Termografia

Rezumat

Lucrarea de dizertatie își propune prezentarea unor noțiuni generale despre termografie, aplicații ale termografiei în inginerie industrială și nu numai prezentandu-se clasificari ale camerelor de termoviziune în funcție de domeniul de apalicare pentru fiecare în parte.

Continuând cu studii de caz privind utilzarea camerei de termoviziune SC Flir 640 din dotarea facultătii de Inginerie Managerială și Tehnologică, în domeniul electric, mecanic, instalații și construcții civile.

Consider că acesta lucrare este de actualitate atât la nivel național cât și internațional pentru finalizarea acestei lucrări am utilizat literatura de specialitate din domeniu, lucrări prezentate la diferite conferițe și congrese, precum și internetul.

Lucrarea este structurată pe 4 capitole, concluzii și bibliografie.

CUPRINS

CAPITOLUL 1 NOȚIUNI GENERALE DESPRE TERMOGRAFIE

1.1 Aplicații ale termografiei în infraroșu

CAPITOLUL 2 APLICAȚII ALE TERMOGRAFIEI ÎN INGINERIA INDUSTRIALĂ

2.1 Monitorizarea pierderilor de căldură în domeniul automobilelor

2.2 Monitorizarea pierderilor de căldură în domeniul mecanic

2.3 Detecția instalației de căldură din pardoseală

2.4 Monitorizarea pierderilor de căldură în industria chimică

2.5 Monitorizarea periodică a sistemelor electrice

2.6 Monitorizarea pierderilor de căldură în domeniul maselor plastice

CAPITOLUL 3 CLASIFICAREA CAMERELOR DE TERMOVIZIUNE

3.1 Camere de termoviziune pentru inspecții electrice și mecanice

3.2 Camere de termoviziune utilizate la scanarea termică a clădirilor

3.3 Camere de termoviziune pentru automatizări industriale

3.4 Camere de termoviziune pentru vizualizarea scurgerilor de gaze

3.5 Camere de termoviziune pentru cercetare si aplicații speciale

3.5.1 Caracteristici tehnice ale camerei de termoviziune Flir SC 640

3.5.2 Avantajele testării cu camera de termoviziune Flir Sc 640

3.5.3 Domeniile de utilizare a camerei de termoviziune Flir SC 640

3.5.4 Softul Flir Reporter 9.1

3.5.5 Softul R&D software 3.3

CAPITOLUL 4 STUDIU DE CAZ PRIVIND UTILIZAREA CAMEREI

DE TERMOVIZIUNE FLIR SC 640

4.1 Monitorizarea și verificarea sistemelor de energie solară cu camera de

termoviziune

4.2 Monitorizarea și verificarea instalațiilor de încălzire cu camera de termoviziune

4.3 Monitorizarea pierderilor de căldură în construcții cu camera de termoviziune

CONCLUZII

BIBLIOGRAFIE

CAPITOLUL 1 NOȚIUNI GENERALE DESPRE TERMOGRAFIE

Radiația in infraroșu a fost descoperită de William Herschel în anul 1800, imaginea pe care o vedem în vizibil percepută de ochiul uman nu ne oferă informația in ceea ce privește radiația de căldura emisă de corpuri, pentru că energia termică care este emisă de corp se regăsește în spectrul infraroșu.

Termografia este știința care se ocupă de achiziția și analiza imaginilor termice realizate cu ajutorul echipamentelor de scanare în infraroșu, fără contact. Imaginile termice, sau termogramele, prezintă cantitatea de energie infraroșie emisă, transmisă și reflectată de un obiect.

Deoarece există mai multe surse de energie în infraroșu, este dificil de a obține o temperatură exactă a unui obiect folosind această metodă daca nu se efectuează corecții.

Camerele de termoviziune pe baza unor algoritmi au posibilitatea de a interpreta datele și de a construi o imagine în infraroșu.

Energia transmisă este energia care trece prin subiectul de la o sursă termică la distanță.

Energia reflectată este cantitatea de energie care se reflectă pe suprafața obiectului de la o sursă termică la distanță.

Dacă obiectul radiază o temperatură mai mare decât împrejurimile sale, atunci puterea va fi a suprafeței radiante de la cald la rece, dacă există o zonă rece acel obiect va absoarbe radiația emisă de obiectul cald. Abilitatea a două obiecte de a emite sau de a absorbi această radiație este numită emisivitate. [29]

Clasificarea metodelor termice de examinare nedistructivă

Metoda de examinare se poate realiza:

prin contact direct în acest caz măsurarea unui parametru termic se realizează cu termometru de contact sau termocuplu.

Fără contact direct în acest caz măsurarea unui parametru termic se realizează prin: pirometrie, radiometrie, fotometrie, radiometrie.

Termografia în infraroșu în comparație cu celelalte metode de examinare nedistructivă datează de circa 30 de ani și este în continuă perfecționare.

Spectrul radiațiilor electromagnetice este reprezentat în funcție de lungimile de undă de la frecvențele joase spre cele înalte: undele radio; microunde; radiații hertziene; radiații infraroșii; radiații luminoase; radiații ultraviolet; radiații X (Röntgen); radiații "y" (gamma).

Radiațiile infraroșii sunt unde electromagnetice emise de corpurile calde, fiind împărțite în trei categorii :

radiațiile infraroșii,

lumina vizibilă

radiațiile ultraviolete.

Figura 1.1 Spectrul electromagnetic [17]

În figură se reprezintă spectrul electromagnetic în care radiațiile infraroșii se împart în:

IR apropiat de la 0.75- 1.4µm

IR – SW (unde scurte) 1-2,5 µm

IR – MW (unde medie 2 – 5µm

IR – LW (unde lungi) 8 – 14 µm – camerele fara răcire

Camere de termoviziune nu utilizează banda de lungime de undă dintre domeniile MW și LW deoarece transmisivitatea are valoarea 0, datorită atmosferei care blochează radiația electromagnetică.

Cu ajutorul sistemelor de termografiere se pot realiza analize calitative sau analize cantitative combinate cu una calitativă.

Analiza calitativă ne arată o simpla vizualizare a distribuției temperaturii în cadrul unui obiect care este nesesizabilă în mod direct, prin observare cu ochiul liber.

