автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Пирометрический тепловой метод и средства неразрушающего контроля объектов электроэнергетики

На правах рукописи

СЕРГЕЕВ СЕРГЕИ СЕРГЕЕВИЧ

ПИРОМЕТРИЧЕСКИЙ ТЕПЛОВОЙ метод и средства НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ОБЪЕКТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ

Специальность 05.11.13 Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и

изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург-2004

Работа выполнена в Северо-Западном государственном заочном техническом университете (СЗТУ)

Научный руководитель заслуженный деятель науки РФ,

академик РАЕН, доктор технических наук, профессор Потапов Анатолий Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Свет Дарий Яковлевич

кандидат технических наук Кеткович Андрей Анатольевич

Ведущая организация - Московское научно-производственное объединение «СПЕКТР»

Защита состоится 27 апреля 2004 г. в 14 час. на заседании диссертационного совета Д212.244.01 в Северо-Западном государственном заочном техническом университете по адресу: 196186 г. Санкт-Петербург, ул. Миллионная, д.5, ауд. 200.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Западного государственного заочного технического университета.

Автореферат разослан 26 марта 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Иванова И.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

В последнее десятилетие в нашей стране резко сократились затраты на обновление парка энергетического оборудования, что привело к увеличению числа техногенных катастроф, снижению качества поставляемого тепла и электроэнергии, повышению затрат на их производство. Поэтому вопросы диагностики оборудования и своевременного прогнозирования аварийных ситуаций становятся все более актуальными.

Одним из широко распространенных методов диагностики энергетического оборудования является тепловой метод неразрушающего контроля (ТМНК) с использованием тепловизоров и пирометров. Данный метод позволяет проводить диагностику энергетических объектов без отключения электроэнергии, в реальных условиях эксплуатации и бесконтактно, что существенно повышает экономическую целесообразность, достоверность и безопасность для персонала.

Перспективным направлением диагностики энергооборудования является пирометрический тепловой метод. Пирометрические приборы имеют такую же инструментальную погрешность измерения температур, что и теп-ловизионные. При измерении температуры с помощью пирометра прибор настраивается на коэффициент теплового излучения (КИ) конкретного объекта, что снижает методическую погрешность измерений по сравнению с те-пловизионным методом. Приборы просты в эксплуатации, дешевы, надежны, имеют малые габариты и вес.

Использование пирометрического метода позволяет проводить практически ежедневный контроль оборудования дежурным персоналом, в то время как рекомендуемый срок повторной диагностики при тепловизионном контроле составляет год. Однако отсутствие методического сопровождения и использование приборов с техническими характеристиками, не соответствующими условиям измерения, приводит к неэффективному применению данного метода. Необходимость в определении дефектов энергетических объектов с перепадами температур в десятые доли градуса предъявляет более высокие требования к инструментальной погрешности пирометров.

Таким образом, актуальность настоящей работы обусловлена необходимостью более широкого внедрения пирометрического теплового метода и средств контроля энергооборудования путем снижения их методической и инструментальной погрешности.

Цель работы - снижение методической и инструментальной погрешностей пирометрического теплового метода и совершенствование пирометрических средств контроля энепгообопулования.

РОС. НАЦИОНАЛ 1.1ИЧ | БИБЛИОТЕКА |

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи:

1. Анализ существующих методов и средств теплового неразрушаю-щего контроля (ТНК) энергетического оборудования открытых и закрытых распределительных устройств.

2. Теоретическое обоснование процесса теплового неразрушающего контроля энергетических объектов с использованием пирометрических средств диагностики.

3. Исследование и разработка научно-методических принципов процесса ТНК энергетического оборудования.

4. Разработка аппаратных средств пирометрического теплового метода неразрушающего контроля энергетического оборудования.

5. Исследования и разработка методики и оборудования для метрологического обеспечения пирометрических средств контроля.

6. Экспериментальные исследования, натурные испытания и внедрение методики ТНК и пирометрических средств диагностики открытых и закрытых распределительных устройств электрических станций.

