzchni.
podstawie wyników kontroli termicznej
są w stanie sprawdzić stan izolacji lub Wspomniane wyżej rodzaje izolacji
wyliczyć temperatury powierzchni mogące obejmują części rurociągów parowych,
linie
technologiczne,
systemy
powodować awarie.
rurociągów oraz śledzenie ciepła ciągów
46
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Chapter 6 — Thermography Applications
51
Fot. 6–4. Do bardziej powszechnych zastosować techniki termografii należy ustalanie lub potwierdzanie
poziomów ciał stałych, cieczy lub gazów w takich pojemnikach, jak zbiorniki czy silosy
Liquid Levels in Tanks
Poziom cieczy w zbiornikach
ZBIORNIK
TANK
P OWATER
Z I O M
WODY
LEVEL
KAMERA TERMOWIZYJNA
THERMAL IMAGER DISPLAYS
WYŚWIETLA
WODY
THE LEVEL POZIOM
OF WATER
IN TANK
W
ZBIORNIKU,
BAZUJĄC NA IN
BASED
ON DIFFERENCES
RÓŻNICACH
TEMPERATUR
TEMPERATURE BETWEEN AIR
POWIETRZA
WODY W ŚRODKU
AND WATERI INSIDE
ZBIORNIK
WATER
WODNY
STORAGE
TANK
Figure 6-4. One of the most common applications for thermography is locating or
confirming levels
of material
in vesselsjak
such przekazywania
as storage tanks and
silos.oraz różniące się
ciepła
technologicznych
(zarówno
parowych,
termiczne
ciał
stałych,
i elektrycznych). Niestety wiele rodzajów pojemności
systemów izolacji pokrywa niepomalowana płynów i gazów w zbiorniku. Temperatury
skilled thermographer
often BuIldIng
dIagnOsTICs
gazów zmieniają
się najszybciej. Na
warstwa A metalu,
co znacznie can
zawyża
levels in an uninsulated
Where przykład
promieniowanie
słoneczne
odczytfind
temperatury.
Sygnaturytank.
termiczne
imaging has long
been usedzmianę
insulation isnapawanych
present, it may take
może spowodować
wykrywalną
powierzchni
nie longer
są Thermal
various wapplications
for thermal
signatures
appear ornasome
termiczną
obszarze related
gazów todużego
natychmiast
czytelne
ze to
względu
ich for
residential
and
commercial
enhancementoraz
maywysoki
be required.
Material zbiornika w terenie w ciągu building
zaledwie kilku
niską emisyjność
współczynnik
Building diagnostic
appli- cieczy
levels in a vessel can be enhanced by using diagnostics.
minut. Temperatury
ciał stałych,
odbicia.
include roof
moisturezmieniają
inspecsimple active
techniques such
as applying cations
oraz innych
substancji
się
Do
bardziej
powszechnych
building
insulation
inspections
heat or inducing
cooling
with evaporation.
z różną
prędkością
w obiegu
cieplnym.
zastosowań
termografii
należy
ustalanie tions,
energy
and air leakage,
and moisture
For example, simply
sprayingciał
water
briefly for
Nawet
zbiornik
znajdujący
się wewnątrz
lub potwierdzanie
poziomów
stałych,
with other
thermograa tank
and waiting
a few
minutes for detection.
budynku As
może
charakteryzować
się
cieczyonlub
gazów
w takich
pojemnikach,
applications,
knowledge
of heatsię na
the exterior
the6–4).
tank toChociaż
change phy
zmiennością
cieplną
ujawniającą
jak zbiorniki
czy surface
silosy of
(fot.
and how buildings are
temperature
is often enough
to reveal
sev- transfer
różnychtheory
poziomach.
większość
pojemników
zwykle
posiada
is required użytkownik
for success. In-kamery
eral levels. Applying
vertical stripe
paint constructed
Doświadczony
oprzyrządowanie
wskazujące
poziom
for commercial
buildings
canwykryć
or a tape
where levels
can be read
easily spections
termowizyjnej
często jest
w stanie
substancji
wewnątrz,
informacje
te często
more complicated
than for residential
can modify zthepowodu
low emissivity
of shiny be
poziomy
w zbiorniku
nieizolowanym.
są niedokładne
nieprawidłowej
W przypadku obecności izolacji pojawienie
pracy metal-insulation
przyrządówcoverings.
lub
wymagają structures.
się sygnatur termicznych może zająć więcej
niezależnego potwierdzenia.
Prędkość zmiany temperatur tych czasu, a nawet wymagać dodatkowych
substancji podczas nieustalonego obiegu czynności. Ustalenie poziomów substancji
strumienia cieplnego wyznacza tryb w zbiorniku wspomaga kilka prostych
47
Chapter 6 — Thermography Applications 53
WSTĘP DO TERMOGRAFII
Fot. 6–5. Wykrywanie zawilgoceń dachu kamerą termowizyjną jest metodą bezinwazyjną.
Roof Moisture Inspections
Wykrywanie zawilgoceń dachu
KONTROLER
UŻYTKUJĄCY
KAMERĘ
TERMOWIZYJNĄ
THERMOGRAPHER
WITH
TECHNIK OZNACZAJĄCY
TECHNICIAN
MARKING
DACH
FARBĄ
THERMAL IMAGER
ROOF WITH PAINT
ROZKŁAD TEMPERATUR ZOBRAZOWANY PRZEZ
KAMERĘ UMOŻLIWIA WYKRYCIE WILGOCI
PATTERNS DETECTED WITH THERMAL
IMAGER CAN BE USED TO DETERMINE
PRESENCE OF MOISTURE
technik, jak np. stosowanie ciepła lub zastosowań termografii. Kontrole obiektów
przemysłowych
bardziej
ochładzanie
przez
parowanie.
Na przykład
Figure 6-5.
Roof
moisture inspections
are nondestructive
and mogą
easily być
performed
withzłożone
a thermal
imager.
krótkie
natryskiwanie
zbiornika wodą od kontroli struktur mieszkalnych.
i odczekanie kilku minut, aż zewnętrzna
powierzchnia zbiornika zmieni temperaturę, Wyszukiwanie zawilgoceń dachu
często Great
wystarcza,
ujawnić
kilka Building
care mustaby
be taken
to conduct
WiększośćInsulation
znaczących nieprawidłowości
poziomów.
Stosowanie
pionowego
paska
a roof inspection safely. Work on a roof Inspections
w konstrukcji dachów o niskim nachyleniu
farby should
lub taśmy
wyraźnych
never w
be miejscach
conducted alone.
Ther- Thermography
powstaje w ciągu
roku
dwóch lat od
is ideal
for lub
determining
odczytów
poziomów
może
wpłynąć
na niski instalacji z wielu przyczyn związanych
mographers are particularly vulnerable
insulation presence and performance. It is
współczynnik
emisyjności
błyszczących
z: wadliwym
projektem,
samą
instalacją lub
to hazards because
the brightness
of the being
widely used
by energy
consultants,
warstw
izolacji
metalowych.
konserwacją.
Dach
o
niskim
nachyleniu
to
display
prevents
their eyes from adjust- general
contractors, and home inspectors.
np. dach is
centrum
handlowego
o
niewielkim
ing to the low-light levels found on most Insulation
mainly used within a buildDIAGNOSTYKA
nachyleniu
odpływu
opadów.
Składa się
roofs. This is a BUDOWLANA
condition referred to as ing
to controldo
heat
transfer,
either gains
Termografia
od dłuższego
czasu stosowana
z losses.
podłoża,
na
które
nakłada
się
sztywną
night blindness.
A preliminary
daylight or
When insulation is missing,
jest wvisual
diagnostyce
budynków
mieszkalnych
izolację oraz
wodoszczelną
membranę.
inspection
of the roof
is essential damaged,
or does not perform as intended,
i przemysłowych.
Zastosowania
diagnostyki
energy
Skutkiusewystąpienia
for highlighting
potential hazards
as well both
and the cost ofprzecieku
condition- mogą
budowlanej
obejmują
as noting roof
conditions. sprawdzanie być znaczące, ale długo niewykrywane
zawilgocenia dachów, izolacji budynków uszkodzenia spowodowane wystąpieniem
w celu wykrycia nieszczelności oraz wilgoci. wilgoci mogą okazać się jeszcze bardziej
Opanowanie teorii rozchodzenia się ciepła kosztowne. Kiedy zawilgocenie wystąpi
oraz powstawania konstrukcji budynków choć raz w strukturze dachu, zostaje
zapewnia sukces w przypadku pozostałych ono tam zatrzymane i powoduje rozkład
48
WSTĘP DO TERMOGRAFII
materiałów oraz przedwczesne rozpadanie
się dachu. Wymiana mokrej izolacji likwiduje
problem zawilgoceń pod powierzchnią
dachu, a także przedłuża jego żywotność
ponad oczekiwaną przeciętną.
Sprawdzanie poziomu zawilgocenia
dachu kamerą termowizyjną jest metodą
bezinwazyjną (fot. 6–5). Mokra izolacja
posiada większą pojemność termiczną niż
sucha. Na przykład podczas bezwietrznego
wieczoru, po ciepłym i słonecznym dniu,
dach szybko się ochładza. Gwałtowne
ochłodzenie dachu skutkuje wyższą
temperaturą mokrej izolacji od temperatury
izolacji suchej.
Po zauważeniu tego typu rozkładu
ciepła można całkiem szybko sprawdzić
olbrzymie
powierzchnie
dachu,
odnotowując miejsca wskazujące na mokrą
izolację. Jeżeli to konieczne, bieżące
wystąpienie zawilgoceń na mokrym
obszarze można potwierdzić bardziej
tradycyjnymi metodami badań, które często
są powolne, a nawet inwazyjne. Jeżeli
panują dobre warunki, „okno kontroli” może
być otwarte aż do nocy.
