Inspecţia centralelor electrice

Termografia în infraroşu are în prezent numeroase aplicaţii în examinarea echipamentelor utilizate în diversele tipuri de centrale electrice: termocentrale, hidrocentrale, centrale nucleare ş.a.

În toate tipurile de centrale există, pe de o parte, echipamente aflate în mişcare (turbine, rotoare etc.), care pot fi analizate termic în scopul aprecierii gradului de corectitudine a funcţionării şi a calităţii sistemelor de răcire şi, pe de altă parte, componente prin care se transmite sau transformă curentul electric cu imperfecţiuni care conduc la supraîncălziri.

Cea mai mare parte din energia electrică se obţine prin transformarea energiei calorice succesiv în energie mecanică şi apoi în energie electrică în instalaţiile centralelor termoelectrice. Principalele componente ale unei astfel de centrale: cazanul, turbina cu abur, generatorul electric etc. se verifică termografic în mod uzual.

Cazanul primeşte o cantitate de căldură rezultată prin arderea, în focarul cazanului, a combustibililor solizi, lichizi sau gazoşi. Apa din cazan se vaporizează, trecând în stadiul de vapori saturaţi, care sunt supraîncălziţi şi trimişi spre turbina centralei. În turbină, aburul se destinde de la o presiune de intrare la o presiune joasă, ajungând în final într-un condensator răcit forţat cu apă.

Un rol important în funcţionarea circuitului termic îl are pompa de alimentare cu apă de a cărei funcţionare depinde întreaga centrală. O întrerupere a funcţionării pompei poate duce la distrugerea cazanului. Pentru instalaţii cu puteri de până la 250 MW, pompa principală este, de regulă, antrenată de un motor electric. Pentru puteri mai mari, antrenarea pompei se asigură de la o turbină cu abur sau de la axul turbinei principale.

Instalaţiile circuitului termic al centralei se pot împărţi în patru categorii, grupate câte două după locul de amplasare:

- instalaţiile din sala cazanelor şi a buncărelor, din care fac parte:- echipamentele pentru tratarea combustibilului;- instalaţia de producere a aburului;

- echipamentele din sala maşinilor, în care intră:- sistemul de preîncălzire a apei de alimentare;- echipamentele de producere a energiei electrice.

Pentru funcţionarea acestor echipamente, în centrală mai există: conducte de legătură şi accesoriile lor, sistemul de alimentare cu energie electrică al centralei, elemente de automatizare şi de protecţie.

Examinările IR, considerate deja clasice în centralele electrice, se referă, în principal, la următoarele:

- detectarea componentelor supraîncălzite din staţiile electrice aferente centralelor;- supravegherea funcţionării motoarelor electrice;- controlul stării izolaţiei termice a conductelor şi echipamentelor;- localizarea armăturilor defecte;- identificarea pătrunderilor de aer în condensatoarele turbinelor cu abur;- verificarea componentelor mecanice în mişcare;- verificarea circuitelor de răcire şi a schimbătoarelor de căldură.

Verificarea echipamentelor şi instalaţiilor din centralele nucleare destinate producerii curentului electric implică exigenţe maxime nu numai în ceea ce priveşte detectarea defectelor ci şi în monitorizarea pe termen lung a proceselor.

Posibilitatea de a înregistra şi stoca informaţiile permite compararea imaginilor prelevate la momente diferite şi studiul evoluţiei în timp a parametrilor ce caracterizează procesele endoterme sau exoterme.

La o centrală termoelectrică, mediul purtător de căldură este gazul, căruia trebuie să i se extragă o cantitate cât mai mare de căldură înainte de a fi evacuate pe coş.

La o centrală nucleară acest mediu are o valoare ridicată, sub aspect economic şi, în plus, este puternic contaminat, motiv pentru care circulaţia acestuia se face într-o buclă închisă şi etanşările trebuie să asigure evitarea scăpărilor în mediul înconjurător. În circuitul lui, în buclă închisă, gazul îşi cedează căldura într-un schimbător de căldură – generatorul de abur – în care se generează aburul necesar funcţionării părţii clasice a circuitului. Din punct de vedere al inspecţiilor şi verificărilor necesare, componentele centralelor nucleare prezintă un grad înalt de periculozitate pentru operatorul uman. Pe de altă parte, exigenţele severe precizate în normele specifice de control din domeniul nuclear impun verificarea periodică strictă.

Un avantaj deosebit pe care-l oferă în acest context termografierea este posibilitatea examinării de la distanţă, în condiţii de siguranţă pentru operator şi echipament. Este, de asemenea, importantă capacitatea sistemelor IR de a urmări şi înregistra imaginile termice ale proceselor tranzitorii şi de a sesiza variaţiile mici de temperatură, care, uneori, definesc aceste procese.

Pe lângă aplicaţiile general întâlnite în centralele electrice de orice tip, în centralele nucleare mai sunt o serie de aplicaţii specifice precum:

- inspecţia periodică a suprafeţelor exterioare ale reactoarelor;- detectarea şi localizarea fisurilor apărute în pereţii vaselor reactoarelor;- inspecţia suprafeţelor interioare ale unor componente şi materiale destinate construcţiei

centralelor nucleare, înainte de asamblare, în faza de prototip;- urmărirea comportării în exploatare a echipamentelor de securitate nucleară;- localizarea segregărilor şi structura armăturii metalice din pereţii de beton armat

(anvelopele) de protecţie;- verificarea funcţionării corecte a armăturilor (vane, ventile, clapete, supape, separatoare

de condensat);- verificarea izolaţiilor, garniturilor de etanşare, prizelor aparatelor de măsură, a

reazemelor, coturile conductelor etc.Una dintre aplicaţiile specifice, majore ale termografierii în centralele nucleare este

urmărirea comportării în exploatare a echipamentelor de securitate nucleară. Sunt supravegheate în primul rând electropompele din circuitele vitale la care sunt vizate lagărele şi sistemul de ungere a acestora, pentru semnalarea precoce a uzurii sau a disfuncţiilor şi prevenirea avariilor. Pentru detectarea defectelor în lagăre se examinează ansamblul pompă-cuplaj-motor electric de antrenare.

La supravegherea comportării în exploatare a instalaţiilor se foloseşte frecvent termografia diferenţială, care constă în compararea permanentă a imaginilor noi cu imagini de referinţă. Imaginile prelevate în diverse momente, prestabilite: la punerea în funcţiune, înainte de reparaţie, după reparaţie sau la intervale de timp cu o anumită periodicitate, se suprapun peste imaginile de referinţă, semnalându-se automat doar supraîncălzirile care indică imperfecţiuni sau funcţionare anormală.