Тепловой контроль

Тепловой контроль относится к одному из способов неразрушающего контроля, работающего по принципу фиксации, преобразования лучей инфракрасного света в видимое изображение. Тепловой неразрушающий контроль (ТНК) используется во всех сферах промышленного производства, где благодаря разнородности теплового поля обеспечивается проверка технических параметров проверяемых объектов.

Сегодня, тепловой контроль (ТК) получил наибольшее распространение в строительстве, теплоэнергетике, промышленности. К главному преимуществу ТК относится: оперативность, точность, универсальность, высокая производительность и способность осуществлять дистанционное наблюдение.

Виды теплового контроля

Существуют следующие виды теплового контроля:

• проверка теплопроводности;
• тепловизионная проверка;
• температурное наблюдение;
• проверка плотности потоков тепла.

В РФ тепловой неразрушающий контроль регламентируется законом № 261–ФЗ, принятым 23.11.2009 года «Об энергосбережении», регулирующим положение об энергоаудите конструкций, цель которого - экономия ресурсов. В соответствии с представленными в законе определениями, к базовому методу контроля настоящего состояния промышленных объектов относится тепловой контроль.

Также тепловой контроль классифицируется по способам на:

- активный;

- пассивный.

Выбор активного и пассивного способа дефектоскопии зависит от внешнего энергетического источника (наличия его или отсутствия):

• пассивный тепловой неразрушающий контроль не требует наружного источника тепла;
• активный же тепловой контроль осуществляется при нагреве предмета наружными источниками тепла.

Активный метод теплового контроля

Активный тепловой неразрушающий контроль применяется, в обстоятельствах, когда в период эксплуатации объекта не выделяется тепло, обеспечивающее осуществление ТК. При активном способе ТНК, предмет нагревается любым внешним источником. К типичным предметам, которые подвергаются активному тепловому контролю, можно отнести многослойные композитные вещества, предметы искусства, прочие конструкции, которые требуют наружное тепловое воздействие. Также используется в:

• строительстве (поиск пустот, контроль теплопроводности стройматериалов);
• машиностроении (выявление подповерхностных расслоений, анализ антикоррозионных покрытий, композитов);
• нефтехимической отрасли (контроль в резервуарах уровня жидкости);
• энергетике (исследование защитных покрытий, статоров, термоизоляции);
• микроэлектронике (томография полупроводников, контроль сварки и пайки, дефекты в теплоотводах) и многое другое.

Пассивный

Данный метод подразумевает, что создание поля в контролируемом оборудовании или здании осуществляется при его изготовлении или эксплуатации. Пассивный метод получил наибольшее распространение, обеспечивая, практически, тепловой неразрушающий контроль во всех промышленных отраслях. Основным достоинством является обеспечение исследования объектов во время эксплуатации при отсутствии осуществления дополнительных операций, требующих нагрев предмета. В качестве типичных предметов пассивного теплового неразрушающего контроля можно назвать строительные конструкции, работающую электроаппаратуру, контакты, эксплуатируемые под напряжением и прочие промышленные объекты. Наиболее часто пассивный тепловой контроль осуществляется тепловизорами, пирометрами, инфракрасными термометрами, измерителями потоков тепла и логгерами.

Применяется практически во всех отраслях:

• транспорт (диагностика электрического оборудования подвижного состава, выявление дефектных участков контактных сетей, перегрева букс, изоляторов);
• термоядерная энергетика (диагностика плазмы, томография);
• энергетика (исследование дымовых труб, турбин, энергоагрегатов, теплоизоляции);
• медицина (термодиагностика онкологии, сосудистых болезней, кожных заболеваний);
• металлургия (контроль горячего проката, диагностика футеровки, определение температуры расплавов) и др.

Приборы теплового контроля

В зависимости от варианта измерения нагрева проверяемых объектов тепловой контроль осуществляется при помощи термочувствительных элементов. Способы и приборы ТК можно разделить на 2 класса:

• Контактные. К таковым приборам для контактного замера температуры в настоящее время, можно отнести: термопары, полупроводниковые и металлические сопротивления, термокарандаши, термоиндикаторы, термометры (жидкостные и манометрические).
• Бесконтактные. Тут тепловой контроль осуществляется следующими бесконтактными приборами: тепловизорами, термографами, квантовыми счетчиками, радиационными пирометрами и др.

Среди всех приборов теплового контроля, наиболее популярными на сегодняшний день являются тепловизоры. Объем поверок способом ТК, осуществляемого тепловизорами, настолько огромен, что нередко для простоты общения используется терминология тепловизионное наблюдение.

