Phân tích hệ thống cơ khí bằng máy ảnh hồng ngoại (Infrared Thermography)

Thanh Sơn biên dịch, bản quyền thuộc về baoduongcokhi.com

GIỚI THIỆU

Hình ảnh nhiệt hồng ngoại là một công cụ giám sát tình trạng tuyệt vời để hỗ trợ giảm chi phí bảo trì thiết bị cơ khí. 

Kỹ thuật này cho phép theo dõi nhiệt độ và các dạng nhiệt trong khi thiết bị đang vận hành dưới chế độ đầy tải. 

Hầu hết, các thiết bị cơ khí đều có giới hạn nhiệt độ hoạt động cho phép, có thể được sử dụng làm hướng dẫn. 

Không giống như nhiều phương pháp thử nghiệm khác, Hình ảnh nhiệt hồng ngoại có thể được sử dụng trên nhiều loại thiết bị bao gồm máy bơm, động cơ điện, gối đỡ, puly, quạt, băng tải, vân vân.

Chúng tôi sẽ giải thích các lợi ích của ảnh nhiệt hồng ngoại như một công cụ giám sát tình trạng hệ thống cơ khí của nhà máy.

Chúng tôi sẽ nêu bật một vài công dụng của ảnh nhiệt hồng ngoại khi áp dụng vào phân tích thiết bị cơ khí.

Ảnh nhiệt hồng ngoại là một kỹ thuật điện tử theo đúng nghĩa đen cho phép chúng ta nhìn thấy năng lượng nhiệt. 

Với điều này nhân viên bảo trì nhà máy nhận thấy ảnh nhiệt hồng ngoại là một trong những công cụ giám sát tình trạng linh hoạt nhất có hiệu quả hiện nay. 

Ảnh nhiệt hồng ngoại tăng cường khả năng của một nhà máy để dự đoán hỏng hóc thiết bị và kế hoạch khắc phục trước khi hư hỏng thiết bị, hoặc gây thương tích  hay phải ngừng hoạt động thường rất tốn kém.

TẠI SAO ẢNH NHIỆT HỒNG NGOẠI CÓ TÁC DỤNG?

Tất cả các hệ thống cơ khí tạo ra năng lượng nhiệt trong hoạt động bình thường, cho phép hình ảnh nhiệt hồng ngoại để đánh giá tình trạng hoạt động của chúng.

Một trong những vấn đề lớn nhất trong các hệ thống cơ khí là nhiệt độ quá mức;

 nhiệt quá mức này có thể được tạo ra bởi ma sát, làm mát kém, mất mát vật liệu hoặc tắc nghẽn. ma sát lớn có thể được gây ra mài mòn, lệch tâm, dầu bôi trơn quá nhiều hoặc quá ít.

Vì hầu hết thiết bị hoặc các quá trình được thiết kế để loại bỏ năng lượng nhiệt trong hoạt động bình thường, chỉ cần xác định một ảnh nhiệt, không có nghĩa là một vấn đề đã được chỉ ra. Các máy chụp ảnh nhiệt phải hiểu về các bộ phận cơ khí được đánh giá.

Khi một tín hiệu nhiệt bình thường thu được và hiểu rõ, bất kỳ độ lệch từ tín hiệu bình thường này, sẽ cung cấp bằng chứng của một vấn đề nghi ngờ đang phát triển.

Trong các ứng dụng cơ khí, Chụp ảnh nhiệt bằng tia hồng ngoại hữu ích hơn để xác định khu vực có vấn đề hơn là chỉ ra nguyên nhân gốc rễ của hiện tượng quá nhiệt. 

Nhiệt thường được tạo ra trong một bộ phận mà máy ảnh không thể nhìn thấy trực tiếp. 

Nhiệt đó phải dẫn truyền qua vật liệu và thể hiện trên bề mặt của vật thể để máy ảnh hồng ngoại có thể cảm nhận được. 

Các thiết bị khác như phân tích rung động, phân tích dầu và siêu âm có thể được sử dụng để xác định thêm vấn đề thực sự nằm ở đâu.