Analiza calitativă ne ajuta la identificarea și localizarea defectului și a anomaliilor de funcționare. [17]

Analiza cantitativă utilizează rezultatele măsurătorilor de temperatură pentru a determina gravitatea unei anomalii în scopul stabilirii priorităților de efectuare a reparațiilor.

1.1 Aplicații ale termografiei în infraroșu

Termografia in infraroșu permite convertirea radiației electromagnetice in temperatura si repartiția ei pe suprafața corpului. Aparatele termografice moderne au o gama larga de observare a temperaturi pornind de la -40OC pana la si au o precizie de vizualizare a temperaturii de 0,04°C.

Termografia in infraroșu se poate utiliza practic in orice domeniu in care apare căldura sau acesta își modifică distribuția ca urmare a unui proces chimic, fizic, mecanic, electric, biologic etc. [1], [4], [6].

Orice proces tehnic sau biologic, în care are loc o transformare energetică în căldură sau care generează căldura poate face obiectul unui studiu termografic.

Termografia in infraroșu, ca metoda nedistructiva de examinare poate fi folosita in:

– scanarea termica a clădirilor

– producție

– mentenanța predictiva

– creșterea vizibilității in domeniul auto si maritim

– transport

– vizualizarea scurgerilor de gaze

– domeniul medical

– securitate si supraveghere

– cercetare.

1.2 Avantaje ale termografiei în infraroșu

Termografia în infraroșu permite examinarea obiectelor de la distanță și fără contact direct de la zero la kilometri din avion, ceea ce prezintă un avantaj în cazul echipamentelor electrice aflate sub tensiune sau al pieselor sau materialelor care prezintă temperaturi ridicate.

Termografia în infraroșu este o metoda nedistructivă de investigare, pentru ca nu influențează materialul, obiectul sau procesul de investigat.

Termografia in infraroșu este o tehnica de măsura de o sensibilitate ridicată, prin care se poate evidenția variațiile de temperatură de ordinul a zecimilor de grad, cât și în regimuri tranzitorii care au loc in intervale de timp de ordinul secundelor.[2], [3], [5], [7], [8]

Prin utilizarea termografiei în infraroșu în cadrul instalațiilor industriale defectele incipiente pot fi depistate si corectate înainte de a se manifesta prin avarieri ceea duce la:

– reducerea timpului de întrerupere a funcționarii utilajelor,

– optimizarea, planificarea reparațiilor si a operațiilor de întreținere, având ca efect reducerea cheltuielilor cu energie electrică și cu reparațiile mijloacelor fixe ceea ce reduce durata verificărilor si a inspecțiilor periodice.

Camera termoviziune realizează o imagine in infraroșu in cadrul căreia se poate realiza o identificare rapida a punctelor care pot reprezenta potențiale defecte.

Imaginea in infraroșu este in concordanță geometrică cu obiectul studiat si este obținută în timp real. [23]

CAPITOLUL 2 APLICAȚII ALE TERMOGRAFIEI ÎN INGINERIA INDUSTRIALĂ

În ingineria industrială cu ajutorul echipamentelor de inspectare termografică se pot determina defectele care apar în timpul procesului de producție fără întrerupere, deoarece este o metodă fără contact. [9], [10]

2.1 Monitorizarea pierderilor de căldură în domeniul automobilelor

Analize termografice devin din ce în ce mai importante in asigurarea calității în industria de automobile. Acest lucru este important mai ales pentru faza de dezvoltare a unor noi componente sau ansambluri de vehicule.

Analize termografice pot fi folosite pentru a testa capacitatea de încărcare a bateriilor, pentru a identifica zonele critice pe plăcile cu circuite electrice.

Furnizorii industria de automobile folosesc beneficiile termografiei in infraroșu pentru a observa modul de realizare a dezghețării la parbrize, de încălzire a scaunelor și industria de anvelope pentru a dezvolta noi modele.

Figura 2.1 Distribuția căldurii în cadrul motorului [12]

Figura 2.2 Distribuția căldurii în cadrul unui convertor catalitic [12]

2.2 Monitorizarea pierderilor de căldură în domeniul mecanic

Echipamente mecanice se pot confrunta cu o problemă inerentă datorita frecărilor excesive care au loc, daca avem ca exemplu un motor care se rotește la aproximativ 3.600 rpm și rotorul acestuia este în contact apropiat cu o suprafață de sprijin, pentru care nu există lubrifiere suficientă. Dar dacă ungerea se descompune, sau nealinierea are loc, sau sunt aplicate sarcini excesive, vor fi creșteri privind cantitatea de căldură generată. Termografia în infraroșu poate fi folosita pentru a ajuta la detectarea acestor condiții.

Desigur termografia nu se limitează doar la depistarea frecărilor din cadrul lagărelor motorului, in domeniul mecanic se poate detecta:

– rulmenții defecți sau lagărele în care fricțiunea nu mai are loc în limite normale

– lubrifiere insuficientă din cadrul reductoarelor

– flanșe sau cuplaje elastice de la arbori în rotație care prezintă frecări

– cuplaje intermitente de la arborii în rotație

– excentricități care apar la arbori cu rotație de mare viteză;

– dispozitive de frânare a componentelor în mișcare;

Figura 2.3 Lipsa de lubrifiere din cadrul motorului [14]

Figura 2.4 Monitorizarea încălzirii curelelor [19]

2.3 Detecția instalației de căldură din pardoseală

Inspecția termografica este metodă simplă și eficientă utilizată pentru a determina erorile din sisteme de încălzire centrală si pentru:

– localizarea țevilor prin pardoseală

– testarea performanței sistemului de încălzire

Imaginea termică oferă informații pentru a preveni scurgerile de apa din instalațiile de căldura de sub podea și arată locația conductelor de încălzire centrală.

Figura 2.5 Detecția instalației de căldură de sub podea [26]

2.4 Monitorizarea pierderilor de căldură în industria chimică

Camerele de luat vederi în infraroșu de înaltă rezoluție furnizează valori precise de temperatura pentru diverse aplicații din domeniul chimic.

Măsurarea temperaturii fără contact a proceselor chimice cu ajutorul camerelor cu infraroșu prezenta un mare avantaj in testarea izolației de la reactoare și monitorizarea nivelului de lichid din rezervoarele.

