کاربرد فناوری ترموگرافی در شناسایی عیوب و پیشگیری از خرابی تجهیزات الکتریکی

کاربرد فناوری ترموگرافی در شناسایی عیوب و پیشگیری از خرابی تجهیزات الکتریکی

چکیده

تجهیزات الکتریکی در طول زمان و در اثر عبور جریان، شرایط محیطی، افزایش بار و فرسودگی قطعات ممکن است دچار افزایش دما و تغییرات حرارتی غیرعادی شوند. این تغییرات در بسیاری از موارد می توانند نشانه ای از وجود عیب در سیستم باشند. فناوری ترموگرافی مادون قرمز یکی از روش های نوین پایش وضعیت تجهیزات است که امکان بررسی توزیع دمای سطح اجسام را بدون تماس مستقیم فراهم می کند.

استفاده از این فناوری در بازرسی تابلوهای برق، اتصالات، ترانسفورماتورها و تجهیزات صنعتی می تواند به شناسایی زودهنگام برخی عیوب حرارتی و برنامه ریزی بهتر برای تعمیرات کمک کند. در این یادداشت، اصول ترموگرافی، کاربردهای آن در صنعت برق و محدودیت های این روش بررسی می شود.

کلیدواژه ها: ترموگرافی، تصویربرداری مادون قرمز، تجهیزات الکتریکی، تعمیرات پیشگیرانه، پایش وضعیت، عیب یابی حرارتی.

۱. مقدمه

نگهداری صحیح تجهیزات الکتریکی یکی از عوامل مهم در افزایش عمر مفید و کاهش هزینه های بهره برداری سیستم های صنعتی است. بسیاری از خرابی های الکتریکی پیش از وقوع کامل، با تغییراتی در وضعیت حرارتی تجهیزات همراه هستند.

افزایش مقاومت در محل اتصالات، توزیع نامتعادل بار، ضعف در تماس الکتریکی و برخی مشکلات داخلی تجهیزات می توانند موجب ایجاد نقاط داغ شوند.

ترموگرافی به عنوان یک روش غیرمخرب، امکان مشاهده و بررسی این تغییرات را فراهم می کند.

۲. آشنایی با فناوری ترموگرافی

ترموگرافی مادون قرمز روشی برای دریافت و تحلیل انرژی تابشی حرارتی اجسام است. دوربین های حرارتی با دریافت تابش مادون قرمز، تصویری ایجاد می کنند که در آن تفاوت های دمایی بخش های مختلف سطح قابل مشاهده است.

در این تصاویر، مناطق دارای دمای متفاوت با رنگ ها یا درجات روشنایی مختلف نمایش داده می شوند. البته رنگ تصویر به تنظیمات دستگاه وابسته است و به تنهایی معیار تشخیص قطعی خرابی نیست.

۳. کاربرد ترموگرافی در تجهیزات الکتریکی

یکی از مهم ترین زمینه های استفاده از دوربین های حرارتی، بررسی وضعیت تابلوهای برق و اتصالات الکتریکی است.

برخی از کاربردهای مهم عبارت اند از:

۳-۱. بررسی اتصالات الکتریکی

شل شدن اتصالات، خوردگی و افزایش مقاومت تماس می توانند موجب افزایش دمای موضعی شوند. بررسی حرارتی این نقاط می تواند به شناسایی محل های مشکوک کمک کند.

۳-۲. بازرسی تابلوهای برق

در تابلوهای توزیع، وجود اختلاف دمای غیرعادی میان فازها یا بخش های مشابه می تواند نشانه ای از وجود مشکل باشد. مقایسه شرایط کاری و میزان بار در این بررسی اهمیت زیادی دارد.

۳-۳. بررسی ترانسفورماتورها

ترموگرافی می تواند برای بررسی برخی ناهنجاری های حرارتی در سطح بیرونی ترانسفورماتورها، بوشینگ ها و اتصالات آن ها مورد استفاده قرار گیرد.

۳-۴. بررسی تجهیزات صنعتی

موتورها، ژنراتورها، تجهیزات تغذیه و سایر ماشین آلات الکتریکی نیز می توانند در برنامه های پایش حرارتی قرار گیرند.

۴. نقش ترموگرافی در تعمیرات پیشگیرانه

در روش های سنتی، گاهی عیب تجهیزات پس از کاهش عملکرد یا وقوع خرابی شناسایی می شود. اما پایش حرارتی این فرصت را فراهم می کند که برخی نشانه های اولیه مشکل پیش از تبدیل شدن به خرابی جدی بررسی شوند.

اجرای برنامه منظم بازرسی حرارتی می تواند مزایای زیر را داشته باشد:

• شناسایی زودهنگام ناهنجاری های حرارتی
• کاهش احتمال توقف ناخواسته تجهیزات
• اولویت بندی فعالیت های تعمیراتی
• افزایش آگاهی از وضعیت عملکرد تجهیزات
• کمک به مدیریت هزینه های نگهداری

۵. عوامل موثر بر دقت اندازه گیری

برای دستیابی به نتایج قابل اعتماد، صرفا داشتن دوربین حرارتی کافی نیست. عوامل متعددی بر دقت اندازه گیری تاثیر می گذارند.

از جمله این عوامل می توان به ضریب گسیلندگی سطح، دمای محیط، فاصله دوربین تا هدف، بازتاب حرارتی، میزان بار تجهیزات و شرایط اندازه گیری اشاره کرد.

همچنین مقایسه تصاویر ثبت شده در شرایط کاری مشابه می تواند در تشخیص تغییرات واقعی دما مفید باشد.

۶. محدودیت ها و ملاحظات اجرایی

ترموگرافی نمی تواند تمام عیوب داخلی تجهیزات را شناسایی کند و نتایج آن باید در کنار سایر روش های بازرسی و آزمون تحلیل شوند.

برای مثال، دمای بالای یک اتصال لزوما به معنای خرابی قطعی نیست و ممکن است تحت تاثیر شرایط بار یا ویژگی های سطح قرار گرفته باشد.

از سوی دیگر، بازرسی تجهیزات برق دار باید صرفا توسط افراد دارای صلاحیت و مطابق دستورالعمل های ایمنی انجام شود. تصویربرداری حرارتی جایگزین آزمون های تخصصی یا بررسی فیزیکی تجهیزات نیست.

۷. نتیجه گیری

فناوری ترموگرافی یکی از ابزارهای ارزشمند در پایش وضعیت تجهیزات الکتریکی است. این فناوری با فراهم کردن امکان مشاهده تغییرات حرارتی بدون تماس مستقیم، می تواند به شناسایی برخی عیوب، بهبود برنامه ریزی تعمیرات و افزایش قابلیت اطمینان تجهیزات کمک کند.

با این حال، تفسیر صحیح تصاویر حرارتی به دانش فنی، شناخت شرایط کاری تجهیزات و رعایت اصول اندازه گیری وابسته است. ترکیب ترموگرافی با سایر روش های پایش وضعیت می تواند رویکرد موثرتری برای نگهداری تجهیزات الکتریکی ایجاد کند.

منابع

۱. ISO 18434-1:2008, Condition Monitoring and Diagnostics of Machines – Thermography – General Procedures.

۲. ISO 18434-2:2019, Condition Monitoring and Diagnostics of Machine Systems – Thermography – Image Interpretation and Diagnostics.