Chúng ta hãy xem xét một số ứng dụng và những lợi ích thu được từ việc ứng dụng với ảnh Nhiệt Hồng ngoại.

CÁC ỨNG DỤNG ẢNH NHIỆT

Xem tiếp bài viết qua video sau đây:

 

CÁC ỨNG DỤNG ẢNH NHIỆT

ỨNG DỤNG	TÌNH TRẠNG ĐƯỢC PHÁT HIỆN
Truyền động / Băng tải, Gối đỡ, Khớp nối, Bánh răng, Dây đai truyền động, Puly, Trục	ổ đỡ hoặc con lăn quá nóng, lệch tâm trục của puly hoặc khớp nối, hư hỏng do bôi trơn áp suất không ổn định.
Động cơ	Quá nhiệt của các cuộn dây và ổ trục, tắc nghẽn đường dẫn làm mát, ma sát, giảm chấn, biến dạng vật liệu, vấn đề về tiếp xúc chổi than, rôto.
Máy bơm / Máy nén / Quạt / Máy thổi	Ổ đỡ quá nóng, nhiệt độ đầu đẩy máy nén cao, nhiệt độ dầu cao và van bị hỏng hoặc bị lỗi.
Động cơ đốt trong	Sự cố van hoặc kim phun, ống tản nhiệt và bộ làm mát dầu bị tắc. Phân phối nhiệt, nhiệt độ đầu vào hoặc đầu ra của bộ tản nhiệt cao.
Thiết bị hạng nặng - Lốp, Vòng bi, Phanh, Thủy lực, Lò nung, Máy nghiền bi, Máy giấy	Phanh quá nóng, lốp xe, vòng bi, puly, bánh răng, lệch tâm bánh răng hoặc puly, và tắc nghẽn trong hệ thống thủy lực.
Tuabin truyền động cơ khí và máy phát điện tuabin nhỏ, tuabin khí, ống xả	Nhiệt độ dầu bôi trơn cao, nhiệt độ ổ đỡ cao, van điều khiển dừng bị lỗi, nhiệt độ kim loại không đồng đều, phớt làm kín trục bị rò rỉ, điều kiện đốt cháy của buồng đốt tuabin khí, bao gồm cả sự suy giảm trong buồng đốt, ống  truyền lửa.
Lò gia nhiệt, Lò nung, lò nung quay, Đường ống	Vị trí và mức độ nghiêm trọng của lớp cách nhiệt bị hư hỏng, vị trí rò rỉ hơi trong đường ống được bảo ôn.
Van: Van ngắt, Van xả áp, Bẫy hơi	Rò rỉ, tắc nghẽn.

HỖ TRỢ KHẮC PHỤC SỰ CỐ

Ảnh nhiệt hồng ngoại chắc chắn phải là một trong những công cụ được chọn để kiểm tra động cơ điện và thiết bị quay. Kiểm tra ảnh nhiệt có thể giúp các kỹ thuật viên sử dụng các công cụ khác hiệu quả hơn, chẳng hạn như phân tích rung động. Nếu tìm thấy sự bất thường về nhiệt, thì các công cụ khác có thể được sử dụng để giúp khoanh vùng nguyên nhân của sự cố.

ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ MÁY PHÁT ĐIỆN

Khi xem xét động cơ điện và máy phát điện, nhiệt độ hoạt động và các mẫu ảnh nhiệt có thể là một chìa khóa có giá trị trong một chương trình bảo trì dự đoán. 

Tất cả các động cơ có một ảnh nhiệt bình thường cũng như cho nhiệt độ hoạt động tối đa. 

Nhiệt độ này thường được ghi trên bảng tên của động cơ và thường được coi là một sự gia tăng nhiệt độ so với nhiệt độ không khí xung quanh. 

Hầu hết các động cơ được thiết kế để hoạt động ở nhiệt độ môi trường không vượt quá 40 độ C.

Điều kiện như lưu lượng không khí không đủ, phóng điện cục bộ, chênh lệch điện áp, hư ổ đỡ, hư cách điện và sự xuống cấp trong rotor hoặc stato có thể được xác định với một chương trình giám sát ảnh nhiệt hồng ngoại. 