Reacțiile chimice sunt proceduri endogene sau exogene care rezultă în fluxul de căldură. Prin intermediul termografiei se poate vizualiza si analiza distribuția fluxurior din cadrul lagărelor motorului, in domeniul mecanic se poate detecta:

– rulmenții defecți sau lagărele în care fricțiunea nu mai are loc în limite normale

– lubrifiere insuficientă din cadrul reductoarelor

– flanșe sau cuplaje elastice de la arbori în rotație care prezintă frecări

– cuplaje intermitente de la arborii în rotație

– excentricități care apar la arbori cu rotație de mare viteză;

– dispozitive de frânare a componentelor în mișcare;

Figura 2.3 Lipsa de lubrifiere din cadrul motorului [14]

Figura 2.4 Monitorizarea încălzirii curelelor [19]

2.3 Detecția instalației de căldură din pardoseală

Inspecția termografica este metodă simplă și eficientă utilizată pentru a determina erorile din sisteme de încălzire centrală si pentru:

– localizarea țevilor prin pardoseală

– testarea performanței sistemului de încălzire

Imaginea termică oferă informații pentru a preveni scurgerile de apa din instalațiile de căldura de sub podea și arată locația conductelor de încălzire centrală.

Figura 2.5 Detecția instalației de căldură de sub podea [26]

2.4 Monitorizarea pierderilor de căldură în industria chimică

Camerele de luat vederi în infraroșu de înaltă rezoluție furnizează valori precise de temperatura pentru diverse aplicații din domeniul chimic.

Măsurarea temperaturii fără contact a proceselor chimice cu ajutorul camerelor cu infraroșu prezenta un mare avantaj in testarea izolației de la reactoare și monitorizarea nivelului de lichid din rezervoarele.

Reacțiile chimice sunt proceduri endogene sau exogene care rezultă în fluxul de căldură. Prin intermediul termografiei se poate vizualiza si analiza distribuția fluxurilor de căldură a întregului proces.

Măsurarea non-contact prin intermediul termografiei aduce avantaje suplimentare de măsurare in ceea ce privește reacțiile chimice, deoarece nu pot fi determinate prin contact datorită faptului ca nu se pot realiza conexiuni la senzori de temperatură.

Controlul nivelului lichidului din rezervoare este foarte important în vederea prevenirii defectării utilajelor si a costurilor care sunt generate de oprirea producției.

În cazul în care nivelul lichidului de răcire scade sub nivelul minim, răcirea utilajului nu mai este corespunzătoare ceea ce duce la supra-încălzire si pot apărea defecte.

Cu ajutorul termografiei se poate depista în cazul rezervoarelor defectele de izolație ceea ce duce la formarea de gheata.

În figura 2.6 se reprezintă cu ajutorul termografiei detectarea nivelului lichidului dintr-un rezervor închis.

Figura 2.6 Detectarea nivelului lichidului dintr-un rezervor închis [26]

2.5 Monitorizarea periodică a sistemelor electrice

Inspecție electrice prin imagini termice în infraroșu prezintă o utilizare primară pentru producția industrială deoarece se poate realiza evaluarea componentelor stației de distribuție a energiei, evaluarea dispozitivului de suprasarcină, de echilibrare fază.

Prin intermediul termografiei se pot verifica instalații din toată gama de tensiuni: joase, medii, înalte de la tablouri de distribuție, cabluri, generatoare, siguranțe, separatoare, transformatoare, izolatoare. [7], [15], [18], [21]

Prin intermediul imaginilor termografice se poate realiza o vizualizare in avans a componentelor defecte, astfel încât se poate elimina timp privind activitatea de întreținere si se reduce riscul de apariție a unui incendiu si se pot preveni pierderile care sunt cauzate de oprirea producției.

Figura 2.7 Contacte electrice cu rezistență crescută accidental [15]

Monitorizarea componentelor electronice și a ansamblurilor prezintă un domeniu esențial de aplicare a termografiei pentru o perioadă de timp.

Un avantaj deosebit este posibilitatea de măsurare a temperaturii, fără nici un contact, deoarece alte procese de măsurare pot conduce la denaturări cauzate de senzori în contact, în special în cazul unor componente mai mici. [18]

Figura 2.8 Monitorizarea plăcilor de baza din domeniul calculatoarelor [16]

Procesele metalurgice și în special a proceselor din industria aluminiului implică un consum ridicat de energie. Prin urmare este acordată o atenție deosebită la aplicarea eficientă a acestora. Sisteme de camere cu infraroșu ajuta pentru a detecta problemele legate de izolare, la vase sau dispozitive similare rapid și cu precizie. Corectarea acestor defecte nu reduce nu numai consumul de energie necesar in parcursul procesului, dar, de asemenea, evită accidentele grave și costurile ridicate cauzate de metalul topit

Figura 2.9 Monitorizarea procesului de turnare [22]

2.6 Monitorizarea pierderilor de căldură în domeniul maselor plastice

Termografia infraroșu este o tehnică care poate fi utilizată în industria de mase plastice pentru optimizarea procesului și de îmbunătățire a calității. În cadrul procesului de injecție se pot obține informații cu privire la procesul de realizare a pieselor injectate care au fost extrase din matriță.

În dezvoltarea și producția de componente din plastic realizate prin turnare sub presiune, prin intermediul termografiei se poate realiza monitorizarea a procesului si a modului de răcire a matriței. .

Măsurătorile in cadrul procesului de injecție a maselor plastice se pot realiza si cu ajutorul pirometrelor. Spre deosebire de aceasta, sisteme de camere în infraroșu oferă avantajul de a oferi o imagine completă in cadrul distribuției temperaturii pentru corpurile profilate. [20], [27].

Figura 2.10 Monitorizarea matriței de injectat mase plastice [18]

CAPITOLUL 3 CLASIFICAREA CAMERELOR DE TERMOVIZIUNE

În funcție de domeniile de utilizare se poate realiza o clasificare camerelor de termoviziune după cum urmează:

3.1 Camere de termoviziune pentru inspecții electrice și mecanice

Camera de termoviziune de la firma Flir modelul I3 este cea mai utilizată în mentenanța predictivă la instalațiile electrice, mecanice si termice.