Dokładna
sygnatura
termiczna
widoczna
na
wyświetlaczu
kamery
termowizyjnej oraz czas jej wyświetlania
zależy od stanu i rodzaju izolacji dachu.
Izolacje chłonne, zwykle stosowane
w dachach o niskim nachyleniu, jak
np. wełna mineralna, włókno drzewne
oraz
perlit
umożliwiają
uzyskanie
wyraźnych sygnatur termicznych. Więcej
trudności przy pomiarach przysparzają
nieabsorbujące
izolacje
piankowe,
często stosowane w jednowarstwowych
strukturach dachów. Utrudnienia powoduje
mała ilość pochłanianej wody. Wiele
jednowarstwowych dachów obciążonych
jest również ciężką warstwą kamienia,
mogącą ograniczać wartości sygnatury
termicznej.
parowanie zmniejszy efekty nagrzania od
Słońca. Silne zachmurzenie wieczorem
może zmniejszyć efekty ochładzania,
podczas gdy wiatr o wzmożonej sile może
„wymazać” wszystkie sygnatury termiczne.
Konstrukcja dachu oraz czynniki
fizyczne również wpływają na sygnatury
termiczne. Na przykład gzyms ściany
wychodzącej na zachód może reemitować
ciepło na dach aż do nocy. Dodatkowo
warstwa żwiru powoduje zatrzymanie
ciepła, a poprzednio naprawione fragmenty
dachu mogą wydawać się inne od
pozostałych. Zrozumienie tych zależności
oraz ich wpływu na sygnatury termiczne
gwarantuje efektywność kontroli.
Inspekcje stanu dachów zaraz
po ich wybudowaniu w celu ustalenia
sygnatury
termicznej
linii
bazowej,
zapewnia najbardziej precyzyjne wyniki.
Po
każdym
zjawisku
potencjalnie
powodującym uszkodzenie dachu, jak:
burza gradowa, tornado czy huragan,
należy sprawdzić stan dachu. Jeżeli
warunki atmosferyczne doprowadzą do
uszkodzenia dachu, szybki pomiar kamerą
termowizyjną umożliwi zlokalizowanie
wycieku oraz poziomu zaawansowania
uszkodzenia izolacji.
W trakcie kontroli dachu należy
zachować dużą ostrożność. Praca na dachu
nie może być wykonywana w pojedynkę.
Inspektorzy są wyjątkowo narażeni na
niebezpieczeństwo ze względu na jasność
wyświetlacza uniemożliwiającą oczom
przystosowanie się do słabego poziomu
oświetlenia na większości dachów. Stan ten
ściśle wiąże się ze ślepotą zmierzchową.
Wstępna kontrola dachu za dnia ważna jest
przy określaniu potencjalnego zagrożenia,
tak samo jak przy ocenie stanu dachu.
Inspekcje izolacji budowlanej
Termografia doskonale sprawdza się przy
ustalaniu rozmieszczenia izolacji oraz
jej stanu. Stosują ją zwłaszcza doradcy
energetyczni, konstruktorzy generalni oraz
personel kontrolujący lokale mieszkalne.
Testy izolacji budynku wykazują np.
Na sygnatury termiczne wpływa
również wiele innych czynników poza
wystąpieniem wilgoci pod powierzchnią.
Jeżeli powierzchnia dachu nie będzie sucha,
49
ing. Air leakage is typically caused by
cupant comfort and lead to lower energy pressure differences across the building.
WSTĘP DO TERMOGRAFII
use. Other issues that can often be located Pressure differences can be the result
through the use of thermal inspections of wind but may also be caused by the
sposób przepływu
ciepła.water
Brakleaks
izolacji,
jej brakującą, uszkodzoną lub nieefektywną
include unwanted
or moisture
convective stack forces inherent in any
uszkodzenie lub nieprawidłowe ułożenie izolację.
condensation, the buildup of ice on a roof, building and the pressure imbalances
powoduje zarówno wzrost zużycia energii,
and the freezing of plumbing lines. Ther- Pomiary
associated
with an HVAC
system.wykrycie
termograficzne
umożliwiają
jak i kosztów naprawy, a zwykle także
mography also helps to check air circula- strat ciepła, w takich miejscach, jak: okna, rynny
spadek poziomu komfortu w budynkach.
tion in conditioned spaces and verify the lub słabo izolowane ściany.
Zmniejszenie nadmiernego zużycia
placement of acoustical insulation.
energii jest równie ważne, co dobrze
When akontrola
temperature termiczna
difference of
zaplanowana
at
least
10°C
(18°F)
is
present
from the
wpływająca na zwiększenie komfortu
inside
to
outside
of
a
building,
insulation
mieszkańców i redukująca zużycie
can typicallytermograficzne
be detected. For exenergii. problems
Pomiary
ample,
during
the heating season,
the therumożliwiają
także
zlokalizowanie
innych
mal signature
for missing
insulation will
nieprawidłowości,
takich
jak: niepożądane
show aslub
cooler
on the interior and
warmer
wycieki wody
kondensacja
wilgoci,
the exterior. During thena
cooling
season,
warstwy onnagromadzonego
dachu
the thermal
signature is the opposite.
lodu
oraz
zamarzanie
instalacjiIt is
useful to know
what typetermografię
of insulation is
kanalizacyjnych.
Stosując
Thermal imaging can be used to check
present sprawdzić
as each can have
a unique
thermal for heat loss within a building around
można również
obieg
powietrza
nieszczelności
signature and oraz
time constant.
w pomieszczeniach
rozmieszczenie Wykrywanie
areas such as windows, eaves, or poorlystanowią blisko połowę
izolacji akustycznej.
Most thermal inspections require work-Nieszczelności
insulated walls.
Nieprawidłowości
w izolacji
można
ing on both the interior
and exterior
of thekosztów ogrzewania, wentylacji oraz
Przenikanie
powietrza
szybko wykryć,
jeżeli różnica
wartości
building. However,
both significant
windschłodzenia.
następuje
zwykle
w
wyniku
różnic
temperatur
na
zewnątrz
budynku
i
w
jego
and direct sun may render exterior work
The w
pressure
differences
force
air
o
o
ciśnienia
budynku.
Różnica
ciśnienia
C
(18
F).
wnętrzu wynosi
przynajmniej
10
difficult or impossible. These conditions through the many penetrations within
być spowodowana przez wiatr,
Na przykład
sezonie
grzewczym
result inweffects
that show
up inside asmoże
building. Penetrations
to the się
ther- sił
aletherównież
nagromadzenie
sygnaturawell
termiczna
brakującej
izolacji
but often in more confusing ways mal envelope, such as a wiring or
konwekcyjnych w budynku oraz wahania
będzie pokazana,
jako
because they
areobszar
indirect.chłodniejszy
Inspections dur- plumbing chase, are often small and
ciśnienia związane z instalacją HVAC.
wewnątrzing ithecieplejszy
na
zewnątrz.
cooling season may be limited to not readily evident. A thermal envelope
Różnice
ciśnienia
powodują
W sezonie
letnim
odczyt
sygnatury
the interior or to the evening for any work is the boundary of the space that is to
przeciskanie powietrza przez liczne wnęki
termicznejto be
przedstawia
się
na
odwrót.
performed on the exterior. Under be heated, ventilated, or cooled within a
Przeniknięcie do zewnętrznej
Przydatnąoptimum
informację
rodzaj orbudynku.
conditions,stanowi
missing, damaged,
building.
powłoki
termicznej, np. okablowania lub
zastosowanej
izolacji
ze
względu
na
Typically,
only a small temperature
ineffective insulation, as well as the locaoprzyrządowania
często jest
unikalną sygnaturę termiczną każdego obudowy
difference
of
3°C
(5°F)
from inside to
outtion of framing, are often easily located byznikome
i nie od razu
wykrywalne.
Powłoka
materiału oraz stałą czasową.
side is required
for
detecting
air
leakage.
a trained, skilled thermographer properlytermiczna
stanowi granicę ogrzewanego,
Większość
kontroli
termicznych
The air itself cannot be seen but its temusing a thermal imager.
wymaga pracy zarówno na zewnątrz, jak wentylowanego lub chłodzonego obszaru
i wewnątrz budynku. Jednak silny wiatr lub budynku.
Do wykrycia nieszczelności wymagana
promieniowanie słoneczne może utrudnić lub nawet uniemożliwić prace poza jest zwykle niewielka różnica temperatur
na zewnątrz i wewnątrz budynku o wartości
budynkiem.
o
o
W takich warunkach możliwe jest 3 C (5 F). Samo zjawisko nieszczelności
jest
widoczne,
ale
rozkład
wygenerowanie obrazu cieplnego wnętrza, nie
ale często w sposób wprowadzający temperatur na powierzchni budynku ma
w błąd. Kontrole w sezonie letnim mogą charakterystyczną sygnaturę termiczną
się ograniczać tylko do wnętrz budynków przypominającą drobne pasma (rys. 6–6).
lub zewnętrznych pomiarów wieczorami. W sezonie grzewczym sygnatury termiczne
Wyszkolony i doświadczony użytkownik widoczne są jako chłodne pasma wzdłuż
kamery
termowizyjnej,
pracując wewnętrznych powierzchni budynków
w optymalnych warunkach szybko wykryje lub ciepłe „poświaty” na zewnątrz, dokąd
50
WSTĘP DO TERMOGRAFII
przedostaje się ogrzane powietrze. Ruch
powietrza może być również wyraźny
we wgłębieniach budynku, a nawet
wewnętrznych lub izolowanych ścianach.
Sztuczne wywołanie różnicy ciśnień
w budynku może uwydatnić miejsca
wycieku powietrza, ukierunkować je
lub nawet skwantyfikować. Stworzenie
takich warunków umożliwia zastosowanie
instalacji HVAC lub wentylatora urządzenia
Blower door.
Wykrywanie zawilgoceń
Pojawienie się wilgoci często powoduje
uszkodzenia materiałów budowlanych.