Методы исследования.

Анализ теоретических аспектов пирометрических методов основывается на теории излучения в инфракрасной (ИК) области спектра и базовом законе, описывающем зависимость спектральной плотности светимости от температуры и длины волны - законе Макса Планка. Пространственная зависимость излучения - описывалась законом Ламберта. Теоретические исследования проведены на основе работ отечественных и зарубежных авторов, в числе которых ДЛ. Свет, А.И. Потапов, А.В. Ковалев, О.Н. Будадин, А.А. Кеткович, А.Н. Гордов, В.П. Вавилов, А.И. Таджибаев и др., с использованием традиционных методов статистических исследований, итерационных методов решений уравнений. Обработка данных проводилась на ЭВМ по стандартным и оригинальным программам и в редакторе Math CAD 7.0.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработано теоретическое обоснование расчета методической погрешности при пирометрическом контроле энергооборудования с учетом неопределенности задания величин коэффициента теплового излучения и температуры сторонней засветки (ТСЗ), позволившее оптимизировать выбор спектрального диапазона пирометров.

2. Получены аппроксимационные зависимости погрешности определения термодинамической температуры от неполноты перекрытия пятна контроля пирометра объектом и погрешности коэффициента излучения, позволяющие провести оценку методических погрешностей пирометрического метода на этапах планирования и обработки результатов измерений.

3. Создан способ контроля температуры подвижной лопасти модулятора, и на его основе разработаны новые конструкции двух моделей высокоточных пирометров.

4. Разработан математический аппарат и выявлены закономерности, позволяющие устранить ошибки измерения приборами, не имеющими функции ввода значений коэффициента излучения и температуры сторонней засветки.

Разработанный способ и технические решения защищены патентами №31647 от 13.05.2003 г., №35433 от 23.10.2003 г. и заявкой о выдаче патента «Пирометрический способ измерения температуры объекта» № 2003128577X28 от 13.05.2003 г.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

1. Разработаны и реализованы в промышленности методика и пирометрические программно-аппаратные средства, обеспечивающие проведение теплового неразрушающего контроля деталей и узлов энергетического оборудования с обнаружением дефектов и определением их характеристик.

2. Разработаны требования к точности аппаратных средств при экспериментальном определении величины коэффициента излучения материалов.

3. Проведена метрологическая аттестация методики ТНК энергооборудования с использованием тепловизоров и пирометров, позволяющая проводить диагностику более 20 видов энергооборудования.

4. На основе изложенных методик создано 17 моделей пирометров, 3 модели абсолютно черного тела (АЧТ). Приборы прошли госиспытания, внесены в государственный реестр средств измерений и организован их серийный выпуск, в т.ч. пирометров «С-300» (ТУ 4211-007-42290839-2003); «С-500» (ТУ 4211-008-42290839-2003); «С-110», «С-210» (АС.07.000.00.ТУ); модели абсолютно черного тела - «АЧТ-200» (ТУ 4211-012-42290839-01).

5. Разработанные и производимые пирометрические программно-аппаратные средства и методы ТНК энергетического оборудования нашли применение более чем на 1000 предприятиях различных отраслей промышленности для организации контроля качества деталей и узлов энергетического оборудования с обнаружением дефектов и определением их характеристик, а также при организации промышленного производства пирометрических приборов и поверочного оборудования (ЗАО «Колинт», ООО «Инте-ко», ООО «ТЕХНО-АС»). Выпускаемые пирометры используются в энергосистемах Мосэнерго, Ленэнерго, Иркутскэнерго, на Чернобыльской АС, Ленинградской АС и др.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Методическая погрешность пирометрического теплового метода может быть снижена в 4-8 раз за счет использования пирометров в спектральном диапазоне 3-5 мкм вместо широко применяемого диапазона 8-14 мкм.

2. Инструментальная погрешность средств пирометрического контроля может быть заметно уменьшена при использовании предложенного нового способа измерения температуры, позволяющего контролировать температуру подвижного модулятора.