Cu ajutorul acestui model de camera de termografie se pot identifica probleme care sunt legate de contact la instalațiile electrice cu ar fi: șuruburi nestrânse la contactori, apariția unui strat de oxid intre materialele care se utilizează la conexiunea electrica si detecta probleme de funcționare in domeniul mecanic cum ar fi: la rulmenți, lagăre, motoare electrice sau termice etc. 

În figura 3.1 se reprezintă camera de termoviziune de la firma Flir modelul i3 care este cel mai utilizat în inspecțiile electrice și mecanice care are o rezoluție a detectorului infraroșu de 60×60 pixeli, domeniul de măsurare în infraroșu -20..+250ºC.

Figura 3.1 Camera de termoviziune Flir modelul i3 [25]

3.2 . Camere de termoviziune utilizate la scanarea termică a clădirilor

Camera de termoviziune de la firma Flir modelul I7 este cea mai utilizată la efectuarea inspecției termice la clădiri.

Cu ajutorul acestui model de camera de termografie se pot identifica probleme care sunt legate de: izolație termică datorită izolației care este necorespunzătoare sau datorită execuției, traseele de încălzire care sunt îngropate in pardoseala, scurgerile de apa din țevile care sunt îngropate în pardoseală, etanșeitatea ușilor, ferestrelor,acumulările de apă sub izolația de pe terase.

În figura 3.2 se reprezintă camera de termoviziune de la firma Flir modelul i7 care este cea mai utilizată in inspecțiile termice la clădiri care are o rezoluție a detectorului infraroșu de 140×140 pixeli, domeniul de măsurare in infraroșu -20..+250ºC.

Figura 3.2 Camera de termoviziune Flir modelul i7 [25]

Figura 3.3 Aplicații realizate cu camera de termoviziune Flir modelul i7 [11]

3.3. Camere de termoviziune pentru automatizări industriale

Camera de termoviziune de la firma Flir modelul A310 este cea mai utilizată pentru monitorizarea proceselor industriale. [21]

Cu ajutorul acestui model de camera de termografie se pot identifica probleme care apar în timpul proceselor de fabricație cum ar fi: variațiile de temperatură de pe suprafața unui produs care poate fi critică în domeniul electric, mecanic sau în domeniul auto. [25]

În figură se reprezintă camera de termoviziune de la firma Flir modelul A310 care este cea mai utilizată in automatizările industriale care are o rezoluție a detectorului infraroșu de 320 x 240 pixeli fizici, domeniul de măsurare în infraroșu -20..+350ºC.

Figura 3.4 Camera de termoviziune Flir modelul A310

3.4. Camere de termoviziune pentru vizualizarea scurgerilor de gaze

Camera de termoviziune de la firma Flir modelul GF309 este cea mai utilizată pentru vizualizarea scurgerilor de gaze.

Gazele industriale sunt invizibile pentru ochiul uman si prin acțiunile directe si efectele lor pot fi periculoase. Metodele utilizate în momentul de față pentru detectarea scurgerilor de gaze sunt ineficiente si periculoase datorita faptului ca operatorul se expune permanent unui pericol care este invizibil. [25]

În figura 3.5 se reprezintă camera de termoviziune de la firma Flir modelul GF 309 care este cea mai utilizată pentru vizualizarea scurgerilor de gaze care are o rezoluție a detectorului in infraroșu de 320 x 240 pixeli fizici, domeniul de măsurare in infraroșu -40..+1500ºC.

Figura 3.5 Camera de termoviziune Flir modelul GF309 [25]

3.5. Camere de termoviziune pentru cercetare si aplicații speciale

Camera de termoviziune SC 640 este un echipament portabil de scanare termografică, „fără răcire“, care are în componență cel mai puternic detector IR existent, cu o rezoluție de 640×480 pixeli și care prezintă o sensibilitate termică întâlnită până acum numai la camerele cu răcire (<). [13]

Camera de termoviziune SC 640 dispune de funcții noi cum ar fi:

Posibilitatea de suprapunere a imaginii termice peste imaginea în vizibil PiP (Picture-in-Picture)

Posibilitatea de combinare a imaginii termice cu imaginea vizibilă (Thermal Fusion)

În figura 3.6 se reprezintă elementele componente ale camerei de termoviziune Flir SC 640.

Figura 3.6 Elementele componente ale camerei de termoviziune Flir SC 640 [13]

După cum se observă din figura 3.6 camera este prevăzută cu un pointer laser, lentile de germaniu, card SD, conector și Video.

Vizualizarea obiectelor se poate realiza în două moduri:

– prin intermediul unui vizor

– prin intermediul unui ecran LCD

3.5.1 Caracteristici tehnice ale camerei de termoviziune Flir SC 640

Domeniu de măsurare: -40… +

Detector: FPA microbolometru fără răcire, spectru: 7,5… 13µm

Rezoluție detector: 640×480 pixeli fizici

Sensibilitate termică (NETD): <

Lentile interschimbabile: 24 grade/standard; teleobiectiv x2 superangular x0,5

Display LCD: 5,6" color TFT rabatabil 1280x1024pixeli

Afișare: IR+vizibil: Picture-in-Picture și ThermalFusion

Măsurare: 10 spoturi deplasabile, 5 arii max/min, AutoSpot, izotermă, DeltaT, Profil H/V Alarme audio/video Low,High, Palete: alb-negru/color

Focalizare optică: autofocalizare motorizată și manuală

Zoom continuu: 8x cu funcție de rotație a imaginii

Cameră în vizibil integrată: min. 3,2Mpixeli

Lampă integrată iluminare în vizibil: min. 1.000cd

Înregistrare comentarii vocale – texte

Focalizare termică: automată/manuală

Memorare: min. 1.000 imagini JPG cu informații de temperatură

Video streaming, Secvențe de imagini radiometrice – intern

Salvare imagine IR/vizibil: automată, manuală, periodică

Laser: 1mW/635nm roșu, Clasa II

Autonomie: min. 6 ore de funcționare continuă, acumulator Li-Ion

Temperatura ambiantă: -40… +

Grad de protecție: IP54 Interfață: , FireWire, video, WLAN, IrDA, -MPEG4

Camera în vizibil 1280×1024 pixeli (1,3Mpixeli)

Lentile pentru camera în vizibil interschimbabile  

Vizor LCD 800×480 pixeli color TFT deplasabil sus/jos  

Program de analiză termografică în timp real ultra-profesional inclus

3.5.2 Avantajele testării cu camera de termoviziune Flir Sc 640

Permite scanarea obiectelor de la distanță, fără contact, testarea este nedistructivă față de obiectele de măsurat, asigură mentenanța predictivă a echipamentelor, depistarea defectelor în faza incipientă, pentru reducerea costurilor.