Zazwyczaj występuje ona na połączeniach
strukturalnych lub pęknięciach powierzchni,
np. uszkodzonej warstwy ochronnej lub
uszczelnienia. Wilgoć może być również
spowodowana
przez
kondensację.
Kondensacja
powstaje
na
skutek
ciepła, wycieku wilgotnego powietrza do
chłodniejszych wgłębień budynku. Do
pozostałych źródeł zawilgoceń należą:
powódź, wody gruntowe oraz wycieki
z systemów kanalizacyjnych lub zraszaczy.
We wszystkich wyżej wymienionych
przypadkach
sygnatura
termiczna
zawilgoceń często jest czytelna, zwłaszcza
w warunkach sprzyjających odparowywaniu
wilgotnej powierzchni. W takim przypadku
powierzchnia będzie wydawać się chłodna.
Jednak przemoknięte materiały budowlane
mają także właściwości przewodzące
i podczas zmiany termicznej posiadają
większą pojemność termiczną od suchych
materiałów. W takich warunkach sygnatury
termiczne nie zawsze są czytelne.
Należy zwrócić szczególną uwagę na
sprawdzenie warunków umożliwiających
zidentyfikowanie obszarów zawilgoceń. Na
przykład, aby potwierdzić obraz termiczny,
na którym wykryto podejrzany obszar,
zaleca się dodatkowe pomiary miernikiem
wilgotności
Kontrole obiektów handlowych
Kontrola budynków usługowo-handlowych
jest bardziej złożona od kontroli budynków
mieszkalnych. Jednak gruntowne kontrole
i analizy często są bardzo opłacalne, jako
że kompletna wiedza o dużych budynkach
przyczynia się do zwrotu inwestycji.
Niezmiernie
ważne
są
informacje
o szczegółach konstrukcji budynku, jak
i pełny dostęp do nich, umożliwiający
kontrolerowi
zrozumienie
wszystkich
zależności między różnymi częściami
budynku.
Powszechnie
występującymi
usterkami w obiektach handlowych
i
usługowych
są:
nieszczelności,
Chapter 6 — T
przenikanie wody oraz kondensacja.
Nieocenionym przyrządem do wykrywania
problemów
dużych
struktur
jest właśnie
perature patterns
on building
surfaces
of- moisture
kamera
termowizyjna.
Gdziekolwiek
ten have a characteristic
“wispy”
thermal Moisture fr
jest
to możliwe,
duże6-6.
części
budynków
signature.
See Figure
During
the buildings to
należy
w trakcie
konstrukcji,
heatingsprawdzać
season, thermal
signatures
will ing materia
kiedy
każde
typically
be seenpiętro
as cold jest
streaksogradzane,
along
is typically
izolowane
wykańczane.
the interiori building
surfacesUmożliwia
or warm to
such as a fa
wykrycie
w projekcie
“blooms”nieprawidłowości
on the outside where
heated lub
ture can als
konstrukcji,
na Air
tylemovement
szybko, may
abyalso
zdążyć
air is escaping.
Condensat
jebe naprawić
zanimbuilding
budynek
zostanie
evident inside
cavities,
warm, mois
ukończony
i oddany
do użytku.
even interior
or insulated
exterior walls.
ing to the co
Fot. 6-6. Rozkład temperatur np. uchodzenia
sources of
powietrza ma często charakterystyczną sygnaturę
groundwate
termiczną przypominającą drobne pasma
Building Surface
and sprinkl
Powierzchnie
budynków
Temperature Patterns
In all th
Sygnatura termiczna
signature of
is often cle
conditions
to evapora
will appear
however, ar
during a the
thermal capa
In this situa
may not alw
should be ta
allow mois
For exampl
a moisture
confirm wh
image when
51 Figure 6-6. Temperature patterns related
Commer
Introduction to
Wprowadzenie
do termografii
INSPECTION
Thermography
principles
T
7
METHODOLOGIES
METODOLOGIA
TESTÓW
hermographers use three main methods to
perform inspections with
thermal
imagers. These are the comparative, baseline, and trending methods. The
method of choice depends on the type of equipment being inspected and the
type of data that is required. Each method can be successful if used for the
appropriate application.
INTRODUCTION TO INFRARED
THERMOGRAPHY AND THERMAL IMAGERS
UT
żytkownicy kamer termowizyjnych mają do wyboru trzy metody wykonywania
testów
Są to:based
metoda
odniesienia
do linii bazowej
hermaltermicznych.
imagers operate
onporównawcza,
infrared thermography
principles.
A
those
Basic,
practicalbadanego
training
COmparaTIve
oraz badanie
trendów
Wybór metody
zależy
od rodzaju
thermal
imager istermicznych.
used as a cost-saving,
andboundaries.
often
money-making,
test
in heat transfer
and
advanced
skills using
sprzętu
itroubleshooting,
wymaganych informacji.
Skuteczność
każdej
metody
zależy
od jej
tool for THermOgrapHy
maintenance
and inspection
of electrical
systems,
a
thermal
imager
are
essential
for underprawidłowego
zastosowania.
mechanical
systems, and
building
envelopes.
Thermographers
have
developed
a num- standing quantitative thermography. Much
któreis comparative
należy uwzględnić,
ber
of
methods
for
expanding
the
TERMOGRAFIA PORÓWNAWCZAuse ofzmiennych,
of thermography
work. By
the
standard
for
the
thermal
inspection
fundamentalne
znaczenie
ma
the
technology.
The
basic
method
used
in
Użytkownicy
kamer
termowizyjnych
Infrared THermOgrapHy
comparing the object of interest
to aszkolenie
similar
of oraz
countless
applications.
doświadczenie.
is comparative
rozwinęli many
wielethermal
metod applications
w celu rozszerzenia
object,
it
is
often
easy
to
detect
a
problem.
Infrared thermography is the science of
thermography.
Comparative
thermogra- Training and experience are fundamental to
zastosowania
technologii.
Podstawową
using electronic
optical devices
to detect
Termografia jakościowa zwykle nie uwzględnia
phy
is
a
process
used
by
thermographers
metodą analizy termicznej jest technika
the process since
there can be manyPolega
other
temperatur
radiometrycznych.
and
measure
radiation
and
correlating
that
HIsTOry
Of
Infrared
to compare
similar components
under
porównawcza.
Termografia
porównawcza
na
porównywaniu
variables
that must
besygnatur
taken intotermicznych
account.
to surface
is the
similar
conditionsRadiation
to assess
the
condition
podobnych części.
polega
natemperature.
porównywaniu
podobnych
TeCHnOlOgy
movement
of
heat
that
occurs
as
radiant
of
the
equipment
being
tested.
części w analogicznych warunkach w celu
energystanu
(electromagnetic
waves)
moves The
When
comparative
thermography
is derivation of “infrared” is “past red,”
oceny
badanego
sprzętu.
referring
to the place this wavelength
aused
direct
mediumporównawcza
of and
transfer.
Mod-jest
appropriately
correctly,
the dif without
Jeżeli
technika
holds in the spectrum of electromagnetic
ern infrared
thermography
is performed
ferences
between różnice
the
equipment
being
stosowana
prawidłowo,
między
The term “thermography” is deassessed
will
often
be
indicative
of
the
by
using
electronic
optical
devices
to
desprawdzanymi urządzeniami wskazują na radiation.
rived
from
root words meaning “temperacondition.
Quantitative
thermography,
ich
Ilościowe
badaniaand
termograficzne
tectstan.
and measure
radiation
correlate it
ture
picture.”
The roots of thermography
as
compared
to
qualitative
thermography,
wtoporównaniu
z jakościowymi
wymagają
the surface temperature
of the structure
can
be
credited
to the German astronomer
requires
a
more
complete
understanding
szerszego
zrozumienia
zmiennych oraz
or equipment
being inspected.
of
the
variables
and
limitations
affecting
Sir
William
Herschel
who, in 1800, perograniczeń
wpływających
naable
pomiar
Humans have
always been
to
the
radiometric
measurement.
Quantiradiometryczny.
Termografia
detect infrared radiation.
The ilościowa
nerve formed experiments with sunlight.
tative
thermography
is
thermography
obejmuje
temperatury
radiometryczne.
endings in human skin can respond
that includes
radiometric
Z kolei termografia
jakościowa
nie temperatures.
obejmuje
to temperature differences as little as
Qualitative
thermography
is thermogtemperatur radiometrycznych.
±0.009°C (0.005°F). Although exraphy
that
does
not
include
Przed przystąpieniem do radiometric
pracy
tremely
sensitive,
human nerve endings
Qualitative thermography does not usutemperatures.
z kamerą
termowizyjną ważne jest
are
poorly
designed
for
nondestructive
radiometric
temperatures.była
is vital to determine marginesu
what margin of ally
ustalenie Itdopuszczalnego
Abyinclude
metoda
porównawcza
thermal
evaluation.
It
compares
and
contrasts
the thermal
błędu, a werror
trakcie
pomiarów
przestrzeganie
is acceptable
before
beginning an in-skuteczna, użytkownik kamery
musi
For
example,
even
if
humans
had
the
signatures
of
similar
components.
tych granic.
Podstawowe
spection and
to work carefullyszkolenie
to stay withinwyeliminować wszystkie zmienne poza
thermal capabilities
of animalsciepła
that can
praktyczne
z przekazywania
oraz jedną - zmienną odniesienia. Zbyt często
find
warm-blooded
prey
in
the
dark, it
zaawansowanych umiejętności umożliwia
nie stosuje się tej prostej, lecz bardzo
57
is probable thattermografii
better heat detection
zrozumienie
ilościowej. ważnej
reguły z powodu złożonych
Wtools
większości
would stillprzypadków
be needed. termografia
Because
warunków środowiska testowego lub
polega
porównywaniu.
