Rozkład temperatury pracującego silnika elektrycznego

Badania termowizyjne w przemyśle

 

Rozwoju techniki i technologii jest m.in. uwarunkowany ekonomiczne, bowiem głównym celem każdej działalności gospodarczej jest maksymalizacja zysków przy minimalizacji kosztów eksploatacji urządzeń i instalacji.

 

 

Rozwiązania techniczne i technologie muszą podlegać rygorom, które stanowione są przez normy jakie muszą spełniać w celu zapewnienia bezpieczeństwa podczas eksploatacji. Okres eksploatacji urządzeń lub instalacji ograniczany jest również reżimami eksploatacyjnymi, a jednak statystyki awarii wynikające z niewłaściwej eksploatacji tych urządzeń wykazują tendencje rosnące. Po części jest to wynikiem wzrostu ilości urządzeń będących w eksploatacji, po części jednakże jest to wynikiem niewłaściwej eksploatacji oraz nieuzasadnioną ekonomicznie, malejącą liczebnością personelu odpowiedzialnego za prawidłowe utrzymanie ruchu.

 

Znacząca liczba awarii urządzeń bądź instalacji może zostać wyeliminowana jeżeli zostaną przedsięwzięte odpowiednie kroki pozwalające na wczesne wykrywanie zagrożenia awarią... Wykrywanie takich zagrożeń jest możliwe dzięki symptom jakie poprzedzają wystąpienie każdej awarii. Jednym z takich symptomów są lokalne zmiany temperatury, które w początkowej fazie rozwoju uszkodzenia są znikome i niezauważalne „nieuzbrojonym okiem”.

 

 

 


Identyfikacja linii zasilających

Niezwykle skuteczną metodą wykrywania tych zmian jest technika termowizyjna. Umożliwia ona obserwację rozkładu temperatury na znacznych obszarach i lokalizację obszarów gdzie zmiany temperatury mogą świadczyć o powstającym problemie. Eliminacja problemu na tym etapie jego rozwoju generuje tylko koszty związane z badaniem, zaniedbanie może skutkować nieporównywalnie większymi stratami, związanymi z wysokimi kosztami remontów, zakupem nowych urządzeń czy instalacji oraz utraconymi zyskami.

 

 

Tego typu diagnozowanie ma szczególne zastosowanie w takich dziedzinach jak:

 

    energetyka cieplna:

gdzie cała instalacja stanowi wielki generator ciepła o wysokich parametrach. Wystąpienie niewielkiej nieciągłości izolacji powoduje znaczne straty energii (izolacje rurociągów) lub straty związane z remontami urządzeń i utraconymi korzyściami (izolacje kotłów, kominów). Usunięcie awarii kotła lub komina to czasami kilkumiesięczny przestój.

 

    ciepłownictwo:

gdzie głównym problemem są straty ciepła spowodowane nieciągłością izolacji rurociągów. Również jest to doskonała metoda do wykrywania przecieków w instalacjach oraz lokalizacja ich przebiegu.

 

    elektroenergetyka:

wszędzie tam, gdzie występują łączenia przewodów energetycznych zarówno w instalacjach WN jak i NN. Zaniedbania, nieodpowiednia wentylacja urządzeń, nieregularna konserwacja, przeciążenia instalacji powodują w miejscach łączenia utlenianie materiałów, lokalny wzrost oporności, który prowadzi do wzrostu temperatury. Wzrost ten początkowo niezauważalny nierzadko skutkuje stopieniem instalacji i powstaniem pożaru. Okresowa kontrola termowizyjna szaf rozdzielczych instalacji (budynki mieszkalne, biurowce, zakłady produkcyjne) może na długo przed wystąpieniem awarii je ujawnić. Kontroli takiej, z tych samych powodów mogą być poddawane również linie oraz transformatory WN.

Przykłady


Złącze kablowe

 

Fazy obciążone równomiernie na poziomie około 95 A. Dopuszczalne ciągłe  obciążenie  instalacji wynosi 242 A. Złącze na fazie L2 wykazuje wyższą temperaturę o około 20,0⁰C od pozostałych złączy. Przyczyną wzrostu temperatury była wada złącza L2. W przypadku wzrostu obciążenia do wartości dopuszczalnej, temperatura złącza L2 przekroczyłaby znacznie dopuszczalną wartość temperatury pracy izolacji.

 

Zaciski kablowe w szafie rozdzielczej NN

Obciążenie faz L1, L2, L3 wynosiło odpowiednio: 32 A, 28 A, 33 A. Wartość prądu w przewodzie N wynosiła 39 A. Zdjęcia termowizyjne pozwala wyciągnąć następujące wnioski:

1. w zacisku fazy L2 na skutek niewłaściwego kontaktu generowane jest ciepło, co widoczne jest poprzez spadek temperatury przewodu fazy w miarę oddalania się od  zacisku,

2. wysoka wartość natężenia prądu w przewodzie N jest wynikiem nieskompensowania mocy biernej w instalacji,

3. zacisk na przewodzie N na skutek niewłaściwego kontaktu generuje ciepło.

