Дипломная (вкр): Тепловизионное обследование торгово-сервисного центра

Коэффициент теплового излучения . Температуры неокрашенных и неокисленных металлов трудно определить на тепловом изображении, поскольку они слабо испускают и сильно отражают излучение. Независимо от того, смотрим на тепловое изображение или производим радиометрическое измерение температуры, необходимо принимать во внимание данные факторы. Во многих тепловизорах можно произвести коррекцию как коэффициента излучения, так и температуры фона. Для многих материалов существуют таблицы значений коэффициентов теплового излучения (например, приложение 2). Хотя таблицы значений коэффициентов теплового излучения могут быть полезными для того, чтобы понять, как будет вести себя материал, в действительности при попытке учесть коэффициент излучения большинства поверхностей с низким коэффициентом излучения, ошибки могут быть недопустимо большими. Поверхности с низким коэффициентом излучения необходимо каким-то образом изменить, например, с помощью изоленты или краски, чтобы повысить их коэффициент излучения (степень черноты). Это сделает как интерпретацию, так и измерения точными и подходящими для практических задач.

Количество тепловой энергии излучаемой поверхностью, определяется тем, насколько эффективно поверхность испускает излучение. Большинство неметаллических материалов, таких как окрашенные поверхности или человеческая кожа, эффективно испускают излучение. Это означает, что с повышением температуры они испускают значительно больше энергии, как, например, горелка воздухонагревателя. Другие вещества, большинство неокрашенных и не сильно окисленных металлов, испускают тепловое излучение менее эффективно. При нагревании чистой металлической поверхности, количество тепловой энергии, испускаемой в виде излучения, возрастает незначительно, и трудно увидеть разницу между холодной и теплой металлической поверхностью, как с помощью глаз, так и с помощью тепловизионной системы. Чистые металлы обычно имеют низкий коэффициент излучения (низкая эффективность излучения). Коэффициент излучения  имеет значения от  до . Поверхность со значением коэффициента излучения , например, блестящая медная поверхность, испускает небольшой поток теплового излучения по сравнению с человеческой кожей, которая имеет коэффициент излучения равный .

Одна из трудностей использования тепловизоров состоит в том, что эти приборы отображают энергию, обычно невидимую человеческим глазом. Поверхности с низким коэффициентом излучения, такие, как металлы, не только плохо испускают излучение, они так же отражают излучение окружающих объектов. Если навести тепловизор на такую поверхность, то на изображении он покажет результат (рисунок 2.5), состоящий из суммы испущенного и отраженного инфракрасного излучения. Для того чтобы понять, что же отображается на приборе, термографист должен разобраться, какая часть энергии составляет собственное излучение, а какая часть - отраженное. На коэффициент излучения материала могут повлиять также другие факторы. Кроме типа материала, коэффициент излучения может изменяться в зависимости от состояния поверхности, температуры и длины волны. Значение коэффициента излучения объекта также может изменяться в зависимости от угла, под которым виден объект.

Рисунок 2.5 - Влияние коэффициент излучения на формирование термограммы

Не составляет труда узнать коэффициент излучения большинства материалов, которые не являются полированными металлами. Значения коэффициентов излучения многих веществ уже были измерены и их можно найти, как отмечено выше, в соответствующих таблицах. Значения коэффициентов излучения следует использовать только для справки. Поскольку точное значение коэффициента излучения материала может отличаться от табличных значений, опытные термографисты также должны понимать, как измерить действительное значение. Полости, впадины и отверстия испускают большее количество тепловой энергии, чем окружающие их поверхности. Это характерно также и для видимого света. Зрачок человеческого глаза является черным, поскольку он является полостью, и когда свет попадает туда, он поглощается. Если свет поглощается поверхностью, мы говорим, что она "черная". Научно установлено, что коэффициент излучения полости будет приближаться к величине , если она в глубину в семь раз больше, чем в ширину.

Диапазон измерения температур, , информирует о пределах температур, измеряемых и записываемых тепловизором.

Погрешность измерения температуры,  (), говорит о точности получаемых тепловых изображений инфракрасных измерительных приборов. При осмотре поверхностей с высоким коэффициентом излучения, имеющих средние температуры, в пределах разрешающей способности системы, погрешность измерения обычно составляет  или  от измеренного значения (но может изменяться в зависимости от модели тепловизора). Также, поскольку инфракрасные измерительные приборы не требуют контакта с измеряемым объектом, инфракрасная технология имеет значительную ценность благодаря повышению точности измерений. Поскольку измерение температуры основано на регистрации инфракрасного излучения, погрешность измерения температуры может увеличиться под воздействием следующих факторов: значения коэффициента излучения ниже ; изменения температуры порядка ; проведение измерений за пределами разрешающей способности системы (объект слишком маленький или находится слишком далеко); поля зрения.

Частота обновления кадров, , показывает сколько раз в секунду происходит обновление теплового изображения на дисплее прибора.

Размер объектива тепловизора играет роль в определении масштабов проводимых измерений (рисунок 2.6). Широкоугольные (стандартные) объективы (например, размером ) позволяют сделать снимок большого участка и получить быстрый обзор распределения температур измеряемого объекта. Для обследования мелких деталей и предметов, находящиеся на больших расстояниях, служит сменный телеобъектив (например, размером ).

Фокусировка экрана является обязательным условием получения качественных результатов тепловизионной съемки. При измерениях с помощью тепловизоров фокусировка на объекте может осуществляться тремя способами: вручную, посредством моторизированного фокуса или автофокуса.