Porównywanie
thermal imagepraktyk
of the użytkowników.
residual heat
humansna
have
physical limitations
in de- A niewłaściwych
badanego
przedmiotu
doand
innego
często transferred from a hand to the surface of
tecting heat,
mechanical
electronic
umożliwia
nieprawidłowości.
devices thatwykrycie
are hypersensitive
to heat a painted wall can be easily detected with
Ze
na istnienie
wielu innych
havewzględu
been developed.
These devices
are a thermal imager.
1 52
connection. However, if a load reading is ask the equipment owner or maintenance
taken with a digital multi-meter and shows
clear, simple questions.
WSTĘP DOtechnician
TERMOGRAFII
loading of 30/70/30 A, for example, the
More importantly than asking quespattern
is most likely related to an electrical tions, the thermographer must listen
Fot. 7-1. Porównawcze pomiary termograficzne
sprzętu lub technikowi konserwacji.
phase
imbalance.
trójfazowego
wyłącznika elektrycznego umożliwiają
carefully to the answers. Many ther
Ważniejsza od zadawania pytań
wskazanie najcieplejszej fazy.
mographers fail at either one or both of
Comparative
Thermography
jest
umiejętność uważnego słuchania
Termografia porównawcza
these tasks and their work suffers as a
odpowiedzi.
Wielu użytkowników zawodzi
OBSZARY
NIEBIESKOBLUE-GREEN
COLORED
consequence. Communication skills for a
na
obu
polach,
co negatywnie wpływa na
ZIELONE
WSKAZUJĄ
AREAS REPRESENT
thermographer are as important as techniPRAWIDŁOWĄ
PRACĘ
NORMAL CONDITIONS
ich pracę. Umiejętności komunikacyjne
cal skills, especially when working with
są tak samo istotne, co umiejętności
unfamiliar equipment or materials.
techniczne, zwłaszcza podczas pracy
z nieznanym sprzętem lub materiałami.
BaselIne THermOgrapHy
ODNIESIENIE DO LINII BAZOWEJ
A baseline
inspection
is intended to estabKontrola
z zastosowaniem
linii bazowej
lishpolega
a reference
point
of equipment
operna ustaleniu
punktu odniesienia
na
ating
under normal
operating
conditions sprzętu
podstawie
analizy
pracy
sprawnego
TRÓJFAZOWY
THREE PHASE
andwin good
working order. Itwarunkach.
is critical to Istotny
WYŁĄCZNIK
standardowych
ELECTRICAL
ELEKTRYCZNY
determine
what
is
the
normal
or desired
BREAKER
czynnik stanowi określenie
prawidłowego
OBSZARY
CZERWONE
ŻÓŁTE WSKAZUJĄ
equipment
condition
and
use
thissprzętu,
as a
RED AND
YELLOW ICOLORED
AREAS
lub
pożądanego
stanu
aby
POTENCJALNĄ NIEPRAWIDŁOWOŚĆ
REPRESENT POSSIBLE PROBLEM
baseline
signature
to
which
later
images
(POŁĄCZENIE O WYSOKIEJ REZYSTANCJI)
porównywać jego sygnaturę wzorcową
(HIGH-RESISTANCE CONNECTION)
are compared.
Often the baseline
signature
z późniejszymi
obrazami
termicznymi.
is uniform
or
related
in
some
manner
to
Figure
7-1.
Comparative
thermography
Na
przykład
obraz
termiczny Sygnatura wzorcowa jest często jednolita
inherent
structure
of
the
object
being
can be used on a three-phase electrical the oraz
w pewnym stopniu zależy od naturalnej
trójfazowego wyłącznika elektrycznego
breaker and show one of the phases being viewed. For example, after a motor is inmoże przedstawiać jedną fazę cieplejszą struktury badanego przedmiotu lub
warmer compared to the others.
stalled and brought into normal operation,
od pozostałych (fot. 7–1). W sytuacji gdy obiektu. Na przykład jakiekolwiek różnice
obciążenia trzech faz są zrównoważone, w sygnaturze termicznej po instalacji
to
nierównomierne
ich
rozgrzanie silnika i jego standardowej eksploatacji
prawdopodobnie wynika z wysokiej będą widoczne na kolejnych obrazach
rezystancji połączeń. Jeżeli jednak wynik termicznych (fot. 7–2).
pomiaru obciążenia wykonanego cyfrowym
multimetrem wskazuje wartość równą TRENDY TERMICZNE
metoda
kontroli
termicznej
30/70/30 A, to bieżący rozkład temperatur Inna
może wynikać z elektrycznej nierównowagi dotyczy badania trendów termicznych.
Badanie trendów termicznych to proces
faz.
Kamera termowizyjna nie analizuje stosowany przez użytkowników kamer
obrazu termicznego. Na prawidłową w celu porównania rozkładu temperatur
interpretację składa się kilka elementów, na powierzchni badanego przedmiotu
m.in.: umiejętności, doświadczenie oraz w czasie. Metoda ta sprawdza się
wypracowywanie dobrych praktyk i inne coraz częściej zwłaszcza przy badaniu
czynniki. Oczywiście błędna analiza może urządzeń mechanicznych, w których
spowodować uszkodzenie lub zniszczenie sygnatury termiczne mogą być złożone.
Jest również przydatna, gdy sygnatura
cennego sprzętu.
Porównując
sygnatury
termiczne termiczna wskazująca nieprawidłowość
jednego przedmiotu, ważne jest uzyskanie zmienia się powoli w czasie. Na przykład
jak najwięcej informacji o nim. Informacje analiza trendów sprawdza się podczas
odporności
izolacji
te dotyczą: konstrukcji, podstawowego monitorowania
(wysoka
temperatura)
działania, kierunku przepływu ciepła lub ogniotrwałej
historii pracy przedmiotu. Ze względu na wagonów specjalistycznych w czasie w celu
częsty brak szybkiego dostępu do tych optymalnego rozplanowania przestojów
informacji, użytkownik kamery musi mieć w pracy (fot. 7–3).
możliwość zadawania pytań właścicielowi
53
over time
to determine
any differences in the thermal signature railroad
andcar
develop
troubleshooting
skills. If
optimum
maintenance
downtime
schedwill probably show up in subsequent
data
is
carefully
gathered
and
changes
WSTĘP DO TERMOGRAFII
uling. are
See understood,
Figure 7-3. these methods can rethermal images. See Figure 7-2.
It isveal
important
for a thermographer
a very accurate
and useful trend of
Rys. 7-2. Wiele różnic w sygnaturach termicznych
Fot. 7-3. Badania trendów termicznych stosuje
to understand
all variables
performance.
However,
itpresent
is important
silnika wykażą kolejne kontrole.
się przy sprawdzaniu
urządzeń
o wysokiej
temperaturze,
sygnatury
with the
equipmentktórych
that
isstandardowe
inspected.
to
remember
that
trending
only implies,
Baseline
Thermography
Odniesienie do linii bazowej
termiczne mogą być złożone, tak jak nadwozia
Thermographers
must understand
rather
predicts,
the
future.themetalem),
torpedothan
(wypełnionym
stopionym
a nieprawidłowość
izolacji może
pokazać się
operating
principles of various
systems
dopiero w czasie.
Figure 7-2. Many differences in and
the develop
troubleshooting skills. If
thermal signature of the motor will show
data is carefully
gathered
Thermal
Trendingand changes
Trendy termiczne
up in subsequent thermal inspections.are understood,
these methods can reveal a very accurate and useful trend of
THermal TrendIng
performance. However, it is important
Another method of thermal inspection
to remember that trending only implies,
is known as thermal trending. Thermal
rather than predicts, the future.
trending is a process used by ther7-2. Many
differences
in the
mographers
to
compare
temperature
Figure
Użytkownik
kamery
termowizyjnej
thermaldistributions
signature
the
motor
show
in the
same
component
powinien
posiadaćofwiedzę
o will
wszystkich
Thermal Trending
up in subsequent
inspections.
over związanych
time.thermal
Thermal
is used
zmiennych
ztrending
działaniem
extensively
especially
for inspecting
badanego
urządzenia.
Konieczne
jest
THermal
TrendIng
mechanical
normal
zapoznanie
się z equipment
zasadami where
działania
Another
method
of
inspection
thermal
signatures
may
be
complex. It
różnych
układów,
jakthermal
również
rozwijanie
is known
asprzydatnych
thermal
trending.
Thermal
is also
useful when
thermal signaumiejętności
wthediagnostyce.
Figure 7-3. Thermal trending is used for
trending
is that
a process
useddanych
by
thertures
detect
failure
often
develop
Właściwy
dobór
i ocena
oraz
inspecting high-temperature equipment
mographers
to
compare
slowly
over
time. Fortemperature
example,
thermal where normal thermal signatures, such as
rozumienie
zachodzących
zmian może
distributions
incan
thebesame
component
trending
used przydatny
when monitoring
zapewnić
precyzyjny
oraz
dla
this torpedo car (filled with molten metal),
over time.
Thermal
trending
is
used (high- can be complex, and may only indicate
the performance
of a refractory
użytkownika
trend
wydajności
badanego
extensively
especially
for pamiętać,
inspecting
temperature)
insulation
in a specialty
insulation failure over time.
urządzenia.
Należy
jednak
że
mechanical
equipment
wheresugerować,
normal
badanie
trendów
może jedynie
be complex.
It
alethermal
nie signatures
przewidujemaystanu
mogącego
is also w
useful
when the thermal signawystąpić
przyszłości.
Figure 7-3. Thermal trending is used for
tures that detect failure often develop inspecting high-temperature equipment
slowly over time. For example, thermal where normal thermal signatures, such as
trending can be used when monitoring this torpedo car (filled with molten metal),
the performance of a refractory (high- can be complex, and may only indicate
temperature) insulation in a specialty insulation failure over time.