3. Результативность пирометрического теплового метода контроля энергетического оборудования существенно повысится при использовании полученных аппроксимационных соотношений на этапах планирования и обработки результатов измерений, учитывающих неточности в задании значения коэффициента теплового излучения и величину заполнения области контроля пирометра объектом.

4. Погрешности измерения пирометрами, не имеющими функции ввода значений коэффициента излучения и температуры сторонней засветки, могут быть значительно снижены путем применения разработанного математического аппарата и выявленных в работе закономерностей.

Апробация результатов исследования.

Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на семинарах и конференциях:

1. Семинар РАО «ЕЭС России» «Охрана труда в энергетике-99», г.Москва, 7-11 июня 1999 г.

2. Российская научно-практическая конференция «Проблемы учета и управления потреблением энергоресурсов в рамках административно- территориальных образований и промышленных предприятий», г. Зеленоград, 19-21 сентября 2000 г.

3. 13-й постоянно действующий семинар «Методы и средства оценки состояния энергооборудования» по теме: «Современные проблемы инфракрасной термографии», г. С.-Петербург, 26-30 сентября 2000 г.

4. Международная конференция «Практика и перспектива энергосбережения в Финляндии», г. Хельсинки, 15-17 марта 2001 г.

5. Международная конференция «Энергосбережение: опыт единой Европы и новые инвестиционные возможности России», г. Барселона, 11-12 июня 2001 г.

6. Первая всероссийская конференция по проблемам термометрии «Температура-2001», г. Подольск, 13-15 ноября 2001 г.

7. 17-й постоянно действующий семинар «Методы и средства оценки состояния энергооборудования» по теме: «Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования, зданий и сооружений на основе приема излучений в инфракрасном спектре», г. С.-Петербург, 1-5 апреля 2002г.

8. Научно-практическая конференция «Экономика энергосбережения», г. Москва, 1-2 июля 2002 г.

9. 10-я международная конференция «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики», г. Ялта, 30 сентяб-ря-4 октября 2002 г.

10. Международный симпозиум «Электротехника и электроэнергетика XXI века», г. Москва, 30 октября-1 ноября 2002 г.

11. 2-я международная научно-практическая конференция «Автоматизированные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии», г.Москва, 3-5 декабря 2002 г.

12. Всероссийский энергетический форум «ТЭК России в XXI веке», г.Москва, Гос. Кремлевский дворец, 18-19 декабря 2002 г.

13. Международный семинар «Радиационные измерения истинной температуры тел с неизвестной излучательной способностью», г. Москва, 3-6 ноября 2003 г.

14. Вторая всероссийская конференция по проблемам термометрии «Температура 2004», г. Обнинск, 22-25 марта 2004 г.

Материалы настоящей работы опубликованы в 1 монографии, 1 учебном пособии, 2 патентах, 1 заявке на патент, 11 печатных работах, а также докладывались на 14 международных и национальных конференциях и семинарах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, выводов, списка литературы, включающего 140 наименований, и приложений. Основной текст диссертации содержит 207 страниц, в том числе 43 страницы иллюстраций, 22 таблицы. Библиография содержит 140 наименований. В приложении помещены документы по метрологической аттестации и внедрению созданных методов и средств контроля, отзывы и дипломы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи работы, представлены основные положения, выносимые на защиту, научная новизна, методы исследования и практическая значимость работы.

В первой > главе проведен анализ современного состояния методов ТНК с использованием пирометров.

Показано, что решение проблемы качества диагностики энергетического оборудования методами ТНК возможно только при комплексном подходе с использованием различных методов и средств.

Проведен анализ приборного обеспечения ТМНК с использованием пирометров. Показано, что широкое распространение получили приборы с большим показателем визирования и ограниченными функциями по установке величин КИ и ТСЗ, которые не могут эффективно использоваться при контроле энергетического оборудования. Потому возникает необходимость в создании методик и в разработке нового оборудования, позволяющих повысить точность и качество измерений.

Для контроля энергетического оборудовании широко используются разработанные с участием автора пирометры серии «С». Внешний вид пирометров представлен на рис. 1 и рис.2.