3.5.3 Domeniile de utilizare a camerei de termoviziune Flir SC 640

Cercetare și Dezvoltare – camera de termoviziune Flir Sc 640 este destinată domeniului datorită calității imaginii și de posibilitatea de filmare la rezoluție de 640×480.

Fabricație – preîntâmpinarea defectelor echipamentelor prin monitorizare și inspectare

Energetic – pentru testarea instalațiilor, verificarea funcționării în parametrii a turbinelor, transformatoarelor, generatoarelor, bobinelor, contactoarelor, etc.

Termoenergetică – verificarea conductelor și rezervoarelor

Electronică – identificarea zonelor de supraîncălzire a plăcilor electronice

Electromecanică verificarea supraîncălzirii lagărului de la motoarele electrice verificarea funcționarii in parametrii termici a, rulmenților, axelor, transmisii.

Industria prelucrătoare: supravegherea funcționării instalațiilor de răcire la mașini unelte, supravegherea procesului de prelucrare (prin așchiere, frezare, rabotare, mortezare, etc.)

Mentenața predictivă a echipamentelor în domeniul electric, mecanică, cuptoare și cazane, rezervoare, etc.

Alte domenii: cercetare, biotehnologie, militar, medicină, etc.

Figura 3.7 Aplicații realizate cu camera de termoviziune Flir SC 640 [11]

Câmpul de vizualizare a camerei Flir SC 640 în funcție de distanța de scanat în exemplul din figura 3.8, distanța de scanare este de 40 de metri.

Figura 3.8 Câmpul de vizualizare a camerei Flir SC 640 în funcție de distanță [13]

3.5.4 Softul Flir Reporter 9.1

Softul Flir Reporter 9.1 este un utilizat pentru crearea rapoartelor în infraroșu pe baza pozelor realizate cu camera de termoviziune Flir Sc 640.

În fig 3.9 se reprezintă fereastra principala a softului utilizat Flir Reporter Center pentru imaginile statice.

Figura 3.9 Fereastra principală Flir Reporter Center

Prin intermediul softului Flir Reporter 9.1 se poate realiza: 

analiza detaliată a imaginii în infraroșu

Modificare level, span , paleta de culori

Modificarea parametrilor obiectului

Adăugare sau ștergere a spotului, a liniei, ariei, delta T

modificarea propietăților privind unitățile de măsură

Se pot adăuga săgeți pe imagine

În figura 3.10 se reprezintă modalitatea de creare a unui raport după șablon

Figura 3.10 Modul de realizare a unui raport dupa șablon

Inserarea imaginii în cadrul softului Flir Reporter 9.1 se poate realiza:

 de la butonul IR Viewer dacă se dorește inserarea unei imagini în infraroșu

De la butonul Digital photo pentru imaginea în vizibil

Figura 3.11 Fereastra Flir Reporter

Dacă se dorește inserarea unei imagini în infraroșu de la butonul IR Viewer va apărea Fereastra din figura 3.12 pe care se va efectua un click și va apărea fereastra cu pozele în infraroșu din fig.3.13.

Figura 3.12 Fereastra de selectare pentru inserarea unei imagini IR

Figura 3.13 Imagini în infraroșu realizate cu camera Flir Sc 640

În figura 3.14 se reprezintă bara cu uneltele de analiză utile la întocmirea unui raport.

Figura 3.14 Bara de unelte de analiză

Butonul select se utilizează pentru repoziționarea și schimbarea parametrilor unei unelte de analiză.

Butonul Flyning Spot – permite afișarea temperaturii înainte de amplasare pe imagine într-un punct fix.

Butonul Spotmeter se utilizează pentru alegerea unui spot pe imagine fără a avea posibilitatea de a observa înainte temperatura în punctul respectiv.

Butonul Rectangle (dreptunghi), sau ellipse (elipsă) – se utilizează pentru a obține masura de tip arie pe imagine.

Aria se utilizează pentru determinarea punctului de maxim, minim sau media de temperatură.

Butonul Straight line (linie dreaptă) se utilizează pentru trasarea liniei pe imaginea în infraroșu, care determina valorile minime, maxime si medie.

Butonul Bendable line (LINIE FRÂNTĂ) se utilizează pentru trasarea liniei în cadrul unui obiect cu formă neregulată.

Delta T – se utilizează pentu calculul diferențelor de temeperatură dintre 2 valori.

Izoterma- se utilizează pentru a indica zonele din imaginea IR care se încadrează peste sau sub limitele de temperatură indicate de utilizator.

3.5.5 Softul R&D software 3.3

Softul R&D software 3.3 este utilizat pentru cercetare si dezvoltare permițând analiza în timp real a secvenței video.

În figura Fig.3.15 se reprezintă o analiză dinamică în timp real la o frezare pe FUS 25 cu ajutorul softului Flir R&D 3.3

Figura 3.15 Filmare frezare pe FUS 25 cu ajutorul softului Flir R&D 3.3

CAPITOLUL 4 STUDIU DE CAZ PRIVIND UTILIZAREA CAMEREI DE TERMOVIZIUNE FLIR SC 640

În cadrul acestui capitol se prezintă aplicații practice de mentenanță predictiva realizate cu ajutorul unei camere de termografie de la firma Flir modelul SC 640.

Dupa efectuarea scanarilor termice cu camera de termoviziune Flir Sc 640 cu ajutorulsoftului Flir Reporter 9.1 se poate realiza analiza detaliată a imaginii in infraroșu, pornind de la efectuarea compensarilor privind temperatura reflectanta Tref, emisivitatea materialului, temperatura atmotsferică, umiditatea relativa, distanta fata de obiectul analizat.

Pe baza imaginilor statice si dinamice realizate cu ajutorul camerei de termoviziune se poate realiza o analiză calitativă care ne arată ca există un posibil defect, iar pe baza analizei cantitative se stabileste gravitatea defectului și recomandările specifice în vederea ameliorării acestuia.

Analiza calitativa a sistemelor electrice ne arata ca exista un defect legat de un contact imperfect .