54
WSTĘP DO TERMOGRAFII
60
INTRODUCTION TO THERMOGRAPHY PRINCIPLES
Palety
Paleta to schemat kolorów stosowany do pokazania zmian cieplnych oraz wzorów
Palettes
na obrazie termicznym. Czy to podczas kontroli, czy analizowania istotne jest
wybranie
palety najlepiej określającej i odpowiadającej nieprawidłowościom. Kamera
palettes
termowizyjna powinna umożliwiać wybór lub zmianę palety zarówno bezpośrednio
A palette is a color scheme used to display the thermal variations and patterns in a
w systemie kamery, jak i oprogramowaniu. Na przykład pewne aplikacje mogą być
thermal image. Whether inspecting or analyzing, the objective is to select the palette
lepiej przedstawione i analizowane w palecie monochromatycznej, skali szarości lub
that best identifies and communicates the problem. Ideally, a thermal imager that
bursztynie. Pozostałe przypadki zostaną dokładniej objaśnione w takich paletach
allows the user to select or change the desired palette both in the camera and in the
barw, jak: metaliczny łuk, niebiesko–czerwona lub duży kontrast. Szeroki wybór
software should be chosen. For example, certain applications may be better viewed
dostępnych palet barw umożliwia użytkownikowi większą elastyczność podczas
and analyzed in a monochromatic palette such as grayscale or amber. Other situations
kontroli termicznej, analizy i raportowania.
may be easier to analyze and explain in a color palette such as ironbow, blue-red,
or one with a high contrast. A wide selection of available color palettes allows the
thermographer greater flexibility in thermal inspection, analysis, and reporting.
AMBER
BURSZTYN
HOT METAL
GORĄCY
METAL
BLUE-RED
NIEBIESKO-CZERWONA
IRONBOW
METALICZNY
ŁUK
SKALA
SZAROŚCI
GRAYSCALE
WYSOKI
KONTRAST
HIGH-CONTRAST
55
8
Introduction to
Wprowadzenie
do termografii
Thermography principles
ANALIZA, RAPORTOWANIE ORAZ
DOKUMENTOWANIE
INTRODUCTION TO
INFRARED
THERMOGRAPHY AND THERMAL IMAGERS
O
T
hermalumiejętności
imagers operate
based on użytkowania
infrared thermography
principles.
A
prócz
prawidłowego
i obchodzenia
się z kamerą
termowizyjną
praca
kontrolera
polega także
analizowaniu,
raportowaniu
thermal imager
is used
as a cost-saving,
and na
often
money-making,
test
oraz
dokumentowaniu
pomiarów.
Do wykonania
tychsystems,
zadań służą
tool for
troubleshooting,wyników
maintenance
and inspection
of electrical
specjalistyczne
przyrządy
do
analizy.
mechanical systems, and building envelopes.
Infrared THermOgrapHy
Infrared thermography
the science of
ANALIZA
WYNIKÓWis TESTÓW
the standard for the thermal inspection
of countless applications.
RAPORTOWANIE ORAZ
using
electronic
optical devices
to detect
W
dużej
mierze skuteczność
zastosowania
DOKUMENTOWANIE
and
measure
radiation
and
correlating
termografii
uzależniona
jest thatod: HIsTOry
Of prawidłowej
Infrared
Po dokonaniu
oceny wyników
to surface temperature.
is the TeCHnOlOgy
umiejętności
użytkownikaRadiation
do prawidłowego
może być wymagane sporządzenie
movement of heattestu,
that occurs
as radiant
przeprowadzenia
warunków
pracy, raportu. Częścią procesu raportowania jest
derivation of “infrared” is “past red,”
energy (electromagnetic
moves
rejestrowana
istotnych waves)
danych
oraz The
zapoznanie zleceniodawcy z naturalnymi
referring
to the place this
wavelength oraz
właściwego
without a directinterpretowania
medium of transfer.wyników.
Modograniczeniami
termografii
in the spectrum
electromagnetic
Napotkane
przez kontrolera
zmienne holds
ern infrared thermography
is performed
znaczeniem
kontrolioftermicznych.
W efekcie
The
term
“thermography”
is demogą
byćelectronic
liczne ioptical
różnorodne.
Dlatego
by using
devices to
de- radiation.
raport zawiera zalecane czynności
mające
words meaning
“temperanależyte
przeprowadzenie
pomiarów
na from
celuroot
skorygowanie
nieprawidłowości,
tect and measure
radiation and correlate
it rived
termograficznych
zależy of
odthewyszkolenia
picture.”
Thekontrola
roots of termiczna.
thermography
które
ujawniła
to the surface temperature
structure ture
i or
kwalifikacji
kontrolerów.
can
be
credited
to
the
German
astronomer
Kontroler zwykle podaje
również
equipment being inspected.
Humans
Użytkowników
kamer
certyfikuje
Sir
William
Herschel
who,
in
1800, perdodatkowe informacje dotyczące
miejsca
have always been able to
się wg trzech kategorii: I, II oraz III, formed
wystąpienia
usterki,
diagnozy
oraz
experiments
with sunlight.
detect infrared radiation. The nerve
z których najniższa jest I, a najwyższa III. sugerowanych czynności korygujących.
endings in human skin can respond
W trakcie realizacji oficjalnego programu Połączenie istotnych informacji podanych
to temperature osoba
differences
as little as na
szkoleniowego
certyfikowana
przez kontrolera z uzupełniającymi
±0.009°C
(0.005°F).
Although
expoziomie I posiada kwalifikacje w zakresie
danymi z pozostałych kontroli lub testów,
tremely sensitive,
nerve endings
zbierania
danych,human
ale musi
pracować konserwacji, planów naprawy oraz analiz
are poorly
designed
nondestructive na kosztów zapewnia optymalny wynik
pod
nadzorem
osobyforcertyfikowanej
thermal evaluation.
poziomie
II. Poziom II upoważnia do kontroli termicznej. Dlatego umiejętności
For example,danych
even if ihumans
the
interpretowania
pisania had
raportów.
komunikacyjne są równie ważne, co
thermal capabilities
animals that can
Oficjalny
program ofszkoleniowy
musi techniczne.
zawierać
spisane prey
procedury
kontroli,
find warm-blooded
in the dark,
it
Raporty mogą być opracowywane
zwykle
opracowane
na detection
podstawie w różnej formie oraz dotyczyć różnorodnych
is probable
that better heat
norm
we współpracy
danych. Każdy powinien jednak zawierać
tools branżowych
would still beoraz
needed.
Because
zhumans
certyfikowanym
kontrolerem
III stopnia.
informacje,
thermal
image ofjak:
the residual heat
have physical limitations
in de- A takie
• Nazwisko
kontrolera
from
a hand to the surface of
tecting heat, mechanical and electronic transferred
• Marka,
model
oraz
numer
seryjny
kamery
wall
can be
easily
detected
with
devices that are hypersensitive to heat a painted
termowizyjnej
imager.
have been developed. These devices are a thermal
1 56
• System conditions, such as load and keeping track of individual problems in
WSTĘP DO TERMOGRAFII
duty cycle
a more categorized and specific manner.
• Identification and location of equipment For example, information related to issues
• Opis warunków
otoczenia,
takich jak:
lub danego
Później
with a specific
brand ofprocesu.
equipment
or
and components
inspected
or tested urządzenia
prędkość i kierunek wiatru, opady,
dane
te
można
pobrać,
a
następnie
a
certain
process
can
be
identified
and
• List of critical equipment not inspected
wilgotność oraz temperatura otoczenia
powiązać z określonym sprzętem, aby
or tested along with explanations for stored. Later it can be retrieved and the
• Warunki pracy
układu:
obciążenie
oraz
wspomóc
pracę kolejnych
użytkowników.
issues identified
as common
to certain
the omission
cykl pracy
equipment
Oprócz to właściwego
aid future users. użytkowania
• Instrument
parameter settings, such asi obchodzenia się z kamerą termowizyjną
• Identyfikacja
oraz umiejscowienie
In addition to properly handling and
emissivity and background settings
testowanego sprzętu i jego elementów
skuteczny
kontroler
powinien
posiadać
using a thermal
imager,
a successful
• Thermal
images
matchingumiejętności
• Lista istotnych
urządzeń,
któreand
nie zostały
analizowania
thermographer must be able to analyzeoraz
visual łącznie
images zofuzasadnieniem
all equipment anddokumentowania
przetestowane,
wyników
poprzez
and document the results
through proper
components inspected or tested
ich pominięcia
prawidłowe
raportowanie.
Umiejętności
reporting. This ability is necessary in
• A parametrów
section that requests
a follow-up
• Ustawienia
przyrządu,
jak:
te order
są to
niezbędnym
opinii
develop and elementem
maintain a good
infrared
image topodstawowe
document equipmento wysokiej
emisyjność
i ustawienia
jakości
pracy.
Raportowanie
reputation of high-quality, consistent
repair oraz odpowiadające
• Obrazy termiczne
stanowi
najlepsze
źródło
pokontrolnych
work. Reporting
provides
the best
possible
must alsourządzeń
be displayedzaleceń.
im obrazy Documentation
widzialne wszystkich
post-inspection recommendations.
in a manner that does not clutter the report
przetestowanych
Fot. 8-1. Raporty kontroli termicznej zawierają
• Opis części
wymagającej
but rather
supports ponownego
the presentation of zwykle obrazy termiczne oraz odpowiadające
widzialne
w celu odniesienia.
sprawdzenia
kamerą
termowizyjną
essential
information
in a clear andpoefficient obrazy
Thermal
Reporting
termiczne
naprawie
manner. The best thermal inspection Raportowanie
and Documentation
oraz dokumentowanie
reports have a natural flow of data to
Dokumentacja
może
być przedstawiana
supportnie
the
thermal
and visual images.
w sposób
zakłócający
układ raportu,
See Figure 8-1.
ale w sposób
Havingczytelny,
access to awspomagający
collection of several
prezentację
ważnych
different report templates informacji.
can be useful.