Рис.1.

Пирометр фирмы «ТЕХНО-АС» марки С-110 «Факел»

Рис.2.

Пирометр фирмы «ТЕХНО-АС» марки С-300 с лазерным целеуказателем

Проведен анализ особенностей пирометрического теплового метода контроля качества энергетического оборудования. Показаны преимущества данного метода перед контактным и тепловизионным методами.

Нормативная база по применению пирометрического контроля в энергетике практически отсутствует. Со слабым методическим обеспечением и неправильным использованием пирометров связана зачастую низкая эффективность при их практическом использовании. Создание методик ТНК в энергетике осложняется большим разнообразием оборудования, разными условиями эксплуатации и контроля, зачастую невозможностью применения дополнительных источников тепла, сложностью проверки результатов другими методами, ограничением доступа к объектам, наличием высокого напряжения, малых размеров и больших расстояний. Все это в совокупности требует практически индивидуальных методик для контроля различных видов энергооборудования.

Проведен анализ требований к типовым объектам энергетики и основные критерии оценки состояния оборудования при их диагностике методами ТНК. Показано, что наиболее распространены дефекты контактных соединений и дефекты трансформаторов тока, которые могут быть определены с использованием пирометрических средств.

Проведен анализ метрологического обеспечения пирометрических средств измерения температуры и основных требований к рабочим средствам измерения. Показано, что в области низких температур доступных по цене и качеству АЧТ наша промышленность практически не выпускает. Поэтому возникает необходимость в создании АЧТ 1 и 2 разрядов.

Проведенный анализ дал основания для формулировки задач исследования.

Во второй главе проведено исследование физико-математической модели процесса теплового неразрушающего контроля энергетического оборудования с использованием пирометрических средств диагностики Показана применимость классической модели на основе закона Макса Планка в соответствии с которой спектральная плотность светимости АЧТ в вакууме равна

Щ-Т)= , С,-гя-сг.ь

где с0 = 2,998 -108 м/с- скорость света в вакууме; Ь=6,6256 • 10"м Дж с-постоянная

Планка; к =1,38054 • 10 й, Дж/°К — постоянная Больцмана; Т -абсолютная температура в °К; X - длина волны. Величина С1= 3,7415-10* Втм"2-мкм\ С2 = 1,43879 • 104мкм-°К, X имеет размерность мкм, а Я(А.,Т) -Вт/(м2-мкм).

Величина светимости в интервале длин волн равна

• 1

Показано преимущество спектрального диапазона 8-14 мкм по сравнению с диапазоном 3-5 мкм по параметрам уровня принимаемого сигнала при создании средств ТНК на базе пирометров и тепловизоров.

Показана возможность определения термодинамических температур

(ТТ)

путем определения эффективной спектральной яркости Вр(Х|, А.2,Тр) как функции радиационной температуры (Тр) с учетом внешних факторов Обычно уравнение яркости учитывает излучение, отражение и поглощение средой. При этом предполагается, что излучение подчиняется закону Ламберта и величина КИ постоянна во всем спектре длин волн (характеризует абсо™'™" '"ерое тело). Учитывая тот факт, что для ламбертовского излучателя Я = ®, тогда выражение для светимости представляют в виде л

Я(Л,,Л},Гр)=ет<,-/1(Л„Я1,Га)+^Вв(Л„Л1,Тв) + (1-£) та-Щ.Л,,Гг),

где е - средний интегральный КИ в спектральной полосе чувствительности прибора; т, — эффективный коэффициент пропускания атмосферы; То - ТТ объекта; Тц — радиационная температура воздухЯ^эффективная

тсз.

В связи с тем, что одним из основных факторов, влияющих на точность проведения измерений, является точность в определении величины КИ, проведено исследование физико-математической модели процесса измерения КИ материалов. Показана низкая точность расчета величины КИ по приближенным формулам на основе электропроводности материалов, сложность в определении КИ диэлектриков.

