Zustandsüberwachung

Fehlstellen erkennen

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Es ist äußerst schwierig, die Kosten zu beziffern, die durch den Ausfall von Geräten und Anlagen entstehen, ganz gleich ob es sich um eine unterbrochene elektrische Verbindung in einem Schaltkasten oder einen überhitzten Motor in einer Produktionsanlage handelt. Fast noch schwieriger ist es, die Vorteile vorbeugender Wartungsprogramme in Zahlen zu fassen. Aber wenn immer mehr Unternehmen von enormen Einnahmeverlusten aufgrund außerplanmäßiger Anlagenstillstände und damit verbundener Probleme der Produktionsqualität berichten, kann kein Zweifel mehr an der Notwendigkeit für die Instandhaltung der Anlage bestehen.

Eine Wartungstechnik, die sich ständig steigender Popularität innerhalb unterschiedlichster Industriezweige erfreut, ist die Infrarot-Thermographie.

Da sie eine berührungsfreie Temperaturmeßtechnik ist, können Unternehmen mit ihrer Hilfe potentielle Fehlstellen verschiedenster Art ausfindig machen, ohne dafür die Produktion anhalten zu müssen. Ein gut abgestimmtes und sorgfältig geplantes Wartungsprogramm unter Einsatz thermographischer Inspektionstechniken kann einem Unternehmen noch viele weitere Vorteile verschaffen. Die Infrarot-Thermographie wird nicht nur helfen, außerplanmäßige Anlagenstillstände zu vermeiden, sie wird außerdem die Produktivität steigern und überhöhte Energie-kosten reduzieren. Häufig kann sie auch zu geringeren Versicherungsprämien führen. Mit regelmäßigen Wartungsinspektionen optimiert die Infrarot-Thermographie die Verfügbarkeit der Anlagen, entdeckt poten-tielle Fehlstellen und ermöglicht die Durchführung von Reparaturen zu einem für alle passenden Zeitpunkt. Langfristig werden es die Unternehmen und Investoren mit zusätzlichem Vertrauen in die Zuverlässigkeit der Anlagen danken. Ein weiteres Ergebnis der Thermographie ist eine größere Anlagen-sicherheit. Neben der Aufdeckung latenter Designfehler von Produkten stellt sie auch eine sinnvolle Investition für die Überwachung gefährlicher Produktionsprozesse dar.
Elektrische Anwendungen
Eine Infrarotinspektion elektrischer Anlagen zeigt Fehler auf, die durch das Verhältnis von Strom zu Widerstand entstehen. Eine heiße Stelle in einer elektrischen Schaltung resultiert normalerweise aus einer losen, oxidierten oder korrodierten Verbindung oder aus einer Fehlfunktion des Bauelementes selbst. Zu den typischen Anwendungsbereichen für Infrarotinspektionen gehören Hochspannungsleitungen, Zwischenstationen, Transformatoren, Thyristorenbänke, Netzbetriebsgeräte, Schalter, Sicherungen, Leistungstrenner, Steuerungsgeräte, Motoren und Motorsteuerungszentralen. Die an der Stelle mit erhöhtem Widerstand erzeugte Wärme wird mit dem benachbarten Leiter und Luft weggeführt. Wenn dieser Fall eintritt, zeigt das Thermogramm einen heißen Bereich an der Verbindung und mit zunehmender Entfernung eine graduelle Verringerung der Temperatur. Die Infrarottechnik kann weiterhin für vorbeugende Wartung bei Anwendungen eingesetzt werden, in denen der Widerstand relativ konstant ist, wie etwa bei festen elektrischen Verbindungen. Hier wird eine unerwartete Zunahme der Last den Temperaturunterschied proportional ansteigen lassen, entsprechend der umgesetzten Leistung.
Um optimale Ergebnisse aus einer thermographischen Inspektion zu erhalten, empfiehlt es sich im allgemeinen, die elektrischen Systeme zu scannen, wenn die Last über 40 % liegt und nachdem die Anlage zumindest eine Stunde in Betrieb war.
Mechanische Anwendungen
Mechanische Anwendungen für die Thermographie liegen normalerweise im Bereich drehender Maschinen. Erhöhte Tempera-turen können entstehen durch Reibung aufgrund defekter Lager, ungeeigneter Schmierung, fehlerhafter Ausrichtung, falscher Verwendung und normalem Verschleiß.
Zu den Geräten und Anlagen, die mit Hilfe der Infrarot-Thermographie überprüft werden können, gehören Getriebe, Wellen, Kupplungen, Keilriemen, Riemenscheiben, Kettenantriebssysteme, Förderbänder, Druckluft-Kompressoren, Vakuumpumpen und Kupplungen. Die wesentliche Bedeutung solcher mechanischen Inspektionen liegt in der gewonnenen Zeit durch die Eingrenzung des Problembereichs und weniger in der exakten Angabe der Ursache für die Überhitzung. Andere Inspektionsmethoden wie Vibrationsanalyse oder Stoß-Impulsanalyse werden häufig eingesetzt, um die Ursache des Problems herauszufinden.