Wzorcowe
termicznych
For raporty
example, akontroli
simple report
template can
charakteryzują
się documentation
naturalnym ofciągiem
be used for
successful
danych, uzupełniającym
obrazy
termiczne
repairs on equipment
that was
thermally
oraz widzialne
(fot.or
8–1).
inspected
tested. Specialized report
OBRAZ
WIDZIALNY
VISUAL
IMAGE
Bardzo
przydatny
być for
dostęp
do
templates
canmoże
be used
particular
różnych szablonów
Na przykład
categories ofraportów.
thermal inspection.
prosty szablon
raportu
można
zastosować
Whenever a thermography
report
do udokumentowania
pomyślnych
napraw
is processed, additional copies
of each
sprzętu testowanego
report should kamerą
be given termowizyjną.
to key personnel as
Specjalnerequired.
szablony
raportów
mają
Copies can be either a hard
copy
natomiast zastosowanie w szczególnych
format or in electronic form. Electronic
przypadkach kontroli termicznych.
reports should be saved and locked (such
Tworząc
raport
termograficzny,
OBRAZ
TERMICZNY
THERMAL
IMAGE
as a PDF format) before sending them out
kluczowy
personel
powinien
to prevent tampering with the inspection Figure 8-1. Thermal inspection reports
dostać
dodatkowe
kopie
zależnie
and test analysis.
typically include thermal images and
od
potrzeby.
Kopie
mogą
być
Additional value from thermal tests matching visual images for reference
w formie elektronicznej lub wydruku.
and inspections can often be gained by purposes.
Raporty elektroniczne należy zapisać
i zabezpieczyć (np. stosując format PDF
przed
rozesłaniem,
aby
uniknąć
wprowadzania zmian w ich treści.
Dalsze monitorowanie poszczególnych
nieprawidłowości w bardziej jednostkowy
sposób może przynieść dodatkowe
korzyści. Na przykład można uzyskać
informacje dotyczące konkretnego rodzaju
57
Introduction to
Wprowadzenie
do termografii
Thermography principles
Introduction to
Thermography principles
9
ŹRÓDŁA INFORMACJI O TERMOGRAFII
INTRODUCTION TO INFRARED
THERMOGRAPHY
RESOURCES
THERMOGRAPHY
AND THERMAL
IMAGERS
ŹT
ródłem dodatkowych informacji o termografii oraz kamerach termowizyjnych
mogą
aktualizacje
sprzętu,
zasady
bezpieczeństwa,
seminaria
hermalbyć:
imagers
operate based
on infrared
thermography
principles.
A
esources
can be
toas
gain
information
on thermography
and
szkoleniowe,
narzędzia
edukacyjne
oraz organizacje
standaryzujące
i branżowe.
thermal
imager
is used
used
a additional
cost-saving,
and often
money-making,
test
imagers
such
as equipment
safetyofconcerns,
training
Zasoby
dostępne
są zarówno
w postaci
elektronicznej,
jak
i drukowanej.
tool fortethermal
troubleshooting,
maintenance
andupdates,
inspection
electrical
systems,
seminars,
educational
tools,
and
standards
and
professional
organizations.
These
mechanical systems, and building envelopes.
R
resources are available in electronic or printed formats.
ŹRÓDŁA INFORMACJI
Rozpowszechnienie nowych informacji
the standard for the thermal inspection
Infrared
THermOgrapHy
gwałtowny
wzrost
Użytkownicy kamer termowizyjnych mają spowodowało
of countless applications.
Because
of the termografii
development of
resOurCes
zastosowań
w new
ciągu kilku
dostęp
do
znaczącej isilości
informacji
Infrared
thermography
the science
of
information,
the
application
of
thermograostatnich
lat.
Należy
pamiętać,
że
dotyczących
termografii
oraz
przyrządów
using
electronic
optical
devices
to detect
A considerable
amount
of relevant
phy
has
increased
rapidly
in
the
past
few
niektóre
informacje
dotyczące
termografii,
pomiarowych.
Termografia
stosowana
and
measure radiation
and correlating
thatjest HIsTOry Of Infrared
information
concerning
thermography
years.
Please be aware
that some informazwłaszcza
te opublikowane
na stronach
wtoand
diagnostyce
budowlanej,
przemyśle
thermal
imagers
is
available
to
most
surface temperature. Radiation is the tion
related
to
thermography,
especially
TeCHnOlOgy
internetowych
nie
zawsze
są
precyzyjne
i komercyjno-przemysłowej
już od
ponad
prospective
various
types 40
movement
ofusers
heat through
that occurs
as radiant
that
being
published
on
the
worldwide
lub
prawdziwe.
Dlatego
zaleca
lat.
jednak
wielu waves)
profesjonalistów,
The derivation of “infrared” is “past red,” się
ofNiemniej
resources.
In industrial-commercial
energy
(electromagnetic
moves web,
may not be wiedzy
accurate or factual.
It is
zgłębianie
takich jak:
np.and
techników
konserwacji
i elektroników
referring
to the place ze
thisźródeł,
wavelength
building
diagnostics
applications,
the
without
a direct
medium of
transfer. Modstrongly
suggested
to
learn
the
basics
from
niniejsza
publikacja
oraz
inne,
wymienione
dopiero
zapoznaje
się zavailable
tą technologią
technology
has been
for moreoraz holds in the spectrum of electromagnetic
ern
infrared thermography
is performed
such as
this publication
and thosekrytyczne
poniżej.
Zaleca
się jednocześnie
jej than
zaletami,
jak i However,
z samą zasadą
działaniasources
40
years.
many
profesradiation.
The
term
“thermography”
is deby
using
electronic
optical
devices
to
delisted
below.
It
is
also
recommended
to
podejście
do
nieznanych
źródeł.
Źródłem
kamer
termowizyjnych.
sionals,
such as maintenance technicians
rived
from
root
words
meaning
“temperatect and measure radiation and correlate it readinformacji
critically tomogą
learn more
from unknown
by
również
normy,
zasoby
and electricians, are in the early stages of
ture
picture.”
Theinclude
roots
of
thermography
to the surface temperature of the structure sources.
Resources
standards,
onon–line,
książki,
inne
publikacje
organizacji
learning
about the
technology
and benefits
canbranżowych.
be credited
to the
astronomer
informacjibeing
uzyskasz
z publikacji różnych line
resources,
books
andGerman
printed materials,
orDużo
equipment
inspected.
of
thermography
and
thermal
imagers.
organizacji standaryzujących.
Sir
William
Herschel
who,
in
Humans have always been able to and professional organizations. 1800, per-
formed
experiments with sunlight.
NORMY
standards
detect infrared radiation. The nerve
endings in human skin can respond
to temperature differences as little as
±0.009°C (0.005°F). Although extremely sensitive, human nerve endings
are poorly designed for nondestructive
thermal evaluation.
For example, even if humans had the
thermal capabilities of animals that can
find warm-blooded prey in the dark, it
is probable that better heat detection
tools would still be needed. Because
humans have physical limitations in deResources
writtenand
material
from
tecting
heat,include
mechanical
electronic
various
standards
organizations.
devices that are hypersensitive to heat
have been developed. These devices are
Norma to ustalona procedura działania lub
A standard is an accepted reference or
praktyka zatwierdzona przez ekspertów
practice developed by industry professionbranżowych. Normy stanowią zbiór
als. Standards provide a set of acceptable
ustalonych kryteriów pracy. Podczas gdy
criteria to which work can be performed.
zgodność z normami branżowymi może
While compliance with an industry stanbyć dobrowolna, jednak ich przestrzeganie
dard can be voluntary, it is good practice
należy do dobrych praktyk. Różnego
to comply with approved, recognized
rodzaju specjaliści różnych dziedzin
standards. Standards are created from the
przemysłu biorą udział przy tworzeniu
input of various industry experts and are
norm, udostępnianych następnie przez
available through various organizations.
wiele organizacji (tabela 9–1). Stanowią
See Figure 9-1. They can be a valuable
one cenne źródło specjalistycznych
resource
in providing
detailedheat
A thermal
image ofspecific,
the residual
i szczegółowych informacji dotyczących
information
on
various
aspects
ther- of
transferred
from a hand
to theofsurface
różnych aspektów
termografii.
mography.
a painted wall can be easily detected with
a thermal imager.
63
1 58
On-line resources
organization provides new opportuniaids in gaining knowledge
about thermography processes and the
latest 9–1.
equipment
and testing/inspection
Tabela
Normy to ustalone
procedury lub praktyki
zatwierdzone
techniques.przez ekspertów branżowych.
WSTĘP DO TERMOGRAFII
ties and
An on-line resource is a resource that is
available to users only through an InterZasobynet
on–line
connection. These resources provide
Zasoby aon–line
źródło informacji
variety oftoinstructional
resources for
dostępnestudents,
dla thermographers,
użytkowników andprzez
technipołączenie
internetowe.
Zasoby
tego is
cians.
Supplemental
information
rodzaju typically
stanowiąavailable
źródłofrominstrukcji
equipment
dla studentów,
użytkowników
kamer
manufacturers,
standards organizations,
termograficznych
oraz andtechników.
learning materials,
professional
Dodatkowych
informacji
dostarczają
organizations.
For example,
an onzwykle producenci
organizacje
line resource sprzętu,
can include
a live forum
standaryzujące,
materiały edukacyjne
oraz
where experienced
representatives
from
organizacje
branżowe.
Zasobami can
on–line
equipment
manufacturers
“chat”
mogą byćwith
np.equipment
fora internetowa,
users for na
the których
purpose of
doświadczeni
przedstawiciele
producentów
troubleshooting
or providing
equipment
udzielają recommendations.
wskazówek
użytkownikom
przyrządów w celu rozwiązania usterki lub
zaleceń dotyczących zastosowania.