Проведен анализ методов измерения величины КИ. Представлены соотношения для определения величины КИ бесконтактными и контактными

способами с использованием двух сторонних источников при заданных величинах их температур, с использованием двух сторонних источников и вспомогательного отражателя с известной величиной КИ, с использованием непосредственного измерения термодинамической температуры контактным способом и измерения величины ТСЗ.

Проведены теоретические исследования влияния ТСЗ и пропускания атмосферы на результаты пирометрического контроля. Показано, что в области 8-14 мкм пропускание атмосферы при реальных измерениях незначительно сказывается на погрешности, в то время как величина ТСЗ может принимать значения в широком диапазоне и существенно сказываться на результатах измерений.

В третей главе разработаны требования к методу и аппаратным средствам ТНК энергетического оборудования. Проведен анализ и выработаны критерии применимости пирометрических средств при диагностике 10 типов энергетического оборудования на основе реально выявленных дефектов.

В соответствии с требованиями разработана математическая модель оценки погрешностей при тепловом неразрушающем контроле энергетического оборудования с использованием пирометрических средств диагностики. Проведен анализ инструментальных погрешностей оборудования. Показано, что одной из важных составляющих инструментальной погрешности тепловизионного и пирометрического оборудования, не анализируемой ранее в литературе, является разрешение при вводе величины КИ, равное 0.01 у современных приборов, что составляет 1% и более в зависимости от величины КИ.

Приведены соотношения для расчета методических и инструментальных погрешностей связанных с неточностью в определении КИ, ТСЗ, температуры окружающего воздуха, радиационной температуры.

Проведены исследования влияния погрешности задания КИ на погрешность измерения температуры с использованием пирометрических средств диагностики в спектральных диапазонах 3-5 мкм. и 8-14 мкм. Расчеты погрешности измерения ТТ от погрешности установки КИ проведены в предположении, что тело контроля является абсолютно серым, непрозрачным, нет поглощения атмосферой, ТСЗ известна. Соответственно, уравнение суммарной светимости примет вид

Л, (4. л,. Т„)={с+■ ЛЦ..л,, (Гс + <ГГ))+(1- (е+ ,<1е)У■ Л( Л, Л. тс).

Расчеты проводились численно, при вариации величин КИ, ТСЗ и ТТ в области их наиболее вероятных значений. Пример результатов расчета представлен на рис 3.

Получены аппроксимационные выражения для расчета относительной погрешности ТТ от относительной погрешности задания КИ в достаточно широком диапазоне температур (70-г500°С) и значений е (0.2-5-1.0) в спектральном диапазоне 8-14 мкм. В области 0«1е\е<0.1 зависимость может быть представлена как

с1То\То= -0.59*{1е\б и £1То\То= -0.72*с]е\£ для-0.1 <«Зе\б <0.

Проведенное моделирование показало, что влияние неточности в задании величины КИ в спектральном диапазоне 8-14 мкм приводит к погрешности в определении ТТ почти в два раза большей, чем в диапазоне 3-5 мкм. Необходимо отметить, что 1% погрешности в задании величины КИ соответствует около 0,7% погрешности ТТ в спектральном диапазоне 8-14 мкм при вышеописанных условиях.

Рис. 3. Рис. 4.

Зависимость относительной погрешности Зависимость относительной погрешности

термодинамической температуры (dTo\To) от ТТ (dToVTo) от величины температуры (То)

величины температуры Т0 и погрешности е и погрешности ТСЗ (dTa) при е=0,6 и

(de) при е=0,6 и Х,=3 +5 мкм Тс=20°С Х2=8 +12 мкм

Проведены исследования влияния погрешности задания ТСЗ на погрешность измерения температуры с использованием пирометрических средств диагностики в спектральных диапазонах 3-5 мкм и 8-14 мкм. Расчеты проведены при тех же условиях что и в предыдущем случае.

Уравнение суммарной светимости примет вид

= е ■ ЯЦЛЛ + dT) + О-О■ RMJ, + ОТ,).