Bei einigen elektromechanischen Komponenten ist die Thermographie jedoch die einzige Inspektionstechnik, die eine Aussage darüber machen kann, ob Wartung oder Reparatur erforderlich sind. Ein Thermogramm könnte beispielsweise heiße Stellen auf den Bürsten eines Gleichstrommotors zeigen. Diese deuten auf schlechten Kontakt aufgrund ungleichmäßiger Abnutzung und legen das Feinschleifen des Kollektors nahe.
Feuerfeste Werkstoffe und Isolierungsanwendungen
Infrarot-Inspektionen von feuerfesten Werkstoffen und Isolierungsmaterialien gehen von der Annahme aus, wenn innerhalb ei-nes Behälters eine einheitliche Temperatur herrscht, die äußere Oberflächentemperatur direkt von der Wärmeleitung durch die Isolierung und die externe Begrenzung abhängt. Lokalisierte Feuchtigkeit in der Isolierung oder ungleichmäßige Abnutzung der feuer-festen Werkstoffe kann so als heiße Stelle identifiziert werden, da eine ungleichmäßige Wärmeleitung von der Innenseite des Behälters zur äußeren Oberfläche besteht. Eine Infrarot-Inspektion der feuerfesten Werkstoffe und der Isolierung kann für Schmelz- und Hochöfen, Wärmebehandlungsöfen, Brenn-öfen, Trockner, Drehrohröfen, Dampfkessel, Pfannen, heiße Lagerbehälter und isolierte Rohrleitungen von Interesse sein.
Die Infrarot-Thermographie kann auch verwendet werden, um den Wirkungsgrad industrieller Heizgeräte zu bestimmen. Dies geschieht durch die Messung der Energie, die in das Gerät hineingeht, und der Energie, die wieder herauskommt.
Diese Messungen können zur Optimierung des Wärmegleichgewichts eingesetzt werden, das von Faktoren beeinflußt wird wie beispielsweise der Häufigkeit, mit der der Behälter zum Beschicken und Entnehmen geöffnet und geschlossen wird, dem Vorhandensein offener Türen, dem Luftdurchsatz in der Behälterkammer und dem Verhältnis von Luft zu Kraftstoff.
Bei vielen Anwendungen wird eine thermische Karte der untersuchten Oberfläche zu einem Mosaik von Thermogrammen benachbarter Bereiche zusammengefügt. In den Anfängen der Thermographie war es erforderlich, dieselben Einstellungen der Instrumente während dieses Vorgangs beizubehalten, um einen Vergleich der einzelnen Segmente zu ermöglichen. Heute kann Thermographie-Software mehrere zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommene Thermogramme standardisieren.
Mit derselben Software ist der Vergleich aktueller Inspektionen mit länger zurückliegenden Daten als Teil einer Trendanalyse möglich. In ähnlicher Weise kann die für die Aufzeichnung der Bilder und Daten eingesetzte Kamera der Serie Thermovision 500 automatisch die beobachteten Temperaturpegel erneut berechnen, um Faktoren wie beispielsweise Änderungen der Umgebungstemperatur, Entfernung von der Kamera zum Objekt und den Emissionsgrad der Behälterwand zu kompensieren, wenn der Behälter beispielsweise seit der letzten Inspektion neu angestrichen wurde.
Als Voraussetzung für exakte Datenver-gleiche sollten Inspektionen durchgeführt werden, wenn die Außenseite des Behälters thermodynamisch stabil ist. Dies schließt die Inspektion von Behältern bei zyklischen Temperaturverhältnissen nicht aus, bedeutet aber, daß Inspektionen während eines Zyklus zum jeweils passenden Zeitpunkt durch-geführt werden müssen.
Heißdampfanlagen
Eine Infrarot-Inspektion kann bei der Lokalisierung von Leckagen in Dampfleitungen, bei Isolierungsfehlern an Dampfverteilungsleitungen und bei defekten Dampfabscheidern äußerst effektiv sein. Oberirdische Dampfleitungen können problemlos geprüft werden, da der Bediener unter dem Leitungsweg hergeht. Unterirdische Dampfleitungen sind etwas schwieriger zu untersuchen, da die Dichte des Oberflächenmaterials über der zugeschütteten Leitung die sich aufgrund von Leitungsdefekten ergebende Wärmeübertragung und ebenfalls daraus resultierende Temperaturunterschiede verringert. Solche Probleme lassen sich jedoch einfach in den Griff bekommen, da die Thermographie bei der Entdeckung von Leckagen in unterirdischen Fernwärmesystemen bereits häufig eingesetzt wird. Ein defekter Dampfabscheider läßt sich daran erkennen, daß kein meßbarer Temperaturabfall um Einlaß und Auslaß zu beobachten ist. Wenn heißer Dampf durch die Membran des Abscheiders dringt, arbeitet dieser nicht korrekt. Der die Inspektion Durchführende muß mit dem Typ der untersuchten Geräte vertraut sein, da einige Abscheider in regelmäßigen Abständen Kondensat ablassen, was die Inspektion während dieser Zeiten erschwert.
Weitere Informationen A QE 602
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