Mẫu ảnh nhiệt bất thường cũng có thể xác định lệch tâm ở khớp nối trục khi những thiết bị này được sử dụng kết hợp với động cơ.

Xem anh sau đây, ta thấy: Khi so sánh hai động cơ này, các kiểu nhiệt tương tự nhau nhưng có sự gia tăng nhiệt độ quá mức rõ rệt trên động cơ ở bên trái.

Nghe đầy đủ bài viết:

Nghe thêm bài khác bằng cách Đăng ký kênh Podcast của Bảo Dưỡng Cơ Khí

Nghe Podcast bảo dưỡng cơ khí trên các Apps sau trên App Store/Google Play:

      

Dây đai VÀ Puly

Dây đai và puly là những ứng cử viên sáng giá để kiểm tra ảnh nhiệt hồng ngoại. Sự tác động của puly và dây đai tạo ra ma sát khi dây đai tiếp xúc và sau đó rời khỏi bề mặt puly. 

Ngoài ra, sự căng và nén liên tục của dây đai gây ra ma sát bên trong. 

Cả hai quá trình này dẫn đến nhiệt được tạo ra có thể được nhìn thấy bằng máy ảnh nhiệt hồng ngoại. So sánh các kiểu nhiệt của một số hệ thống dây đai puly có thể cung cấp manh mối cho hoạt động không phù hợp.

Sự phân bố nhiệt độ trên bánh puly phải đồng đều nếu mọi thứ đang hoạt động như dự định. 

Trong một trường hợp được ghi nhận về việc bố trí các puly với nhiều dây đai, một số dây đai được phát hiện đang chạy nóng hơn những dây đai khác.

Các dây đai được thay thế mà không có cải thiện trong việc phân bố nhiệt. 

Rõ ràng là có gì đó không ổn. Puly dường như không bị mòn, nhưng nó đã được thay thế để xem liệu sự nóng lên không đồng đều có biến mất hay không. 

Trước sự ngạc nhiên của mọi người, sự phân bố nhiệt không đồng đều vẫn còn. 

Tại thời điểm này, một số người đã đặt câu hỏi về dữ liệu ảnh Nhiệt Hồng ngoại!

Các tổ hợp ổ đỡ và puly như thế này có thể được khảo sát bằng ảnh nhiệt hồng ngoại.

Kiểm tra độ rung xác nhận có điều gì đó không ổn. 

Dữ liệu thử nghiệm cho thấy tốc độ quạt đang giảm so với tốc độ động cơ trong một khoảng thời gian. 

Điều này có nghĩa là các dây đai đã bị trượt. 

Tại thời điểm này, tất cả các vật tư dự phòng đã lấy ra và kiểm tra cẩn thận. 

Sau đó, người ta đưa ra giả thuyết rằng những dây đai có thể không phải từ một bộ phù hợp. 

Sau khi kiểm tra với nhân viên giữ kho vật tư, người ta xác định rằng những dây đai này đã không được cất giữ và bảo quản như một bộ phù hợp. Một bộ dây đai khác đã được mua và lắp vào hệ thống puly, và ảnh nhiệt hồng ngoại cho thấy sự phân bố nhiệt đồng đều tốt.

 Đây là một ví dụ trong đó ảnh Nhiệt Hồng ngoại được sử dụng với các thiết bị đo đạc khác và sự kiên trì của các nhân viên điều tra hư hỏng đã thúc đẩy quá trình kiểm tra để giải quyết vấn đề một cách chính xác và thỏa đáng.

CUNG CẤP BẰNG CHỨNG VỀ VÒNG BI LẮP ĐẶT ĐÚNG CÁCH

Các vấn đề về vòng bi thường được tìm thấy bằng cách so sánh nhiệt độ bề mặt; 

so sánh vòng bi này với vòng bi khác làm việc trong các điều kiện tương tự. 

Các điều kiện quá nhiệt được ghi lại dưới dạng các điểm nóng trong máy ảnh nhiệt hồng ngoại và thường được tìm thấy khi so sánh thiết bị này với thiết bị khác.

Xem ảnh nhiệt của Máy bơm kết hợp động cơ trục đứng hiển thị nhiệt độ cao trong vòng bi chặn phía dưới.