Расчеты выполнены численными методами при вариации величин КИ, ТСЗ и ТТ. Пример результатов расчета представлен на рис 4.

Проведенные исследования показали, что влияние неточности в задании величины ТСЗ в спектральном диапазоне 8-14 мкм приводит к погрешности в определении ТТ почти в четыре раза большей, чем в диапазоне 3-5 мкм. Таким образом, показаны существенные преимущества коротко-волнового спектра 3-5 мкм.

Проведены исследования влияния степени заполнения объектом области измерения пирометра на результаты измерения температуры. Уравнение спектральной светимости для диапазона длин волн примет вид

К(Я-ьX.J,Tp)=S (е. R(X|,Хг.ТоНЬе.) R(X,,X3>TC))+(1-S) (Е, R(X,, Х2,Т,)+(!-£,) R(X,. Xj.T,,)),

где S - доля площади области контроля, занимаемая объектом контроля; (1-5) - доля площади области контроля, занимаемая другим объектом в поле зрения пирометра- фоном; е,,, Е| - коэффициенты излучения объекта и фона в области контроля; Т„, Т| — термодинамические температуры объекта и фона; Тс> ТС| — температуры сторонней засветки объекта и фона.

Проведены численные расчеты величины погрешности определения ТТ в предположении, что отсутствует поглощение и излучение атмосферой, распределение температуры по поверхности объекта и фона равномерное, оптика прибора имеет идеальные характеристики, чувствительность пирометра равномерна по области контроля и равна нулю за её пределами. В случае, когда и не зависит

от е и Тс (рис 5).

Рис. 5. Рис. 6.

Зависимость величины относительной по- Зависимость предельного значения КИ от

грешности определении термодинамической величины ТСЗ первого источника и по-

температуры от степени заполнени* области грешности ее определения при погрешно-

контроля (5) и величины ТТ объекта кон- „„ в ИЗМере„Ии КИ равной 1% (ТС2= 20 °С.

троля (Т0) при Тф=20 С; Тс=20 С; .-р _ д о™ Тсф-20 "С; ео=0,7; Еоф= 0.7; Х,=3+5 мхм 02

Погрешность температуры может быть аппроксимирована простым выражением, удобным для расчетов,

ат=(5п-1)-(т,-т,),

где п — коэффициент, зависящий от диапазонов длин волн и температур.

Проведен численный расчет погрешности определения ТТ от величины и погрешности задания' КИ объекта контроля и фона, задания ТСЗ объекта и фона, от величины ТТ. Показано существенное влияние данных величин на точность определения ТТ. Проведена апробация методики расчета поправок к ТТ от величины неточности задания КИ и ТСЗ.

Результат подбора коэффициента п представлен в табл. 1.

Таблица 1.

Значения коэффициента п в зависимости от спектрального и температурного ___диапазонов _____________

Диапазон температур 'С Спектральный диапазон 0.5-50 мкм' Спектральный диапазон 3-5 мкм Спектральный диапазон 8-14 мкм

0-100 0.836 0 628 .

40-100 - _ 0.865

0-200 - 0.707 - -

50-200 0.462 0.785

0-2000 0.328 0.419 -

500-2000 - - 0.754

Разработаны методы анализа погрешностей при измерении коэффициента излучения материалов при использовании двух сторонних источников. Показана зависимость точности определения величины КИ от точности и значения ТСЗ и ТТ. Рассчитаны предельные значения КИ при её заданной погрешности (рис. 6). Показаны ограничения величины КИ, определяемой с заданной точностью, в зависимости от возможной точности в задании величин ТСЗ.

Для случая предварительного измерения величины ТТ объекта и ТСЗ зависимость относительной погрешности определения КИ при погрешности в определении ТТ может быть представлена аналитически

ас

Погрешность КИ при погрешности в определении ТСЗ равна _ (1 -дНЯ(Л,.Л1.Г>)-ЛЦ.4..Г, +<?гс))

Проведен анализ зависимости погрешности определения КИ от погрешности в задании величин ТТ и ТСЗ, их величины и значения КИ. Показано, что при определении значения КИ в спектральном диапазоне 8-14 мкм требуется с высокой точностью измерять значения ТТ и ТСЗ. Например, на 1% погрешности ТТ погрешность в определении КИ составит при 100°С примерно 1,4%.

