Цифра на производстве: температурный контроль и тепловизоры

Температурный контроль необходим для обеспечения производственных процессов во множестве отраслей. Металлургия, энергетика, переработка и производство сырья, транспортная отрасль — этот список можно продолжать очень долго. Как тепловизоры помогают в различных отраслях, рассказывает продакт-­менеджер по видеорешениям компании Konica Minolta Business Solutions Russia Иван Котов.

Перегрев

В контроле температурных режимов нуждается практически всё производственное оборудование. Это важно и с точки зрения обеспечения безопасности, и для диагностики, поскольку повышение рабочих температур является признаком сбоев, поломок, нарушения порядка эксплуатации техники и в конечном счёте сигнализирует о необходимости проведения ремонтных или регламентных работ.

Поэтому производственные предприятия контролируют температуру движущихся элементов конвейеров. Энергетики следят за рабочей температурой трансформаторов или конденсаторов. В памяти многих сохранился «московский блэкаут» 2005 года, когда повышение температуры трансформаторов привело к выходу из строя одной из электростанций, и в результате без электричества осталась почти половина мегаполиса.

Несоблюдение температурных режимов и последующий перегрев несут несколько весьма серьёзных рисков. Первый из них — возможный выход из строя оборудования, чувствительного к температурам. Оно может просто отключиться, если срабатывают механизмы защиты, или даже выйти из строя.

Последствия — остановка производственных процессов, которая может привести к значительным убыткам. К примеру, остановка компрессора, который подаёт воздух в доменную печь, потребует остановки работы всей домны, а это серьёзное происшествие для металлургического производства любого масштаба.

Второй риск — поломка отдельного оборудования или всего узла. Даже если она не привела к нарушению бизнес-­процесса, возникнет необходимость ремонта или замены. А это прямые затраты, связанные с приобретением запчастей или новых устройств, потери времени, дополнительные трудозатраты.

«Третий риск — нарушение производственных процессов предприятия. В качестве примера приведу наш собственный опыт. Несколько лет назад мы реализовали проект по установке тепловизоров на линии подачи сырья одного из цементных заводов. Они потребовались для того, чтобы контролировать присутствие персонала на участке и в зоне вращения валов. Через некоторое время тепловизоры зафиксировали перегрев валов.

Конвейер остановили, вызвали ремонтную бригаду, которая оперативно провела обслуживание валов, и причина перегрева была устранена. Если бы его не обнаружили вовремя, остановка конвейера продлилась бы не несколько часов, а несколько дней. Это привело бы к остановке производства, не говоря уже о необходимости серьёзных и масштабных ремонтных работ», — рассказывает Иван Котов.

Наконец, существует риск возникновения пожара, возгораний или взрывов, если предприятие работает с взрывчатыми веществами. А это техногенная катастрофа, которая способна привести к человеческим жертвам, экологическим бедствиям и другим страшным последствиям.

Термометры и тепловизоры

Основной метод температурного контроля основан на контактном измерении температур при помощи специализированных термометров, или, как их называют в промышленности, термопар. Контрольное устройство помещают непосредственно в точку контакта со средой, а его показатели считывают по мере необходимости.

Недостатков у такого метода измерения температуры много. Прежде всего — ограниченная зона контроля. Термометр не получится использоваться на обширных площадях — слишком велика будет погрешность. Кроме того, для считывания показателей необходим визуальный контроль, а его зачастую трудно или вовсе невозможно обеспечить. Например, в тех случаях, когда в помещении, где размещён термометр, не допускается присутствие человека или средств дистанционного визуального контроля.

Однако есть и другой способ мониторинга температурного режима. Он подразумевает использование тепловизоров, которые обладают целым рядом преимуществ: обеспечивают возможность дистанционного контроля, считывают показания не только в точке контакта со средой, но и в ограниченных пространствах вокруг работающих механизмов или внутри них, производственных помещениях, в том числе обширных, и т. д. Поэтому тепловизоры одновременно способны выдавать адекватные измерения и обеспечивать безопасность персонала, который задействован при проведении температурного контроля.

Конечно, применение тепловизоров не панацея. Для работы этих сложных устройств требуется соблюдение целого ряда условий. Они должны быть устойчивы к окружающей среде, что актуально при использовании в агрессивных средах. Существуют у тепловизоров и ограничения по температуре, влажности, уровню электромагнитных излучений. Но большинство из них могут учитываться при производстве устройств, а режимы работы регулируются при помощи настроек. Кроме того, тепловизоры можно использовать в комплексе с другим оборудованием, которое обеспечит их защиту.

Ключевое условие корректной работы тепловизоров — их правильное размещение и настройка зон измерений. Если ради обеспечения безопасности прибора его устанавливают за препятствием (будь то стекло, дерево или бетонная стенка), то он будет отражать температуру не среды, а поверхности этого препятствия. Поэтому тепловизор всегда должен находиться в контакте с той средой, температуру которой он измеряет.

От контроля к аналитике

«Даже с учётом всех ограничений термоконтроль с помощью тепловизоров практически всегда оказывается более эффективным, чем с применением термопар. К примеру, одно из металлургических предприятий нуждается в обеспечении контроля температуры в специализированных печах. Их особенность в том, что в разных участках такой печи идёт нагрев разной интенсивности.

Для того чтобы получить адекватные показатели, предприятию потребовалось бы обеспечить термодатчиками практически всю поверхность оборудования. Применение тепловизора позволило обойтись одним единственным контрольным устройством для каждой печи», — приводит пример Иван Котов.

Ещё одна, не очевидная сфера использования этих приборов — контроль состояния подвижного состава на железных дорогах. Обычно колёсные пары локомотивов и вагонов проходят температурный контроль на конечных станциях. Но термопара определяет только температуру подшипников, а тепловизор контролирует ещё и состояние самого колеса, определяет дифференцированный нагрев и тем самым предупреждает о ненормальной работе колёсной пары.

Очень важно, что в этих примерах тепловизор используется не только и не столько в качестве измерительного устройства. Он становится источником данных, которые затем могут применяться в специализированных системах или накапливаться для проведения общей аналитики работы производственных активов.

Теплокарты, которые создают тепловизоры, можно в автоматическом режиме анализировать с помощью специализированных средств обработки изображений, которые, в свою очередь, формируют массивы данных, необходимых для предиктивного анализа и планирования ремонтов.

Переход на температурный контроль при помощи тепловизоров — отдельный и важный пример цифровизации производства. Его преимущество перед традиционными методами заключается в возможности создания в режиме реального времени полной картины температурной обстановки на предприятии, которая позволяет использовать производственные активы с максимальной эффективностью, предотвращая множество неприятностей — от поломок отдельных узлов и механизмов до техногенных катастроф.

Материалы предоставлены ООО «КОНИКА МИНОЛТА БИЗНЕС СОЛЬЮШНЗ РАША»