Một nhà máy ô tô liên tục gặp sự cố với một số tổ hợp động cơ và máy bơm của họ. 

Vòng bi của máy bơm liên tục bị hỏng. 

Một cuộc kiểm tra hình ảnh nhiệt hồng ngoại đã xác nhận rằng vòng bi chặn phía dưới thực sự nóng hơn các vòng bi khác trong máy bơm. 

Điều tra sâu hơn cho thấy tổ hợp động cơ - máy bơm này được thiết kế để hoạt động ở vị trí nằm ngang. Để tiết kiệm diện tích sàn, máy bơm được lắp thẳng đứng bên dưới động cơ. 

Kết quả là vòng bi chặn dưới bị quá tải dẫn đến hỏng sớm. 

Một sự cố như thế này tiêu tốn hơn 15.000 đô la để sửa chữa, chưa kể thời gian sản xuất bị mất (ở nhà máy này, chi phí cơ hội là 30.000 đô la mỗi phút và chi phí lao động hơn 600 đô la mỗi phút.

GIẢM CHI PHÍ VẬN HÀNH - Đường ống và van bị rò rỉ hoặc bị tắc nghẽn 

Bẫy HƠI (steam trap)

Hơi nước là một cách hiệu quả để vận chuyển nhiệt năng. Nhiệt lượng cần thiết để biến nước thành hơi nước là vô cùng lớn. 

Điều này có nghĩa là một lượng lớn năng lượng nhiệt có thể được vận chuyển với sự chênh lệch nhiệt độ với môi trường ở mức nhỏ nhất, thì lúc đó hao phí năng lượng và chi phí bảo ôn cách nhiệt sẽ thấp hơn.

Khi hơi nước đến vị trí cần nhiệt năng, nó sẽ ngưng tụ, do đó giải phóng nhiệt lớn mà nó mang theo. Nước ngưng được tạo thành bởi quá trình này phải được loại bỏ bởi hệ thống hơi nước và quay trở lại nồi hơi, nơi nó được biến trở lại thành hơi và chu trình sẽ được lặp lại.

Bẫy hơi thực hiện chức năng gì; để giữ hơi nước trở lại hệ thống trong khi cho phép các chất khí và nước ngưng tụ đi qua. Điều này cho phép thu được nhiều năng lượng hơn từ hơi nước, do đó nâng cao hiệu suất tổng thể của hệ thống hơi nước.

Trong hai bức ảnh nhiệt chụp bẫy hơi này, bức ảnh nhiệt hồng ngoại ở bên trái cho thấy điểm rò rỉ.

Bẫy hơi, giống như bất kỳ thiết bị cơ khí nào, cuối cùng đều hỏng. Hầu hết được thiết kế luôn ở vị trí mở khi lỗi, để duy trì hoạt động của hệ thống hơi nước. ở vị trí mở khi lỗi, chúng sẽ cho hơi nước đi qua. Điều này tiêu tốn năng lượng mà bẫy hơi đã được lắp đặt để bảo vệ.

 Đôi khi, bẫy hơi ở vị trí đóng khi lỗi. Điều này làm cho nước ngưng đọng lại trong hệ thống hơi nước và có thể gây ra những hậu quả tai hại.

Hình ảnh nhiệt có thể nhìn thấy của bẫy hơi ở vị trí đóng khi lỗi.

Chụp ảnh nhiệt hồng ngoại được thực hiện đúng cách, có thể xác định các bẫy hơi đang xả hơi nước, cũng như các bẫy hơi có thể ở vị trí đóng khi lỗi. 

Bẫy hơi đôi khi được đặt ở những khu vực không thuận tiện, nơi chúng khó tiếp cận bằng các công nghệ kiểm tra không phá hủy khác. Thực tế này làm cho việc chẩn đoán bẫy bằng ảnh nhiệt trở nên đặc biệt hữu ích.

Một nhà máy lọc dầu xác định 14% bẫy hơi của họ bị trục trặc. Bằng cách thay thế hoặc sửa chữa những chiếc bẫy hơi này, họ đã tiết kiệm được khoảng 600.000 đô la mỗi năm.