Разработаны методы компенсации погрешностей, связанных с не введением поправок на величину КИ и ТСЗ в расчеты термодинамических температур при работе с пирометрами,- не имеющими функции установки величин КИ и ТСЗ, которые получили в последнее время широкое распространение. Проведены исследования и разработаны алгоритмы расчета поправочных коэффициентов к измеряемой температуре, выполнены расчеты их величин (рис.7).

Зависимость величины поправочного коэффициента к измеряемой температуре (<1Т) для пирометров, не имеющих функций ввода КИ и ТСЗ от величины этой температуры, где е -I соответствуют кривые М| и М7,е-0> М2.М8, 07-МЗ. М9.06 - М4, МЮ 04-МЗ, МП, 02 - Мб, М12, кривые М1- Мб соответствуют Т," 30°С. Т.,- 30°С. кривые М7 - М12 соответствуют Т,-10°С.Т.|-10Ч:( 8-14мкм,е1»098)

Рис 8

Зависимость коэффициента стороннего излучения от температуры сторонней засветки и величины КИ приТ.=100вС,Тс-20',С

Разработан метод учета величины ТСЗ для пирометров без ввода ТСЗ путем установки величины коэффициента стороннего излучения (КСИ) «С», вводимого в прибор через ввод величины КИ Коэффициент учитывает одновременно КИ и ТСЗ и позволяет значительно упростить схемотехнику пирометров и алгоритм работы с ним. В общем случае он равен

с е-ЩЛ,,Лг,Т1>) + (1-е) ЖЛЛ.?;,) ^

где Тео - температура корпуса прибора.

Вид зависимости КСИ от ТСЗ и КИ представлен на рис 8. Проведен анализ погрешностей определения ТТ от погрешностей и величин задания КСИ, ТСЗ, величины ТТ.

Разработаны требования к выбору основных технических характеристик пирометрических средств диагностики. Проведен анализ требований к выбору приемника ИК излучения, показаны их преимущества и недостатки. Обоснован выбор приемников на основе термобатарей и пироприемников. Разработаны требования к выбору оптической схемы пирометрических средств диагностики.

Разработан новый способ пирометрического контроля энергетического оборудования, заключающийся в том, что осуществляют периодическую амплитудную модуляцию теплового излучения от объекта с помощью модулятора, включающего расположенные соосно и последовательно в направлении распространения теплового излучения от объекта неподвижную апер-турную диафрагму с секторными вырезами и вращающийся вокруг упомянутой выше оси лопастной прерыватель с числом секторных лопастей, равным числу секторных вырезов в неподвижной апертурной диафрагме, температуру которой непрерывно измеряют, а после фокусировки промодули-рованного теплового излучения объекта на приемнике преобразуют его в

электрический сигнал. В процессе модуляции теплового излучения от объекта периодически выделяют интервал времени от момента, соответствующего максимальной величине пропускания модулятора, до момента, соответствующего началу очередного перекрытия лопастным прерывателем теплового излучения от объекта, в пределах которого осуществляют изменение поступающего на приемник величины теплового излучения от лопастного прерывателя путем монотонного изменения величины обращенной к приемнику лучистой энергии площади поверхности лопастного прерывателя с помощью экранирующего элемента, имеющего температуру подвижной апертурной диафрагмы модулятора. При этом одновременно измеряют величину и знак производной электрического сигнала на выходе приемника лучистой энергии, величина которой пропорциональна разности температур между вращающимся лопастным прерывателем и неподвижной апертурной диафрагмой.

