Termodiagnostika patrí spolu s vibro- a tribodiagnostikou k trojici metód, ktoré pomáhajú odhaľovať neštandardné stavy elektrických a mechanických zariadení. Na akom princípe je založené meranie pomocou termokamery?
Meranie termokamerou je založené na vyžarovaní infračerveného žiarenia. Toto žiarenie vyžarujú všetky objekty okolo nás, je pre ľudské oko neviditeľné a jeho intenzita rastie s teplotou. Preto termokamera ukáže to, čo nedokážeme vidieť. A na základe detegovanej intenzity možno vypočítať teplotu objektov.
Pre aké typy aplikácií a procesov je práve termodiagnostika tou najlepšou voľbou? A naopak, aké sú jej limity a obmedzenia?
Termokamery sú vhodné na vyhľadávanie porúch prejavujúcich sa zvýšenou alebo zníženou teplotou oproti normálu. Tzv. kvalitatívna metóda nám umožní nájsť chybu alebo nejakú nezrovnalosť a určiť jej stupeň. Limitom na meranie teploty je emisivita, čo je schopnosť povrchu daného objektu vyžarovať infračervené žiarenie. Pokiaľ je emisivita nízka, objekt teplo nevyžaruje, ale naopak, veľmi dobre ho odráža, čo znemožňuje meranie.
Na bezkontaktné meranie vyžarovanej teploty sa dajú používať aj iné zariadenia, napríklad ručné infračervené teplomery. Aké výhody ponúka termokamera v porovnaní s týmto spôsobom merania?
Termokamera meria plošne, má veľké množstvo pixelov (jednotlivých prvkov detektora), vďaka ktorým možno vyhodnotiť teplotu celej sledovanej oblasti. Pyrometer (infračervený teplomer) meria bodovo, má zvyčajne väčší merací bod. Preto je termokamera lepšia a vhodnejšia na vyhľadávanie porúch, teda tam, kde nevieme vopred určiť, na čo sa zamerať. Pyrometer možno použiť na meranie teploty konkrétneho miesta záujmu, nehodí sa na hľadanie maximálnej či minimálnej teploty.
Bezkontaktné meranie teploty ovplyvňujú, tak ako každý iný proces merania, rôzne faktory. Ktoré z nich majú najväčší vplyv na presnosť a spoľahlivosť merania pomocou termokamery?
Najväčší vplyv má už spomínaný parameter emisivita, čo je jedna z vlastnostní povrchu meraného objektu. Nájdeme ju v tabuľkách alebo v termokamere. Druhým významným parametrom je tzv. zdanlivá odrazená teplota, t. j. žiarenie, ktoré vyžarujú okolité predmety, odrážajúca sa od meraného objektu. Pri presnom meraní teploty treba poznať aj atmosférické podmienky (teplotu, vlhkosť a vzdialenosť).
Výrobné a spracovateľské podniky či ďalší prevádzkovatelia technologických celkov majú často obmedzené personálne kapacity, aby sa mohli do hĺbky venovať rozmanitým činnostiam, ktoré súvisia s výkonom údržby a diagnostiky. Ak by sa však predsa len rozhodli realizovať termodiagnostiku vo vlastnej réžii, aké sú kritériá výberu vhodných HW/SW nástrojov, resp. doplnkov pre túto oblasť?
Nevyhnutné je poznať rozsah požadovaných meraných teplôt, ďalej vedieť, aký veľký je najmenší meraný detail, t. j. bod, ktorý chceme detegovať, a aj to, z akej vzdialenosti sa bude merať. Je nutné rozhodnúť, či bude termokamera obsluhovaná ručne alebo bude trvalo upevnená na výrobnej linke ako stacionárne riešenie. Dôležité je zvážiť všetky uvažované aplikácie a s tým súvisiacu univerzálnosť použitia kamery. Tieto informácie rozhodujú o výbere nielen kamery, ale aj príslušenstva, ako sú objektívy, batérie, softvér. Posudzujeme aj jednoduchosť ovládania, prehľadnosť menu kamery aj softvéru. Nedá sa zabudnúť ani to, od koho je kamera nakupovaná – či daná spoločnosť poskytne preškolenie, podporu, či ide o odborníkov, pretože nákup termokamery nie je ako kúpa napr. monitora. Je to zložité zariadenie a aby správne fungovala, treba pochopiť princípy v rámci zaškolenia.
Ako by mal vyzerať správny postup pri meraní pomocou termokamery?
To je ťažké zodpovedať, pretože postup je pri každej aplikácii iný. Všeobecne je nutné mať merané zariadenie v stabilnom a konštantnom pracovnom stave. Ďalej treba zaistiť vhodné podmienky merania, napr. dostatočnú záťaž komponentov rozvádzača, atmosférické podmienky, vzdialenosť, dostupnosť objektov. Na termokamere nastavíme hodnotu emisivity, odrazené teploty, atmosférické podmienky. V prípade potreby modifikujeme povrch sledovaného objektu (pre zvýšenie emisivity) a odtienime okolité žiariče. Vyfotíme jednotlivé zariadenia alebo stroje. Namerané hodnoty teploty porovnáme s referenčnými hodnotami, čo môžu byť historické údaje, údaje zo správne fungujúceho zariadenia a pod. Vďaka porovnaniu vyhodnotíme stupeň poruchy a na základe vybranej klasifikačnej schémy vykonáme zásah, napr. vymeníme chybný komponent alebo časť rozvádzača. O samotnom meraní sa následne spíše protokol.
Aké informácie možno získať z termokamery priamo na mieste snímania a aké možno získať dodatočne po prenose získaných údajov do príslušnej softvérovej aplikácie a ich spracovaní?
Záleží na termokamere a softvéri – type a výrobcovi. Základné typy neumožňujú polohovať meracie body, majú obmedzený počet režimov a farebných paliet, nevedia nahrávať video. Vyššie typy majú oveľa väčšiu funkčnosť. Pri každej kvalitnej termokamere však možno získať na mieste informáciu o maximálnej a minimálnej teplote, prípadne teplote v stredovom bode. Pri všetkých kamerách možno meniť parameter emisivity a odrazenej teploty. Softvéry umožnia podrobnejšiu analýzu snímok, vloženie viacerých meracích bodov, rýchlejšiu a prehľadnejšiu úpravu snímok. Niektoré softvéry umožňujú nahrávať video do PC, vedia videá analyzovať. V softvéri možno tiež upravovať snímky hromadne.
Bolo by možné na záver zhrnúť nejaké osvedčené postupy pri meraní pomocou termokamery, resp. pre termodiagnostiku ako takú?
Nepodceniť termokameru – nie je to hračka, je to zložitý merací prístroj, je vhodné dať si poradiť, niečo si prečítať, než začnete hodnotiť „modré a červené fľaky“ v termograme. Termokamera nevidí cez veci – nečakajte, že uvidíte za stenu, cez okno, do zatvoreného rozvádzača. To, čo meriate, je vždy povrchová teplota. Termokamera je pomocník pri hľadaní chýb a nezrovnalostí, nevyrieši však všetko, iba ukáže teploty. Pri meraní treba premýšľať o dôvodoch rozdielnych teplôt. Nie vždy je to, čo ste zmerali, spôsobené tým, čo očakávate. V termografii nejde iba o termokameru, ale o celý „balíček“, ktorý dostanete od predajcu – kamera, podpora, školenie a k tomu spomínaná presnosť, spoľahlivosť, jednoduchosť.
Ďakujeme za rozhovor.