 

Transformator WN, wyjście

Obciążenie faz równomierne na poziomie około 480 A. Zaciski faz L1 i L2 generują temperaturę około 90,0⁰C, temperatura zacisku L3 przekracza temperaturę 95,0⁰C. Stosunkowo wysoką temperaturę posiada podstawa izolatora fazy L2 w stosunku do tych samych miejsc w izolatorach faz pozostałych. Taki stan połączeń ma oczywisty wpływ na bezpieczeństwo eksploatacji instalacji, ale również jest przyczyną strat energii. W tych miejscach bezproduktywnie energia elektryczna zamieniana jest na energię cieplną. Moc takiej „grzałki” można oszacować  na kilkanaście kVA.

 

Transformator WN, zasilanie

Obciążenie każdej fazy na wyjściu z transformatora wynosiło około 650 A. Widoczna na zdjęciu termowizyjnym znaczna różnica temperatur pomiędzy zaciskiem L2 i pozostałymi zaciskami na zasilaniu transformatora. Maksymalna wartość temperatury zacisku L2 wynosi około 60,0⁰C, temperatury pozostałych zacisków zasilających są około 30,0⁰C niższe. Widoczne na drugim planie zdjęcia szyny po stronie wtórnej transformatora wykazują również zróżnicowaną temperaturę. Maksymalna wartość temperatury dla fazy L3 na zacisku wynosi około 70,0⁰C.

Z analizy danych Komendy Głównej Państwowej Straży Pożarnej z lat 2000 - 2010 wynika, że średnio miesięcznie 488 pożarów było wynikiem wad instalacji i urządzeń elektrycznych. Z wymienionej liczby pożarów wyłączone zostały pożary spowodowane wadliwym użytkowaniem elektrycznych urządzeń grzewczych oraz elektrycznością statyczną. Inaczej, około 16 pożarów dziennie wydarzało się w wymienionych latach z przyczyn opisywanych powyżej. Więcej informacji na temat związku termowizji z bezpieczeństwem pożarowym w artykule miesięcznika Elektro Info nr 10/2012

http://www.elektro.info.pl/artykul/id5764,termowizja-a-bezpieczenstwo-pozarowe

 

 

 


Rozkład temperatur pracujących elementów maszyn.

Istnieje również obszar, gdzie metoda termowizji znajduje zastosowanie, a obszar ten trudno jest jednoznacznie przyporządkować do jakiejś dziedziny przemysłu. Obszarem tym są wszelkiego rodzaju napędy gdzie stosowane są łożyska toczne. Wartość łożysk w większości wypadków jest znikoma, natomiast straty jakie mogą powstać z powodu ich uszkodzeń, wielokrotnie przekraczają ich wartość.

 

 

Z danych statystycznych wynika, że około 66% uszkodzeń łożysk tocznych jest wynikiem niewłaściwej eksploatacji, w tym około 50% to niewłaściwe smarowanie, a 16% stanowią błędy popełnione przy montażu. W obu przypadkach symptomami uszkodzenia łożyska jest wzrost jego temperatury. Wykrycie nieznacznego wzrostu temperatury i odpowiednio szybka reakcja możliwa jest tylko przy zastosowaniu kamer termowizyjnych.

 

Opisane powyżej zastosowania termowizji dotyczyły przypadków eksploatacji urządzeń bądź instalacji. Istnieje również inny obszar zastosowania tego rodzaju technologii związany z eksploatacją, a mianowicie kontrola wykonania prac remontowych i naprawczych urządzeń i instalacji. W wielu przypadkach natychmiastowa diagnoza po zakończeniu prac może skutkować znacznymi korzyściami ekonomicznymi dla obu stron – zleceniodawcy i wykonawcy.

 

 

Zalety badań termowizyjnych:

  1. natychmiastowy wynik,
  2. badania są nieniszczące,
  3. umożliwiają planowanie prac remontowych,
  4. umożliwiają ograniczenie kosztów eksploatacji urządzeń i instalacji,
  5. wykonywane są w trakcie eksploatacji urządzeń i instalacji,
  6. pozwalają na wcześniejsze zdiagnozowanie zagrożeń i uniknięcia znacznych strat.

 

© Copyrights by Pracownia Pomiarów Energetycznych i Termowizyjnych - Krzysztof Kruszewski - All rights reserved! strona www: Dreamstorm.pl
system: DreamCMS