Figura 4.1 Imagine în vizibil a sistemelor electrice

Figura 4.2 Analiza calitativă a sistemelor electrice

În figura 4.3 se reprezintă analiza cantitativă sistemelor electrice utilizând softul Flir Reporter 9.1

Figura 4.3 Analiza cantitativă a sistemelor electrice

Pe baza analizei cantitative sistemelor electrice utilizând softul Flir Reporter 9.1 realizata in figura 4.3 se observa un contact imperfect la faza 2 rezultând o diferență de temperatură față de faza 1 de 43.6° C și de 26.4° C față de faza acest caz se recomandă curățarea contactorului și o strângere adecvată pentru realizarea unui contact perfect.

În figura 4.4 se reprezintă histograma grafică pentru linia Li1 reprezentată în figura 4.3.

Figura 4.4 Histograma sistemelor electrice

Tabelul 4.1 Parametrii măsurătorii in infraroșu

În figura 4.5 se reprezintă diagrama de profil a sistemului electric care conține variația temperaturii de lungul liniilor Li1, Li2, Li3 de minim la maxim.

Figura 4.5 Diagrama de profil a sistemelor electrice

În figura 4.6 se reprezintă imaginea in infraroșu a procedeului de recondiționare a matrițelor utilizând depunerea cu laser .

Figura 4.6 Recondiționarea matrițelor utilizând depunerea cu laser

În figura 4.7 se reprezintă histograma grafică pentru linia Li1 reprezentată în figura 4.6 pentru domeniul de temperatură cuprins în intervalul minim până la maxim

Figura 4.7 Histograma grafică pentru linia Li1

În figura 4.8 se reprezintă diagrama de profil a procedeului de recondiționare a matrițelor prin depunerea cu laser care conține variația temperaturii de lungul liniei Li1 de maxim la minim .

Fig .4.8 Diagrama de profil a imaginii în infraroșu

Tabelul 4.2 Parametrii măsurătorii in infraroșu

În figura 4.9 se reprezintă imaginea in vizibil a unei mașini universale de frezat FUS 32. [28]

Figura 4.9 Imagine în vizibil FUS 32 Stimin [28]

Figura 4.10 Imaginea in infraroșu a mașinii de frezat FUS 32 Stimin [28]

Măsurătorile în infraroșu asupra mașinii de frezat s-au efectuat la mersul în gol în vederea vizualizării unor defecte de fabricație înaintea livrării.

În figura 4.11 se reprezintă histograma grafică pentru linia Li1 pentru domeniul de temperatură cuprins în intervalul minim până la maxim

Figura 4.11 Histograma grafică pentru linia Li1

Tabelul 4.3 Parametrii măsurătorii în infraroșu

În figura 4.12 se reprezintă diagrama de profil a mașinii de frezat FUS 32 care conține variația temperaturii de lungul liniilor Li1, Li2, Li3 de la minim la maxim.

Figura 4.12 Diagrama de profil a imaginii în infraroșu

În figura 4.13 se reprezintă imaginea în infraroșu a arborelui principal de la centrul de prelucrare -AL 550 în timpul prelucrării.

Figura 4.13 Imagine în infraroșu a arborelui principal de la centrul de prelucrare

-AL 550

Măsurarea temperaturii arborelui principal de la centrul de prelucrare -AL 550 s-a realizat in timpul prelucrării, nefiind asigurată răcirea arborelui.

În figura 4.14 se reprezintă histograma grafică pentru linia Li1 reprezentată pentru domeniul de temperatură cuprins în intervalul minim 18.6 ° C până la maxim 41.8° C

Figura 4.14 Histograma grafica pentru linia Li1

În figura 4.15 se reprezintă diagrama de profil a arborelui principal de la centrul de prelucrare orizontal – AL550 care conține variația temperaturii de lungul liniei Li1, de la temperatura minimă de 18.6 ° C la temperatura maximă de 48° C.

Figura 4.15 Diagrama de profil a imaginii în infraroșu la arborele principal

Tabelul 4.4 Parametrii măsurătorii în infraroșu

Monitorizarea frezei cu ajutorul camerei de termoviziune SC 640 în timpul prelucrării după care prelucrarea imaginii video a fost realizata cu ajutorul softului de cercetare Research versiunea 3.3.

În figura 4.16 se reprezintă imaginea în infraroșu a frezei, în care se observă încălzirea neuniformă a celor 2 dinți reprezentați cu Li1 si Li2 care are loc în timpul prelucrării.

Figura 4.16 Imagine în infraroșu a frezei de la FUS 25 în timpul prelucrării

În figura 4.17 se reprezintă histograma grafică pentru linia Li1 reprezentată pentru domeniul de temperatură cuprins în intervalul minim 29.8 ° C până la maxim 67.3° C

Figura 4.17 Histograma grafică pentru linia Li1

Tabelul 4.5 Parametrii măsurătorii în infraroșu

În figura 4.18 se reprezintă diagrama de profil frezei de la FUS 25 în timpul prelucrării care conține variația temperaturii de lungul liniei Li1 pentru dintele 1, de la temperatura minimă de 29.8 ° C la temperatura maximă de 67.3° C și variația temperaturii de lungul liniei Li2 pentru dintele 2, de la temperatura minimă de 45.6° C la temperatura maximă de .

Figura 4.18 Diagrama de profil a imaginii în infraroșu la arborele principal

Figura 4.19 Imagine în vizibil a procedeului de sudare

Figura 4.20 Imagine în infraroșu a procedeului de sudare

În figura 4.21 se reprezintă histograma grafică pentru linia Li1 reprezentată pentru domeniul de temperatură cuprins în intervalul minim până la maxim 57.8°C.

Figura 4.21 Histograma grafică pentru linia Li1

Tabelul 4.6 Parametrii măsurătorii în infraroșu

În figura 4.22 se reprezintă diagrama de profil procedeului de sudare care conține variația temperaturii de lungul liniei Li1, de la temperatura minimă de 26.9° C la temperatura maximă de 58.8° C.

Figura 4.22 Diagrama de profil a imaginii în infraroșu a procedeului de sudură

4.1 Monitorizarea și verificarea sistemelor de energie solară cu camera de termoviziune

Examinarea sistemelor de energie solara se realizează pentru a depista defectele celulelor care daca se supraîncălzesc puternic pot crea apariția pericolului de incendiu.