Пирометр

Пирометры представляют собой инфракрасные термометры, обеспечивающие бесконтактное измерение температуры предметов. Принцип работы прибора, построен на замере мощности излучения тепла в инфракрасном и видимом свете. Тепловой неразрушающий контроль пирометрами используются, где невозможно применение контактных термометров. Данные приборы часто применяются при дистанционном ТНК раскаленных предметов и в других обстоятельствах, когда невозможен тепловой контроль с физическим контактом наблюдаемого объекта из-за недоступности или слишком большого нагрева.

Тепловизор

Тепловизор является прибором, обеспечивающим тепловой контроль температуры проверяемой поверхности. Температурный спектр отображается на экране прибора в виде цветовой картинки, в которой каждый цвет спектра соответствует определённой температуре. У большинства тепловизоров данные наблюдения заносятся в память, с возможностью дальнейшей обработки на ПК при использовании специального ПО.

Тепловизоры различаются на:

• Измерительные. Данная аппаратура способна присваивать каждому пикселю цифрового сигнала, соответствующее ему температурное значение, в результате чего обеспечивается тепловой неразрушающий контроль поверхности.
• Наблюдательные. Эти устройства отображают инфракрасную картинку наблюдаемого объекта.

На сегодняшний день тепловизоры используются, практически, во всех вариантах, где по спектру тепла можно оценивать технические параметры наблюдаемых предметов. Тепловизоры обеспечивают быстрый и надежный тепловой контроль с выявлением точек аномального нагрева, проблемных участков при техническом обслуживании в энергетике, строительстве, производстве и прочих промышленных отраслях.

Логгеры

Логгеры данных предназначены для измерения влажности, температуры. Устанавливаются при долгосрочном измерении и выглядят в виде компактного устройства с дисплеем, вмонтированном в водонепроницаемый корпус, с наличием карты памяти и способностью программирования времени работы. Современные модели обладают возможностью подсоединения нескольких зондов, проводя тепловой неразрушающий контроль одновременно в нескольких зданиях. Данные логгеров подвергаются анализу с использованием специального ПО и являются основой для формирования отчетов в виде графика или таблицы.

Измерители температуры и плотности потоков тепла

Применяются на строительстве, при эксплуатации помещений для замера плотности потоков тепла, проходящего через ограждающие преграды в соответствии с ГОСТ(ом) 25380. Оборудование обеспечивает тепловой неразрушающий контроль температуры воздуха внутри здания, снаружи, а также замеряет термическое сопротивление ограждающих преград. Полученные результаты ТНК отправляются на ПК, где автоматически обрабатываются и архивируются.

Кроме названных электронных приборов, пользуются большим спросом механические устройства ТНК, такие, как термокарандаши, самоклеящиеся этикетки, индикаторы температур, теплоотводящая паста, высокотемпературная краска и пр.

Комбинированное использование теплового контроля

Тепловой контроль предоставляет также возможность комбинированного применения с прочими методами НК. Комбинированное применение является более эффективным, так как использование различных методов обеспечивает более точные измерения, предохраняет от возможной ошибки.

Комбинированное наблюдение первого типа используется, к примеру, для выявления воды в сотовых каналах авиационной техники, а также повреждений от ударов и расслоений в композитных элементах. Здесь тепловой контроль локализует дефектные зоны, при выявлении которых впоследствии осуществляется более тщательная проверка с применением УЗК. Аналогично может проверятся надежность заклепок авиационных панелей, с последующим исследованием вихре-токовым способом.

Комбинированное наблюдение второго типа применяется для проверки сложных объектов, когда полученный результат от различных устройств синтезируется, создавая их новое качество, в виде эффекта синергии. В данном варианте тепловой неразрушающий контроль сочетается с другими видами НК, обеспечивая обработку, анализ данных в виде изображения лишь один раз. Кроме обеспечения более точных итогов замера, данные процедуры существенно снижают финансовые издержки и время, при сопоставлении с последовательным измерением несколькими методами. Сегодня, наблюдение путем одновременной установки различных сенсоров нашло свое применение в авиакосмической и военной промышленности.

Исследование данным методом позволяет тестировать и изучать оборудование, при этом, не мешая его полноценной работе.

Точность полученных данных, эффективность и простота процедур, относительная дешевизна оборудования в совокупности с высококвалифицированным специалистом позволит своевременно обнаружить и устранить неисправности, продиагностировать оборудование, избежав больших финансовых затрат и простоев производства.