Приборы для измерения температуры и температурных полей Программа: Теория измерений

ЭНЕРГОТЕСТ«Инструментальный Энергоаудит»

(Теплотехнические измерения)

Приборы для измерения температуры и температурных полей

Программа:

• Теория измерений

• Знакомство с тепловизором

• Место и задачи тепловизионного обследования для целей Энергоаудита

• Программное обеспечение тепловизоров

• Дополнительное оборудование при проведении тепловизионного контроля



Каждое тело с температурой выше чем -273.15 ºC, излучает энергию.

Тепловизор - измеряет инфракрасное излучение, пересчитывая его в значение температуры.

Сама камера не испускает излучения. Возможность тепловизора видеть «сквозь» материалы очень ограничена. Тепловизор измеряет температуру поверхности.

Физика измерения температуры бесконтактным способом

Соотношение между и интенсивностью излучения и температурой определяется законом Стефана—Больцмана:

R ~ ε * σ * T4

Где R – Плотность излучения Вт/м2

σ = 5,67 · 10-8 (w/m2*K4) – Константа Стефана-Больцмана: T – Температура тела, оК, ε – коэффициент излучения.



•

•

•

Электромагнитный спектр

Видимый свет

Видимый Кор. волны

Длинные волны

Физика измерения температуры бесконтактным способом



Видимый свет...

1. Физика измерения температуры бесконтактным способом



Инфракрасный свет:

1. Физика измерения температуры бесконтактным способом



ИК Оптика

Матрица детектора

Тепловизор с матрицейI I

Вертик. сканирование

Единичный детектор

Горизонтальное сканирование

Камера-сканер

IIII

Схема работы тепловизора



Основные характеристики тепловизоровОсновные характеристики тепловизоровДиапазон измерений температуры, °СДиапазон измерений температуры, °С от -10°С до +250°С от -10°С до +250°С

ДетекторДетектор Неохлаждаемая микроболометрическая Неохлаждаемая микроболометрическая матрица 160х120 элементовматрица 160х120 элементов

Порог температурной чувствительности Порог температурной чувствительности 0,1 – 0,2 °С 0,1 – 0,2 °С

Погрешность измерения температурыПогрешность измерения температуры ±2°С, но не менее ±2% ±2°С, но не менее ±2% Оптическое поле зрения, Оптическое поле зрения, по горизонтали и по вертикали, по горизонтали и по вертикали,

23° x 17° (стандартный объектив, опциональный теле 23° x 17° (стандартный объектив, опциональный теле или широкоугольный объектив) или широкоугольный объектив)

Частота развертки изображения Частота развертки изображения 9 Гц9 ГцСистема наведения/указания Система наведения/указания ЛазерЛазер

Дополнительные функцииДополнительные функцииВстроенная цветная цифровая видеокамера 2 Встроенная цветная цифровая видеокамера 2

Мегапиксель элементов. Функция наложения фото на Мегапиксель элементов. Функция наложения фото на термограмму. Фонарь. Речевые комментарии. термограмму. Фонарь. Речевые комментарии.

Функции отображения Функции отображения Палитры. Кол-во измерительных точек. Поиск Палитры. Кол-во измерительных точек. Поиск максимальной и минимальной температуры. максимальной и минимальной температуры.

Сигнализация высокой температуры (точки росы). Сигнализация высокой температуры (точки росы). Фокусировка Фокусировка Ручная, Моторизированная, Автоматическая Ручная, Моторизированная, Автоматическая Дисплей Дисплей 3,6” ЖК цветной дисплей и3,6” ЖК цветной дисплей и//или видоискатель или видоискатель Передача данных Передача данных Внутренняя или внешняя карта памятиВнутренняя или внешняя карта памятиВремя автономной работы от батарейВремя автономной работы от батарей 4 часа4 часа

Условия эксплуатации, защита от внешних воздействий Стандарт IP54Условия эксплуатации, защита от внешних воздействий Стандарт IP54Эргономика, Габаритные размеры, ВесЭргономика, Габаритные размеры, Вес



Все поставляемые тепловизоры внесены в Госреестр

Средств Измерений РФ

Межповерочный интервал – 1 год



9

Место и задачи тепловизионного обследования для целей Энергоаудита



Термография в обследовании зданий и сооружений




Поиск мест утечки тепла (тепловых мостиков)

Контроль качества конструкции и теплоизоляции

Анализ причин образования плесени / конденсации влаги

Определение утечек воздуха

Поиск утечек в водопроводных трубах

Оценка состояния исторических зданий

....


Термография в обследовании зданий и сооружений



Поиск тепловых мостиков




Выявление скрытых дефектов теплозащиты: а – угловые зоны стеновой панели признаны дефектными; б – значительные дефекты теплозащиты, связанные с попаданием холодного воздуха в зазор между внутренней гипсокартонной отделкой и стеной




Определение мест утечек воздуха с помощью тепловизора




На термограмме трёхэтажного многоквартирного дома с наружным стеновым виниловым покрытием чётко видна траектория сильной утечки из стиральной машины, расположенной на третьем этаже. Данную утечку невозможно обнаружить при наружном визуальном осмотре.