Pe baza analizei cantitative se observă 2 celule defecte pe panoul 1 si 3 celule defecte în cadrul panoului 2, reprezentate în figura 4.23.

Figura 4.23 Analiza calitativă a panourilor solare

Pe baza analizei cantitative reprezentată în figura 4.24, realizată cu ajutorul softului Flir Reporter 9.1 se observă temperaturile din zona celulei defecte de pe panoul 1 și 2 reprezentate cu ajutorul punctelor Sp1, Sp2, Sp3, Sp4, Sp5, Sp6.

Diferențele de temperatură din zona celulei defecte de pe panoul 1 și 2 reprezentate cu ajutorul punctelor Sp1, Sp2, Sp3, Sp4, Sp5, Sp6 și a ariilor Ar2 si Ar3 sunt reprezentate în tabelul 4.7.

Figura 4.24 Analiza cantitativă a panourilor solare

Tabelul 4.7 Parametrii măsurătorii în infraroșu

4.2 Monitorizarea și verificarea instalațiilor de încălzire cu camera de termoviziune

Pe baza analizei cantitative reprezentată în figura 4.25 realizată cu ajutorul softului Flir Reporter 9.1 se observă o degajare de temperatură a ventilului de la instalația de încălzire.

Figura 4.25 Verificarea instalațiilor de încălzire

În figura 4.26 se reprezintă histograma grafică pentru linia Li1 reprezentată pentru domeniul de temperatură cuprins în intervalul de la minim 43.6° C până la maxim 79.9° C.

Figura 4.26 Histograma grafică pentru linia Li1

În figura 4.27 se reprezintă diagrama de profil pentru instalațiile de încălzire conține variația temperaturii de lungul liniei Li1, de la temperatura minimă de 43.6 ° C la temperatura maximă de 79.9° C, de lungul liniei Li2 de la temperatura minimă de 35.1 ° C la temperatura maximă de 60.8° C, de lungul liniei Li3 de la temperatura minimă de 352 ° C la temperatura maximă de 58.2° C.

Figura 4.27 Diagrama de profil a imaginii în infraroșu pentru instalațiile de încălzire

Diferențele de temperatura din zona ventilului reprezentat prin linia Li1 și liniile Li2, Li3 care sunt reprezentate tabelul 4.8.

Tabelul 4.8 Parametrii măsurătorii in infraroșu

4.3 Monitorizarea pierderilor de căldură în construcții cu camera de termoviziune

În figura 4.28 se reprezintă o scanare termografică din interorul clădirii în care se observă zonele cu risc de mucegai care sunt reprezentate cu ajutorul izotermei de culoare verde , astfel încât pericolul de mucegai poate fi detectat in timp real și în zonele ascunse sau în colțuri.

Figura 4.28 Scanare perete interior

Tabelul. 4.9 Parametrii măsurătorii în infraroșu

În figura 4.29 se reprezintă diagrama de profil pentru peretele din interior care conține variația temperaturii de-a lungul liniei Li1, de la temperatura minimă de la temperatura maximă de 17.6° C, de-a lungul liniei Li2 de la temperatura minimă de 14.4 ° C la temperatura maximă de 15.2° C.

În figura 4.30 se reprezintă histograma grafică pentru linia Li2 reprezentată pentru domeniul de temperatură cuprins în intervalul minim pana la maxim de .

Figura 4.29 Diagrama de profil a imaginii în infraroșu pentru peretele din interior

Figura 4.30 Histograma grafică pentru linia Li2

În figura 4.31 se reprezintă o scanare termografică din interiorul clădiri la nivelul geamului unde se observă înfiltrații de aer.

Figura 4.31 Infiltrații aer la geam

Tabelul 4.10 Parametrii măsurătorii în infraroșu

În figura 4.32 se reprezintă diagrama de profil pentru geamul din interior care conține variația temperaturii de-a lungul liniei Li1 de la temperatura minimă de 9.3° C la temperatura maximă de 16.5° C , de-a lungul liniei Li2 de la temperatura minimă de 8 ° C la temperatura maximă de 13.3° C, de-a lungul liniei Li3 de la temperatura minimă de 9.8 ° C la temperatura maximă de 15.7° C, de-a lungul liniei Li4 de la temperatura minimă de 12.5° C la temperatura maximă de 16.5° C.

Figura 4.32 Diagrama de profil a imaginii în infraroșu geam din interior

În figura 4.33 se reprezintă histograma grafică pentru linia Li1 caracterizata prin rama geamului reprezentată pentru domeniul de temperatură cuprins în intervalul minim 9.3 °C pana la maxim de 16.5 °C.

Figura 4.33 Histograma grafică pentru linia Li1, rama geamului interior

În figura 4.34 se reprezintă o scanare termografică din interiorul clădiri la nivelul podelelor unde se observă o izolație necorespunzătoare.

Figura 4.34 Izolație necorespunzătoare a podelei

În figura 4.35 se reprezintă histograma grafică pentru linia Ar1 pentru domeniul de temperatură cuprins în intervalul minim 20.3 °C pana la maxim de 24.7 °C.

Figura 4.35 Histograma grafică pentru aria Ar1, izolație necorespunzătoare podea

În figura 4.36 se reprezintă diagrama de profil pentru izolație necorespunzătoare podea care conține variația temperaturii de-a lungul liniei Li1 de la temperatura minimă de 22° C la temperatura maximă de 24.6° C , de-a lungul liniei Li2 de la temperatura minimă de 21.6 ° C la temperatura maximă de 24.2° C.

Figura 4.36 Diagrama de profil a imaginii în infraroșu izolație necorespunzătoare podea

Tabelul 4.11 Parametrii măsurătorii în infraroșu

CONCLUZII

Prin termoviziune se pot identifică o serie de deficiențe calitative în cadrul instalațiilor, construcțiilor, în porcese mecanice, etc. Rezultatele aplicării acestei metode se materializează în măsuri care vizează prevenirea unor defecte grave ale echipamentelor și a unor procese de așchiere, turnare mase plastice, sudură, etc.

În cadrul utilizarii acestei metode pot apărea erori datorate: programării camerei înainte de utilizare, abilității operatorului în utilizarea camerei, corectitudinii preluării datelor și modului de prelucrare a acestora, în cadrul scanarii cladirilor în exterior trebuie ținut cont de condițiile meterologice, (vânt puternic și ploi).