Books and printed materials
printed
materials are sources
KsiążkiBooks
orazand
inne
publikacje
that can be drukowane
used as techniKsiążki on
i hard
innecopy
materiały
cal
references.
They serve to increase
mogą
służyć
użytkownikowi
jako the
knowledge ofwany
individual
who uses
pomoc techniczna
celu
poszerzenia
thermography
and infrared kamery
technology
indywidualnej
wiedzy użytkownika
for testing
inspection
purposes.
termograficznej
lubandosoby
stosującej
are several
and oraz
printed
technikę There
termografii.
Kilkabooks
książek
materials available.
innych publikacji
z tej dziedziny jest już
dostępnych.
professional Organizations
Organizacje
branżowe
A professional
organization is an or-
Organizacja
branżowa
to organizacja
ganization
that provides
information
szkoląca andi education
dostarczająca
regarding informacje
thermography
dotyczących
termografii
poprzez
through publications, training events,
publikacje, spotkania szkoleniowe oraz
and participation in local chapters.
aktywność w lokalnych oddziałach. Zaleca
Thermographers and technicians are
się, aby wszyscy użytkownicy kamer oraz
encouraged to join and participate in
technicy aktywnie uczestniczyli w różnego
various professional organizations.
rodzaju
organizacjach
branżowych.
Such membership helps individuals to
Umożliwiają
one
swoim
członkom
maintain an awareness of the latest in
pozyskanie bieżącej wiedzy na temat
technology, trends, and changes in the
nowych
rozwiązań
technologicznych,
industry. Participation in a professional
tendencji zmian w przemyśle. Zapisanie
się do takiej organizacji otwiera szereg
nowych możliwości oraz wspomaga
zdobywanie wiedzy z zakresu termografii,
a także najnowszych przyrządów i technik
testowania/kontroli.
59
Standardsstandaryzujące
Organizations
Organizacje
American Society for Nondestructive
Testing (ASNT)
1711 Arlingate Lane
PO Box 28518
Columbus, OH 43228
614-274-6003
www.asnt.org
ASTM International (ASTM)
100 Barr Harbor Drive
www.astm.org
PO Box C700
West Conshohocken, PA 19428
610-832-9598
Canadian Standards Association (CSA)
5060 Spectrum Way
Suite 100
Mississauga, ON L4W 5N6
www.csa.ca
Institute of Electrical and Electronics
Engineers (IEEE)
1828 L Street NW
Suite 1202
Washington, DC 20036
202-785-0017
www.ieee.org
International Electrotechnical
Commission (IEC)
3, rue de Varembe′
PO Box 131
CH-121 Geneva 20
Switzerland
www.iec.ch
International Organization for
Standardization (ISO)
1, ch. de la Voie-Creuse
www.iso.org
Case postale 56
CH-1211 Geneva 20, Switzerland
+41 22 749 01 11
National Fire Protection Association (NFPA)
1 Batterymarch Park
Quincy, MA 02169
617-770-3000
www.nfpa.org
Figure 9-1. Standards are accepted
references or practices developed by
industry professionals and are available
through various organizations.
Introduction to
Wprowadzenie
do termografii
Thermography principles
10
INNE TECHNOLOGIE POWIĄZANE
INTRODUCTION TO INFRARED
THERMOGRAPHY
AND THERMAL IMAGERS
o analizowania i rozwiązywania problemów urządzeń przemysłowych
D
T
i komercyjnych, oprócz termografii, stosuje się także inne technologie i metody.
Metody
te obejmują
kontrolebased
wizualne
oraz słuchowe,
analizy
elektroniczne,
hermal
imagers operate
on infrared
thermography
principles.
A
ultradźwiękowe,
analizy
drgańasi smaru
oraz zużycia
cząstek.
Mogą być wykonane
thermal imager
is used
a cost-saving,
and often
money-making,
test
niezależnie
w celu skorygowania
nieprawidłowości
lub wof
uzupełnieniu
do pomiarów
tool for troubleshooting,
maintenance
and inspection
electrical systems,
kamerą
termowizyjną
i
weryfikacji
uzyskanych
wyników.
mechanical systems,
and buildingto
envelopes.
Introduction
Thermography principles
KONTROLE WIZUALNE
Infrared THermOgrapHy
I SŁUCHOWE
ELEKTRYCZNA
theANALIZA
standard for
the thermal inspection
Analiza elektryczna należy do metod analizy
of countless applications.
na podstawie monitorowania sprzętu
Infrared thermography
is the science
of
Kontrola
wizualna i słuchowa
to analizy
elektrycznego w celu oceny jakości mocy
using electronicoznak
optical devices
to detect
widocznych
nieprawidłowości
elektrycznej dostarczanej do urządzenia
oraz
dźwięków
generowanych
w trakcie
and measure
radiation
and correlating
that HIsTOry
Of Infrared
oraz efektywności jego pracy (fot. 10–2).
pracy
urządzenia,
przeprowadzane
to surface temperature. Radiation is the TeCHnOlOgy
Monitorowanie sprzętu elektrycznego
wmovement
celu wytypowania
of heat thatczęści
occurswymagającej
as radiant
umożliwia
także
pomiary
minimalnych
konserwacji
lub
naprawy
(fot.
10–1).
The
derivation of
“infrared”
is “past
red,”
energy (electromagnetic waves) moves
i maksymalnych
wartości
napięcia, różnic
Kontrola
wizualna
i
słuchowa
to
najprostsza
referring
to
the
place
this
wavelength
without a direct
medium
of transfer. Modn additiondoraźnej
to thermography,
other related
and methodsstrat
for analysis
napięć
napięcia
metoda
konserwacji
holds
intechnology
themiędzyfazowych,
spectrum
of electromagnetic
ern infrared
thermography
is wykonywana
performed
are
used
to
inspect
and
troubleshoot
commercial
and
industrial
equipment
and
oraz poziomów
prądu.
Na
podstawie
na terenie obiektu i niewymagająca żadnych radiation.
The term “thermography” is de- tej
by usingcomponents.
electronic optical
devices
to deThese
methods
include
visual
and
auditory
inspection,
electrical
metody
można
ocenić jakość
narzędzi lub przyrządów. Niestandardowa rived
from root
wordsrównież
meaning “temperatect and measure
and
correlate
it
analysis,radiation
ultrasonic
analysis,
vibration
analysis,
lubricating oildo
analysis,
and wear
mocy
dostarczanej
czułego
sprzętu
praca urządzenia
jest odnotowywana
ture picture.”
The roots
of thermography
to
the
surface
temperature
of
the
structure
particle
analysis.
They
can
be
used
alone
to
troubleshoot
equipment
or
following
a wymagana praca konserwacyjna zostaje canelektronicznego.
credited
the German astronomer
or razu
equipment
being
inspected.
the use
of thermal
imagers to verify thebe
test
resultstoobtained.
od
zaplanowana.
Sir
William
Herschel
who, in 1800, peralways been
able tobyć
Humans
Kontrola have
wizualna
może
Fot.
10–1.
Technicy
experiments with konserwacji
sunlight. rutynowo
detect infrared
The nerve formed
stosowana
jako radiation.
metoda uzupełniająca,
sprawdzają wygląd oraz dźwięki generowane przez
endings
in human
skin can respond
urządzenia, stosując kontrole wizualne i słuchowe
np.
przy
testowaniu
penetranta
vIsual
and
audITOry
Visual And Auditory Inspection
to temperature
differences
as little
as
wnikającego
w celu
lokalizacji
drobnych
Kontrola wizualna i słuchowa
InspeCTIOn
±0.009°C
(0.005°F).
przełomów
powierzchniAlthough
metali. exMetal
jest
dokładnie
oczyszczany
i
pokrywany
tremely
sensitive,
human
nerve
endings
Visual and auditory inspection is the
rozpylonym
barwnikiem
zbierającym
się
are poorly
designed
nondestructive
analysis
of thefor
appearance
of problems
wthermal
małychand
przełomach
lub
wgłębieniach
na to
evaluation.
sounds of operating equipment
powierzchni.
Następnie
usuwa
się
nadmiar
For example,
if humansthat
hadmay
the need
determineeven
components
barwnika
dzięki czemu
wykrywathat
sięcan
małe
thermal maintenance
capabilities
of
animals
procedures or repair work
pęknięcia
lub
wgłębienia
pod
powierzchnią.
find warm-blooded
prey Figure
in the dark,
performed. See
10-1. itVisual
is probable
that
better
heat
detection
and auditory inspection is the simplest
tools would
still be needed.
Because
PdM procedure
performed
in a facility
of the residual
heat
humans and
haverequires
physical
in de- ItAisthermal
Figureimage
10-1. Maintenance
technicians
no limitations
tools or equipment.
transferred
from
a hand
to the surface
of
routinely
check
the appearance
and sounds
tecting heat,
mechanical
and
electronic
most effective
where
a potential
problem
of operating
by conducting
wall can equipment
be easily detected
with
devices is
that
are hypersensitive
heat a painted
obvious
to the trained to
maintenance
visualimager.
and auditory inspections.
a thermal
have been
developed.
These devices
are chartechnician.
Extraordinary
operating
acteristics are noted and the equipment is
eleCTrICal analysIs
scheduled for the required maintenance.
1 60
Visual inspection can be suppleElectrical analysis is a method of analysis
OTHER RELATED TECHNOLOGIES
I
It can also assess the quality of power tems, and friction in bearings, as well as
WSTĘP DO TERMOGRAFII
being supplied to sensitive electronic many other equipment problems.
equipment.
Fot. 10–2. Monitorowanie urządzenia elektrycznego
umożliwia ocenę jakości energii dostarczanej do
urządzenia.
Electrical Analysis
Analiza elektryczna
ANALIZAanalysIs
DRGAŃ
vIBraTIOn
Analiza drgań polega na monitorowaniu
Vibration
is the monitoring
drgańanalysis
pojedynczej
częściof maszyny
individual
component
vibration
characw celu określenia stanu urządzenia.