Рисунок 2.6 - Поля зрения объективов для тепловизоров

Влияние окружающей среды. Ценность измерения температуры поверхности, даже выполненного с достаточной точностью, может значительно снизиться, если градиент температур между измеряемой поверхностью и внутренним источником теплоты является большим, например, как для внутренних неисправных контактных соединений в заполненном маслом электрооборудовании. Термографист просто не увидит на поверхности значительных перепадов температур при изменениях на внутренних контактных соединениях. На удивление, даже такие объекты, как болтовые контактные электрические соединения, часто имеют значительные градиенты температур, даже на небольших расстояниях. Поэтому при анализе тепловых изображений всегда необходимо тщательно выяснять, какими могут быть условия внутри. Похожее снижение ценности может происходить, когда внешнее влияние на поверхностные температуры значительно или неизвестно. Например, это может наблюдаться при обследовании кровли здания с небольшим уклоном для поиска проникновения влаги, при сильном ветре. Следы наличия влаги можно и не заметить, а характерные проявления часто исчезают. Влажные поверхности также могут дать неожиданные результаты при испарении или замерзании.

2.3 Типичные тепловые дефекты объекта контроля

Одним из основных путей экономии топливно-энергетических ресурсов является уменьшение тепловых потерь объектов контроля. Поэтому крайне важно с помощью инфракрасной диагностики установить участки, через которые проходит максимальное количество теплоты в единицу времени, т. е. тепловые дефекты, с целью их последующей ликвидации. Тепловидение играет важную роль при поиске неисправностей в работе коммерческих и промышленных систем. При ненормальном состоянии или поведении оборудовании зачастую возникают вопросы о его состоянии. Очевидными признаками могут быть значительные вибрации, звуки или показания температуры. При отсутствии видимых проявлений основную причину проблемы бывает трудно или невозможно разглядеть.

Тепловизионный контроль, благодаря своему неразрушающему воздействию, оперативности, наглядности и достоверности получаемых результатов, успел зарекомендовать себя как один из основных способов диагностики объектов контроля. Согласно рекомендациям [15], теплотехническая диагностика, куда также может входить тепловизионный контроль, включает в себя: обнаружение скрытых дефектов; определение частичных и общих тепловых потерь; определение (оценку) сопротивления теплопередаче оболочки.

Приборы тепловизионного наблюдения позволяют непосредственно выполнять первый этап теплотехнической диагностики и расчетным способом реализовывать два последующих этапа. В стандартный отчет по тепловизионной съемки, как правило, входит только первый из перечисленных пунктов. По требованию Заказчика отчет может дополнительно в себя включать два последних пункта с подробным описанием методик расчета.

Рассмотрим и проанализируем наиболее характерные тепловые дефекты (таблица 2.1), обнаруженные с помощью тепловизионной техники [14].

Таблица 2.1 - Характерные тепловые дефекты объекта контроля

3. Основные требования и правила проведения тепловизионного обследования строительного объекта

3.1 Общие данные по проведению тепловизионного обследования строительного объекта

Тепловизионное обследование зданий любого назначения подразумевает комплекс работ, требующих наличия квалифицированного персонала в лице Исполнителя и соответствующей базы измерительных приборов. Подрядчик данного профиля работ должен обладать навыками эксплуатации тепловизионного оборудования, знанием правил проведения тепловизионной съемки, умением выполнять обработку полученной информации. Итоговой частью тепловизионного мониторинга объекта контроля должен служить отчет о проделанной работе, своевременно предоставленный Заказчику [2].

К выполнению тепловизионного обследования объекта контроля допускается персонал специализированной организации не моложе 18 лет, имеющий высшее или среднее профессиональное образование. Организация должна иметь разрешение на проведение данных работ, а ее работник обязан предварительно пройти курс обучения, соответствующий профилю деятельности предприятия. Лица, не прошедшие обучение и проверку знаний, а также не имеющие соответствующего свидетельства, к выполнению работ не допускаются. Все работы по проведению тепловизионного обследования объекта контроля проводятся на основании договора, заключенного между Заказчиком (владельцем или ответственным лицом) и Исполнителем (предприятием, выполняющим на основании имеющихся разрешений тепловизионную съемку). В процессе заключения договора Исполнитель совместно с Заказчиком составляют календарный график проведения работ, в котором оговаривают конкретные сроки начала и окончания отдельных этапов предложенного объема работ. После решения всех финансовых и организационных вопросов между Заказчиком и Исполнителем, последний формирует группу работников, оснащенных необходимым измерительным оборудованием. По прибытии на объект обследования Исполнитель совместно с Заказчиком выполняет последовательно все этапы работ, прописанные в утвержденном договоре.

В договор на оказание услуг, заключенный между Исполнителем и Заказчиком, должны входить следующие разделы и пункты:

сведения об объекте обследования. Здесь могут быть указаны наименование и местоположение объекта обследования, конструкция элементов здания (наружных и внутренних стен, пола, перекрытий, покрытия и т. п.), его геометрические параметры (строительный объем, общая площадь, этажность и т. п.). Данный пункт важен тем, что с его помощью можно вычислить базовую стоимость тепловизионного обследования, оценить транспортные расходы, составить план проведения термографирования объекта контроля;

обязанности Исполнителя перед Заказчиком в случае заключения договора между сторонами. В данном пункте прописываются основные этапы проведения тепловизионного обследования здания; конкретизируются элементы строительного объекта, которые должны быть обследованы прибором тепловизионного контроля (наружная стена, стыки стен, система отопления, оконные блоки и т. п.). Обязательной частью данного пункта является форма и содержание отчета о проделанной Исполнителем работе.