Определение утечек в теплых полах




Тепловизионное обследование котлов и оборудования котельных

ЭКОНОМАЙЗЕР СТЕНКА КОТЛА




Теплотрасса, Батареи


-15,0°C

20,0°C

-15

-10

-5

0

5

10

15

20



Оценка состояния исторических зданий





Энергоаудит внутри предприятия



Электрические контакты и соединения




Термография в энергетике. диагностика ЛЭП

На этом ИК-изображении показано «горячее» соединение (измеренная с использованием телескопического объектива температура соединения составляет 225°С) в подстанции, которая подаёт электропитание в больницу и близлежащие к ней здания. При помощи тепловизора удалось сразу же зафиксировать наличие дефекта. Электрическое соединение было повреждено при грозе, в результате чего контакт приварился заново к опорному кронштейну изолятора




диагностика трансформатов

Выделение избыточного тепла в распределительном трансформаторе произошло вследствие появления внутреннего дефекта и низкого уровня масла




Диагностика трансформаторов тока и напряжения


Mean-9,6Mean-9,6

Mean-8,9Mean-8,9

Mean-9,5Mean-9,5

*>-5,5°C

*<-16,8°C

-16,0

-15,0

-14,0

-13,0

-12,0

-11,0

-10,0

-9,0

-8,0

-7,0

-6,0

Area1Mean 1,3

Area1Mean 1,3

Area2Mean 2,5

Area2Mean 2,5

Area3Mean 1,4

Area3Mean 1,4

ТН-110 1сшФА, ФВ, ФСсо стороны ФА

*>4,5°C

*<-3,0°C

-3,0

-2,5

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5



Уровень жидкости в резервуарах

Инфракрасная термография представляет собой БЕЗОПАСНЫЙ и эффективный метод проверки уровня жидкости в резервуарах с кислотами и другими опасными средами. В настоящее время для проверки уровня оператор помещает в резервуар деревянный шест. Использование тепловизора не только облегчит и обезопасит работу оператора, но и поможет в оперативном решении проблем, связанных с отказами датчиков уровня. Подсчитано, что применение тепловизионной техники для обследования резервуаров с кислотами позволит сэкономить 1000 человеко-часов в год и значительно увеличит безопасность выполнения работ.




Диагностика дымовых труб

На данной термограмме ясно видно разрушение жаростойкого покрытия трубы печи для нагрева сырой нефти. Если не принять мер, подобная ситуация может привести к быстрому разрушению металла и катастрофическому отказу. .




Плохая изоляция в малой холодильной камере




Термография в машиностроении

Диагностика электродвигателей, соосности передачи.




В машиностроении

Диагностика перегрева ременной передачи.




Термография в машиностроении

Тепловизионное обследование автомобильных сидений с подогревом




Пожарные : поиск тлеющих углей, поиск людей в задымленных зданиях

Системы наблюдения / контроль автотранспорта

Армия, правоохранительные органы

Медицина

Искусство

Микроэлектроника

....

И более того...



Методическое обеспечение при покупке тепловизора

Бесплатное обучение работе

Книги

Методики диагностики

Примеры отчетов



Дополнительное оборудование при проведении тепловизионного контроля

Продолжительность периода измерения определяется требованиями тепловой инерцией ОК и допустимым отклонением среднесуточной температуры наружного воздуха и составляет не менее 1-х суток для светопрозрачных конструкций и не менее 3-х – для остальных типов конструкций.

А

контроллер

Внутри

помещения

Снаружи

помещения

Б

- датчик температуры поверхности,

- датчик температуры воздуха,

- датчик теплового потока .

Определения фактического значения приведенного сопротивления теплопередаче элемента ограждения по ГОСТ 26254 (26602.1 – для светопрозрачных ОК) с

помощью прибора ИПП-2М



testo 410-2

Карманный измерительный прибор testo 410-2для измерения влажности, температуры и скорости потока воздуха

Карманный пирометр testo 810 для быстрого измерения температуры поверхности и температуры воздуха

testo 810


Пирометр 845

Температуры измерения: -35-950 оС

Оптика: 75:1

Температуры измерения: 550-3000 оС

Оптика: 180:1

Пирометр Cyclops 100




Самоклеющаяся пленка, напр., для полированных поверхностей (рулон, длина 10 м, ширина 25 мм), E=0.95, термопрочность до +300°C

Самоклеющаяся пленка

Пирометр +Термпературный контактный зонд



Искусство „Поток тепла“



37

«Черное тело» (совершенный излучатель)

Поглощает и испускает 100% энергии (коэффициент излучения = 1)

Реальное тело

Часть излучения отражается или проходит сквозь тело (коэффициент излучения< 1)

3. Пирометр и контактное измерение температуры (коэффициент излучения)



38

Отражение, Пропускание, Излучение

=> Kirchhoff‘s Law




39

Коэффициент излучения может варьироваться в зависимости от состояния поверхности, материала и температуры.

Для тепловизоров, работающих в диапазоне длинных волн, коэффициент излучения не зависит от цвета измеряемого объекта.

Большинство материалов имеют коэффициент излучения от 0.85 до 0.96.

Можно использовать таблицы коэффициентов излучения. Однако, эти значения следует использовать только в качестве справочных.

Также возможно определить коэффициент излучения через:Эталонные измерения с помощью контактных термометров или для поверхностей с известным коэффициентом ε.

Отражение, Пропускание, Излучение




40

Два важных параметры для измеряемого объекта:

Отраженная температура –температура которая отражается объектом измерения.

Коэффициент излучения– описывает способность измеряемой поверхности к излучению.

Параметры которые должен ввести пользователь....



41

Примеры применения промышленная термография

16,5°C

23,5°C

18

20

22

16,5°C

23,5°C

18

20

22

Перегретое электрическое соединение?

Нет! Просто отражение термографа



42Testo AG: Basic training Thermography

Температурная чувствительность (NETD):

прибл. +/- 0,1 K при 30° C

Геометрическое разрешение:

FOV: полная зона которую «видит» камера с использование указанного объективаIFOV: наименьший объект который «видит» система на заданном расстоянии

Идеально наименьшийРазмер объекта= IFOV.Практически минимальный Размер объекта= 3*IFOVПоле зрение определяется расстоянием и оптикой (комбинация инструмента и объектива).

Термальное и геометрическое разрешение

Documents

Приборы для измерения температуры и температурных полей Программа: Теория измерений