A termográfia egyik nyilvánvaló alkalmazási területe a hőtechnikai berendezések ellenőrzése

Kazánok állapotellenőrzése infra hőméréssel és termográfiával

A műszaki diagnosztika egyik kiemelkedő képességű eszköze a termográfia, azaz a hőmérsékleti adatok képi feldolgozása. A hőképek elemzésével gyorsan felmérhető a berendezés állapota, a meghibásodások mértéke, kiterjedése. A termográfia egyik tipikus alkalmazása a tüzeléstechnikai berendezések állapotellenőrzése. 

Hibafeltárás és állapotfigyelés termográfiával

A termográfia hősugárzás detektálásán alapuló képalkotó mérési eljárás, amely különösen alkalmas hőtechnikai berendezések gyors állapotellenőrzésre, hibafeltárására. A kazánok hagyományosan kiemelt vagy kulcs szerepet töltöttek, töltenek be az ipari termelési folyamatokban, ezért nem csak veszélyes üzemük, de termelési értékük miatt is fontos szempont hibamentes működésük, állapotuk rendszeres ellenőrzése. Az időszakos, jogszabályok által előírt hatósági felülvizsgálatok a kazánok biztonságos üzemét hivatottak biztosítani, ugyanakkor mégsem tudják kizárni az üzem közben egyéb okokból bekövetkező károsodásokat. Ilyen ok lehet például a láng időszakos rossz beállítása, amely különösen kézi szabályozású kazánoknál fordulhat elő. Ez esetben a kazán lángcsövének hátsó samott szigetelése könnyen túlhevülhet, széttörhet, szigetelési képességének romlásával pedig akár a kazán elemei, szerkezete is sérülhetnek. Ez bizony már nem elhanyagolható veszélyforrás!
Egy hasonló károsodás bekövetkezését alapos hibaelemzés követte - az akkor teret hódító RCM alapelveinek első alkalmazásaként- , melynek egyik előírt intézkedése az időszakos állapotellenőrző vizsgálatok bevezetése volt.
 
Kazán rossz lángszabályozása miatt sérült a samott falazat és a környező acél szerkezet
1. ábra Kazán rossz lángszabályozása miatt sérült a hátsó samott falazat mintegy kétharmada és a környező acél szerkezet egy része gyakorlatilag elpárolgott. Termográfiával ezek a hibák időben jelezhetők, illetve a beállítás módosítható.
 
A károsodás valószínűsíthető oka volt, hogy az égő utolsó ellenőrző beállítása előtti időszakban a láng beállítását nem végezték el megfelelően. A rosszul beállított láng huzamos ideig nagy hőterhelést adott a falazatra és az acél szerkezetre, amely végül súlyos károsodást okozott. Az kazán szerkezetét érintő jelentősnek tekinthető károsodások és a fémszerkezet szükségszerűen nagyobb javítása miatt a kazánon nem tervezett hatósági ellenőrző vizsgálatot is végre kellett hajtani, mely egyrészt az állásidőt, másrészt a költségeket is növelte.
 
Az ezt követő több éves mérési sorozat alatt sikerült kialakítani olyan felülvizsgálati rendszert, mely egyrészt segített az üzemeltetés részére a lángbeállítás időszakos ellenőrzésében, másrészt időben jelezte az esetleges károsodás kiteljedését. Ezen túlmenően megfelelő eszköznek bizonyult a samott falazat kivitelezésének átvételi ellenőrzéséhez, garancia érvényesítéséhez.

Ellenőrzés egyszerű eszközökkel

Az első mérések egyszerű tapintó- és infra hőmérővel készültek. A kezdeti ellenőrzések szűkös technikai lehetőségeit nagymérvű elszántság pótolta, aminek eredménye egy-egy viszonlag részlehet hőtérképben öltött formát. Habár e vizsgálati módszernek számos gyenge pontja van, mégis megfelelő adatokat és diagnózist szolgáltatott egy-egy hiba megjelenésének kimutatásához, nagyobb mértékű károsodások elkerüléséhez.
 