Această metodă este o metodă modernă de tesare non distructivă fără contact, realizandu-se într-un timp foarte scurt și cu prețuri de cost mici, față de alte metode care necesită calcule matematice și testări în laborator.

La ora actuală ca și dezavantaj a acestei metode este ca prețul camerelor este ridicat, dar acesta se amortizează într-un timp foarte scurt în funcție de orele de utilizare a camerelor.

BIBLIOGRAFIE

Bagavathiappan, S., Lahiri, B.B., Saravanan, T., Philip, J., Jayakumar, T. Infrared thermography for condition monitoring A review Infrared Physics & Technology, 2013, 60, p.35- 55.

Epperly, R.A., Herberlin, G.E. and Eads, L.G., “A tool for reliability and safety: predict and prevent equipment failure with thermography”, IEEE App. Soc.Procs., pp 59-68, 1997.

Maldague X., Nondestructive evaluation of materials by infrared thermography, London, Springer-Verlag, 224 p., 1993 (new revised edition, John Wiley & Sons Pub., exp. in 2001)

Mihai, Alexandrina, “Termografia în infraroșu. Fundamente”, Ed. Tehnică, București, 2005;

Oliferuk, W., Active thermovision in non-destructive testing of materials, Proceedings of the XII Conference Non-destructive testing of materials Zakopane, pp. 10-25, 2006.

Poloszyk S., Active thermovision in non-destructive testing, Proceedings of the Conference Manufacturing’01 Vol. 2, pp.221-228, (2001).

Popescu Luminița Georgeta, „Echipamente electrice”, Editura Universitaria Craiova,

2002,

8. Sakagami, Takahide. Recent Progress in Nondestructive Evaluation Techniques Using Infrared Thermography, Hihakaikensa, vol. 51, no. 6, p. 321–327, 2002.

9. *** 18434-1:2008 -Condition monitoring and diagnostics of machines –Thermography -Part 1: General procedures.

10. ***SR 13340 (1996) Examinări nedistructive. Termografie în infraroșu.

11. http://www.ames.ro/servicii/termografie

12. http://www.coxcamera.com/technology04.html

13. http://www.flir.com/uploadedFiles/Thermography/MMC/Brochure

14. http://www.hsb.com/

15. http://iactthermography.org/

16. http://www.imaging1.com/

17. http://www.incalziremoderna.ro/

18. http://www.infratec.eu/thermography/application-area/process-optimisation/plastic-industry.html

19. http://www.inspectionsrodrigues.com/

20. http://www.instalnews.ro/noile-camere-de-termoviziune-testo-875-si-testo-881.html

21. www.micronix.ro

22. http://pecm.co.uk/

23.http://www.termografie/cladiri.ro/index.php?option=com_content&view=article&id=46&I temid=54

24. http://www.termografie.ro/Ro_1/Raspunsuri/raspunsuri.htm#pe ce se bazeaza termografia

25 . http://www.termoviziune.ro/ro/Categorii/Termografie-industriala-cladiri-si cercetare_Camere-pentru-scanarea-termica-a-cladirilor-33

26 . http://www.thermalimaging.ie/

27. ww.ttonline.ro/sectiuni/tehnologii/articole/260-termografia-mentenan-industriala

28. www.stimin.ro

29. http://en.wikipedia.org/wiki/Thermography

BIBLIOGRAFIE

Bagavathiappan, S., Lahiri, B.B., Saravanan, T., Philip, J., Jayakumar, T. Infrared thermography for condition monitoring A review Infrared Physics & Technology, 2013, 60, p.35- 55.

Epperly, R.A., Herberlin, G.E. and Eads, L.G., “A tool for reliability and safety: predict and prevent equipment failure with thermography”, IEEE App. Soc.Procs., pp 59-68, 1997.

Maldague X., Nondestructive evaluation of materials by infrared thermography, London, Springer-Verlag, 224 p., 1993 (new revised edition, John Wiley & Sons Pub., exp. in 2001)

Mihai, Alexandrina, “Termografia în infraroșu. Fundamente”, Ed. Tehnică, București, 2005;

Oliferuk, W., Active thermovision in non-destructive testing of materials, Proceedings of the XII Conference Non-destructive testing of materials Zakopane, pp. 10-25, 2006.

Poloszyk S., Active thermovision in non-destructive testing, Proceedings of the Conference Manufacturing’01 Vol. 2, pp.221-228, (2001).

Popescu Luminița Georgeta, „Echipamente electrice”, Editura Universitaria Craiova,

2002,

8. Sakagami, Takahide. Recent Progress in Nondestructive Evaluation Techniques Using Infrared Thermography, Hihakaikensa, vol. 51, no. 6, p. 321–327, 2002.

9. *** 18434-1:2008 -Condition monitoring and diagnostics of machines –Thermography -Part 1: General procedures.

10. ***SR 13340 (1996) Examinări nedistructive. Termografie în infraroșu.

11. http://www.ames.ro/servicii/termografie

12. http://www.coxcamera.com/technology04.html

13. http://www.flir.com/uploadedFiles/Thermography/MMC/Brochure

14. http://www.hsb.com/

15. http://iactthermography.org/

16. http://www.imaging1.com/

17. http://www.incalziremoderna.ro/

18. http://www.infratec.eu/thermography/application-area/process-optimisation/plastic-industry.html

19. http://www.inspectionsrodrigues.com/

20. http://www.instalnews.ro/noile-camere-de-termoviziune-testo-875-si-testo-881.html

21. www.micronix.ro

22. http://pecm.co.uk/

23.http://www.termografie/cladiri.ro/index.php?option=com_content&view=article&id=46&I temid=54

24. http://www.termografie.ro/Ro_1/Raspunsuri/raspunsuri.htm#pe ce se bazeaza termografia

25 . http://www.termoviziune.ro/ro/Categorii/Termografie-industriala-cladiri-si cercetare_Camere-pentru-scanarea-termica-a-cladirilor-33

26 . http://www.thermalimaging.ie/

27. ww.ttonline.ro/sectiuni/tehnologii/articole/260-termografia-mentenan-industriala

28. www.stimin.ro

29. http://en.wikipedia.org/wiki/Thermography