Lò nung & bê tông chịu nhiệt

Vật liệu chịu lửa về cơ bản là chất cách nhiệt ở nhiệt độ cao. Chúng thường là một loại vật liệu gốm phi kim loại và thường được cung cấp ở dạng gạch. Vật liệu chịu lửa được sử dụng bên trong lò nung, lò đốt, nồi hơi, bể chứa nóng và các thiết bị khác tạo ra hoặc chứa nhiệt độ cực nóng.

Sử dụng hình ảnh nhiệt hồng ngoại để kiểm tra vật liệu chịu lửa bắt đầu với giả định rằng nhiệt độ đồng nhất bên trong lò sẽ dẫn đến sự ấm lên đồng đều của bên ngoài khi nhiệt được truyền đến thành lò.

Một lò lý tưởng sẽ có nhiệt độ hoàn toàn đồng nhất trên bề mặt bên ngoài của nó. Nếu một vết nứt, hoặc các tình trạng khiếm khuyết khác tồn tại trong môi trường cách nhiệt, bề mặt bên ngoài sẽ tăng nhiệt độ tỷ lệ thuận với vị trí chính xác của khuyết tật. Do đó, khuyết tật sẽ rõ ràng dựa trên sự dẫn nhiệt không đồng đều vào bề mặt bên ngoài. Nếu vỏ kim loại bên ngoài bị đe dọa hoặc có thể tồn tại nguy cơ mất an toàn, thì việc đo nhiệt độ của các khu vực nóng trở nên quan trọng.

Lò nung (Rotary kiln)

Trong sản xuất xi măng, các nguyên liệu thô được nghiền với nhau, hỗn hợp này được nung nóng cho đến khi kết dính thành clinke, và clinke được nghiền thành bột mịn. 

Việc gia nhiệt thường được thực hiện trong các lò quay trông giống như những đường ống quay khổng lồ, đôi khi dài hàng trăm feet.

Lò hơi nghiêng so với phương ngang, và nguyên liệu thô được đưa vào ở đầu trên, dưới dạng bột đá khô hoặc dạng bột nhão ướt bao gồm đá và nước. 

Khi vật liệu thô đi xuống qua lò nung, nó được làm khô và đốt nóng bởi các khí nóng từ ngọn lửa ở đầu dưới. 

Sau khi ra khỏi lò nung, clinke được làm nguội nhanh chóng và nghiền nhỏ, sau đó được chuyển tải bằng máy thổi khí đến máy đóng gói hoặc silo bảo quản.

Các hình ảnh nhiệt cho thấy hư hỏng gạch chịu lửa trong lò nung vôi này.

Lớp gạch chịu lửa ở cuối lò cũng bị mòn và phải được thay thế. Nếu không, lớp vỏ thép có thể quá nóng và hỏng.

Hình ảnh nhiệt hồng ngoại rất thích hợp để xác định vị trí và đo nhiệt độ của các khu vực mà gạch chịu lửa bị hỏng. 

Theo dõi liên tục cho phép người vận hành lò tối đa hóa khoảng thời gian có thể hoạt động cho đến khi cần thiết phải ngừng máy để sửa chữa gạch chịu lửa.

NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA quạt gió trong dây chuyền công nghệ

Hệ thống quạt gió có thể được sử dụng để di chuyển vật liệu trên đường ống từ quá trình này hoặc vị trí khác.

 Một ví dụ có thể là một hệ thống cung cấp than cám đến lò hơi. 

Tình trạng của đường ống và quá trình công nghệ thường có thể được theo dõi bằng máy ảnh nhiệt hồng ngoại.

 Sự tích tụ của các mảnh vụn sản phẩm trong đường ống thường sẽ hiển thị dưới dạng chênh lệch nhiệt độ trong một phần của đường ống. 

Sau khi phần tích tụ đã được loại bỏ, ảnh Nhiệt Hồng ngoại có thể được sử dụng để xác minh rằng công việc đã được hoàn thành tốt hay chưa.

Có thể thấy rõ sự tích tụ sản phẩm là vùng lạnh dưới đáy đường ống.

Related Posts by Categories