Kazán hátsó falazatának hőtérképe infra- és tapintóhőmérő mérési eredményeiből
2. ábra Kazán hátsó falazat robbanóajtóinak hőtérképe infra- és tapintóhőmérő mérési eredményeiből. Egyszerű eszközökkel is lehet megfelelő állapotelemzést nyújtani. A 2.a ábrán a hiba észlelésekor felvett, a 2.b ábrán a bal falazat javítása utáni diagram.
 

Beüzemelés utáni átvétel termográfiás ellenőrzéssel

Egyik kazán karbantartás utáni ellenőrző felmérése során a kazán hátsó fordítókamrájánál elhelyezkedő robbanóajtó fedeleken rendellenesnek tűnő hőmérsékletkülönbség volt észlelhető. A 3. ábra két felső hőképe a bal alsó képen látható teljes hátfal bal-, illetve jobboldali robbanóajtó fedelekről készült. A jobb alsó képen megfigyelhető a hőálló festék elszíneződése a hozzávetőleg 40%-kal magasabb hőmérséklet miatt. A mérés során a kazán 85%-os teljesítmény mellett üzemelt, így a probléma egyik lehetséges oka, a túlterhelt állapot már ebből az információból kizárható volt. Ez az ok az aszimmetrikus hőmérsékleti eloszlás miatt is megkérdőjelezhetővé vált.
 
Kazán hátsó falának hőképe - rendellenesnek tűnő hőmérséklet-különbség
3. ábra Kazán hátsó falának hőképei a - rendellenesnek tűnő hőmérséklet-különbség a két oldal között.
 
A különböző hőmérséklet kiváltója lehet a hőszigetelő samott falazat helyi sérülése, vagy a lángok különböző beállítása. Fel kellett tárni, hogy a rendellenesség a szigetelő falazat meghibásodásából vagy a láng paramétereinek helytelen beállításából ered.
A kérdéses égőtér lángjának vizuális megfigyelése során eltérést lehetett megállapítani a normális láng-mérethez képest. A láng beállítását végző szabályozó felülvizsgálata és beállítása után már ismételt mérési sorozatot kellett végezni, mivel a hőmérséklet mértéke ugyan csökkent, de a két oldal között még mindig jelentős volt a hőmérsékletek közötti különbség, melyet az alábbi ábra szemléltet. 
 
A kazán hátsó falazatának hőképei terhelés változtatása közben
1. ábra: A kazán hátsó falazatának hőképei terhelés változtatása közben - a jobb oldali robbanóajtón a terhelés hatására emelkedik a hőmérséklet, míg a bal oldalon közel állandó.
 
A kazán 20, 50 és 85%-os terhelései mellett végzett ellenőrző méréssorozat során a bal oldali robbanóajtón lényeges hőmérséklet-változás nem volt tapasztalható, míg jobb oldalon a terhelés növelésének megfelelően a hőmérséklet jelentős mértékben megváltozott. 
A rendellenes eltérés feltételezett magyarázatát végül a megbontásos ellenőrzés igazolta. A feltárás során a szigetelő falazat sérülése volt tapasztalható, mely egyrészt a helytelen kivitelezésre, másrészt a láng helytelen beállítására volt visszavezethető. A rendellenes igénybevétel terhelő hatása miatt a megbontás alkalmával a kazán lángcsövét és hátsó fordító kamrájának elemeit is leellenőrizték, egyéb károsodás nem volt tapasztalható.
A karbantartás után alkalmazott termográfiás vizsgálat lehetőséget adott a garancia érvényesíttetésére, és ami még fontosabb, a rendellenes üzemelés miatti súlyosabb meghibásodás kialakulását el lehetett hárítani.

Diagnosztikától korszerűsítésig

A kazánok több karbantartási ciklusa alatt végzett infra hőmérsékletmérés és termográfiás vizsgálat hatékony állapotfigyelő és hibafeltáró eszköznek bizonyult a karbantartás és üzemeltetés támogatására. A műszaki diagnosztika alkalmazásával, a rendszeres ellenőrzéseken alapuló előrejelzésekkel a nagyobb károsodások elkerülhetővé, az üzemeltetés biztonságosabbá, a karbantartás tervezhetőbbé, kevésbé költségessé váltak. Mindemellett a visszatérő hibák feltárásával hozzájárult a kazánok égésszabályozásának korszerűsítéséhez, a hibák forrásának végleges megszüntetéséhez.