Zużyte
teristics
to
determine
the
condition
of the awarie.
części maszyn często powodują
equipment.
Worn parts
frequently
cause drgania
Wytwarzają
również
wzmożone
equipment
failure.
They
also
produce
lub wyraźnie słyszalny szum. Analiza drgań
increased
vibration
or noise that can be technik
należy
do najpowszechniejszych
isolated.
Vibration
analysis
is the most
monitorowania stosowanych
przy badaniu
common
form
of
monitoring
technique
maszyn z elementami obracającymi
się.
that is used on rotating equipment.
ANALIZA SMARU
luBrICaTIng OIl analysIs
Analiza smaru stanowi jedną z technik
Figure 10-2. Electrical analysis uses
oil analysis
is a predictive
konserwacji
doraźnej,
polegającej na
electrical
Jednym monitoring
z
najpowszechniejszych
equipment to Lubricating
wykrywaniu
obecności
maintenance
technique that
detects the kwasu,
zastosowań
analizyof power
elektrycznej
evaluate the quality
delivered jest
zanieczyszczeń,
lub zużytych
presence
of acid, dirt, fuel,paliwa
or wear partisprawdzanie
to equipment.pracy silników elektrycznych
cząstek
smaru
sprawdzaniu
tych
cles in
lubricating
oil andoraz
examines
those
oraz
obwodów.
Analiza
obwodów
One
of the most
common
applications
substancji
w celu
przewidzenia
awarii.
substances
to predict
equipment
failure.
silnika
stanowi
rodzaj
analizy
elektrycznej
of electrical
analysis is used
for electric Lubricating
Analizaoilsmaru
jest
czynnością
analysis
is performed
on planowaną.
a
silników
i obwodów
przeprowadzanej
motors
and
circuits.
Motor
circuit
Próbka
smaru
z maszyny
pobierana jest
scheduled
basis.
A sample
of oil is taken
albo on-line (pod napięciem),analysis
albo off(MCA)
a type of electrical
analysistestowe
for fromwa celu
ustalenia
stanu the
smaru
oraz części
machine
to determine
condiline
(beziszasilania).
Obie metody
motors
and
circuits
that
can
be
conducted
się.moving
Próbki
tion poruszających
of the lubricant and
parts.są zwykle
umożliwiają wczesne wykrycie defektów
on-line w
(energized)
or off-line układzie
(de- Samples
wysyłane
do sent
firmy
się
are usually
to aspecjalizującej
company
lubeither
awarii
elektrycznym
energized).
Both
testing
methods
provide
w analizowaniu
smaru.
specializing
in lubricating
oil analysis.
rozdzielczym silników, obwodów silników
early
detection of defects
or faults
in the
oraz
przenoszeniach
napędu
silnika.
electrical distribution of motors, motor Wear
parTICle
analysIs
ANALIZA
ZUŻYCIA
CZĄSTEK
circuits,
and
motor
drive
trains.
Analiza
zużycia
cząstek
to weryfikacja
WYKRYWANIE ULTRADŹWIĘKÓWWear particle analysis is the examination
zużycia
cząstek
obecnych
w smarze.
W POWIETRZU
of wear particles present in lubricating oil.
aIrBOrne
ulTrasOund
Podczas
gdy
analiza
smaru
Wykrywanie
ultradźwięków
While lubricating oil analysis focuses onskupia się
deTeCTIOn
na ocenie
jego
stanu, ta
polega
w powietrzu jest metodą analizy sprzętu
the condition
of the
lubricating
oil,metoda
wear
na
sprawdzaniu
wielkości,
ilości,
kształtu
wytwarzającego
wzmożone
dźwięki
Airborne ultrasound detection
is a method
particle analysis concentrates on the size,
oraz składu
wytworzonych
przez
o of
wysokiej
częstotliwości
w celu
wykrycia
equipment
analysis that
amplifies
frequency,
shape, cząstek
and composition
of
zużywające
się
części.
Monitorowanie
ewentualnych
nieprawidłowości.
Czuły
high-frequency sound
to identify possible
the particles produced from worn parts.
detektor
dźwiękowy
te dźwięki,
equipment
problems.przetwarza
A sensitive listening
The zużycia
equipmentcząstek
conditionumożliwia
is assessed oszacowanie
by
stanu
urządzenia.
pozostające
pozawhich
zakresem
device convertszwykle
these sounds,
are monitoring wear particles. Standardowe
Normal wear zużycie
następuje,
gdy części
urządzenia
słyszalności
sygnały
słyszalne
przez
normally outna
of the
range of
hearing, to
occurs
as equipment
parts are
routinely wchodzą
ze
sobą
w
interakcje.
Wzrost
częstotliwości
ludzi.
mogąby wskazywać,
signalsSygnały
that can beteperceived
humans. in contact with each other. An increase
in
oraz
wielkości
zużycia
cząstek
pośród
rzeczy,
na: niestandardowe
These innych
signals can
indicate,
among other the frequency and size of wear particles w smarze
rozgrzanie
się połączeń
elektrycznych,
things, the abnormal
heating of
electrical in thewskazuje
lubricatingna
oilzużycie
indicatesczęści
a wornlub
partawarię.
uchodzenie
parysteam
w układach
connections,powietrza
leaks in airi and
sys- or predicts possible failure.
instalacyjnych, a także tarcie łożysk, jak
i na wiele innych usterek.
61
Introduction to
Wprowadzenie
do termografii
Thermography principles
INTRODUCTION TO INFRARED
THERMOGRAPHY AND THERMAL IMAGERS
T
INDEKS
A
N
hermal
imagers operate based on infrared
thermography principles. A
Absorpcja,
21
Norma, 60
Agencjathermal
Bezpieczeństwa
Zdrowia
Pracy O
imager isi used
as wa cost-saving,
and often money-making, test
(OSHA), 15
radiometryczny,
3
tool for troubleshooting, maintenance andObraz
inspection
of electrical
systems,
Amerykańskie
Stowarzyszenie
Testowania Organizacja branżowa, 61
mechanical
systems,
and building envelopes.
Materiałów
(ASTM),
15
Osoba wykwalifikowana, 14
Amerykańskie Towarzystwo Badań Nieniszczących P
(ASNT), 13
standard
57 for the thermal inspection
Infrared THermOgrapHy thePaleta,
Analiza drgań, 63
zasada
termodynamiki, 17
of Pierwsza
countless
applications.
Analiza
elektryczna,
62
Infrared
thermography
is the science of
Pojemność cieplna, 18
Analiza
obwodu silnika,
63 devices to detect
using electronic
optical
Pole widzenia (FOV), 24
Analiza smaru, 63
Pomiar IFOV, 25
and
measure
radiation
and
correlating
that
HIsTOry
Of Infrared
Analiza zużycia cząstek, 63
Powłoka termiczna, 52
Dto surface temperature. Radiation is the
Promieniowanie, 1
TeCHnOlOgy
Dach
o niskimof
nachyleniu,
movement
heat that50
occurs as radiant
Przewodnik, 18
Detektor
FPA, 3
derivation of18“infrared” is “past red,”
Przewodzenie,
energy typu
(electromagnetic
waves) moves The
Długofalowa kamera termowizyjna, 4
referring
to the place this
wavelength
Okienko
przepuszczające
promienie
podczerwieni,
withoutpole
a direct
medium
of transfer.
ModDoraźne
widzenia
(IFOV),
25
45
in the spectrum of electromagnetic
ern infrared
thermography17is performed holds
Druga
zasada termodynamiki,
R
radiation.
The term “thermography” is deEby using electronic optical devices to deRadiacja, 18
Emisja,
21
rived
from
root words
Radiacja cieplna,
20 meaning “temperatect and measure radiation and correlate it
Energia, 17
ture
picture.”
The
roots of thermography
Radiometria,
9
to the surface
temperature20
of the structure
Energia
elektromagnetyczna,
S be credited to the German astronomer
can
Gor equipment being inspected.
Spektrum elektromagnetyczne, 20
William Herschel who, in 1800, perGradient
termiczny,
Humans
have46always been able to SirStrzał
łuku elektrycznego, 13
Granice
zabezpieczenia
przed
błyskiem
łuku
experiments
Sygnatura
termiczna,with
8 sunlight.
detect infrared radiation. The nerve formed
elektrycznego, 14
Ślepota
zmierzchowa,
15
I endings in human skin can respond
T
to temperature
differences as little as
Izolator,
18
Temperatura, 17
K±0.009°C (0.005°F). Although exTendencyjność termiczna, 55
Kamera termowizyjna, 3
Termodynamika, 17
tremely sensitive, human nerve endings
Konserwacja doraźna, 10
Termografia ilościowa, 54
are
poorly
designed
for
nondestructive
Konserwacja okresowa, 9
Termografia jakościowa, 54
thermallinii
evaluation.
Kontrola
bazowej, 47
Termografia porównawcza, 54
Kontrola
termicznych,
48
For trendów
example,
even if humans
had the
Termografia w podczerwieni, 1
Kontrola wizualna i słuchowa, 62
Termogram, 5
thermal capabilities of animals that can
Konwekcja, 18
Transmisja, 21
find
warm-blooded
prey
in
the
dark,
it
Krótkofalowa kamera termowizyna, 4
U
Lis probable that better heat detection
Ultradźwięki w powietrzu, 45
Łuk
elektryczny,
tools
would 13
still be needed. Because
W
M
thermaltermiczny,
image of
43 the residual heat
humans have physical limitations in de- A Wyjątek
Mierzony obiekt, 4
Z
transferred
from
a
hand
to the surface of
tecting
heat,
mechanical
and
electronic
Międzynarodowa Organizacja Normalizująca
Zasoby on–line,
a painted
wall can61be easily detected with
devices
(ISO),
13 that are hypersensitive to heat
Mikron
(μm), 4
have been
developed. These devices are a thermal imager.
1 62