Преимущество предложенного пирометрического способа измерения температуры объекта перед известным заключается в том, что за счет обеспечения бесконтактного контроля температуры лопастного прерывателя, повышается точность измерения температуры объекта, поскольку производится учет влияния на результаты измерений теплового излучения не только неподвижных элементов оптического тракта пирометра, но и его вращающегося элемента. С другой стороны, подвижные и неподвижные элементы модулятора (апертурная диафрагма и лопастной прерыватель) могут быть размещены на небольшом расстоянии друг от друга (например, с гарантированным зазором), что исключит возможность модуляции теплового излучения окружающего объект фона. Кроме того, обеспечивается расширение области использования пирометрического способа измерения температуры объекта, так как не предусматривается никаких ограничений на тип приемника ИК излучения (ПИ), используемого при его осуществлении.

На основании предложенного способа разработан ряд пирометрических устройств. На рис.9 и рис.10 изображена конструкция и блок-схема пирометра, позволяющего контролировать температуру не только корпуса прибора (1), но и подвижного модулятора (3).

Рис. 9.

Схема оптико-механического тракта пирометра

Рис.10.

Блок-схема электронного тракта пирометра

Оптико-механический тракт пирометра содержит корпус (1), неподвижную апертурную диафрагму (2), модулятор (3), установленный на валу электродвигателя (4), экранирующий элемент (5), зеркальный объектив,

включающий вогнутое сферическое зеркало (6) с центральным отверстием (7) и зеркальный выпуклый отражатель (8), оптически сопряженный с приемником излучения (9). Неподвижная апертурная диафрагма (2) установлена таким образом, что каждая секторная стойка экранирующего элемента (5) расположена полностью напротив соответствующего секторного выреза, при этом кромка неподвижной апертурной диафрагмы (2) и обращенные к ним соответствующие кромки секторных стоек расположены в соответствующих им плоскостях, проходящих через ось (14) корпуса (1), вдоль которой расположены элементы (2 - 8) оптико-механического тракта пирометра. Выход приемника излучения (9) подключен к первому входу блока обработки сигналов и входу блока дифференцирования, выход которого соединен с третьим входом блока обработки сигнала, ко второму входу которого подключен контактный датчик температуры (термопара, терморезистор и т.д.), который установлен на неподвижной апертурной диафрагме (2). Модулятор (3) снабжен двумя датчиками (19) и (20) положений (например, бесконтактными) секторных лопастей, соответствующих:

а) моменту достижения максимальной величины пропускания системы: неподвижная апертурная диафрагма (2), модулятор (3);

б) моменту начала очередного перекрытия секторными лопастями теплового излучения от объекта.

Разработаны требования к выбору измерительной схемы пирометрических средств диагностики.

На основе проведенного анализа и выполненных разработок создана серия пирометров и организовано их серийное производство. Основные технические характеристики приборов представлены в табл. 2.

Таблица 2.

Основные технические характеристики пирометров фирмы «ТЕХНО-АС»

С-105 С-110 С-210 С-300 С-300-3 С-500 С-3000

Диапазон измерения температур, "С -20... +400 -20... +200 -20... +600 -20... +600 -20... +600 +400... +1600 +1300 .. + 1800

Показатель визирования 1:10 1:100 1:100 1:100 1:100 1:100 1:100

Разрешающая способность, •с 1 1 1 0,1 0,1 1 1

Предел до-пуск.отн. погрешности, % ±1,5 ±1,5 ±1.5 ±1,5 ±1,5 ±0,85 ±1

Расстояние до объекта, м 0,1... 10 0,5...30 0,5...30 0,5...30 0,5...30 0,5...30 0,8.. 30

Память, значения - - - 60 1600 60 64000

Вывод данных - - - - 1Ш32 - 1Ш32

Структурная схема пирометров С-110 и С-210 представлена на рис. 11.

Рис.11.

Структурная схема пирометров С-110 и С-210. 1-зеркальный объектив; 2- модулятор входного потока; 3- приемник излучения; 4-предварительный усилитель; 5- аналого-цифровой преобразователь; 6- микропроцессор; 7- индикатор; 8- схема термокомпенсации; 9- блок управления; 10- схема управления модулятором

На рис.12 и рис.13 представлены пирометры марок С-105 и С-500.7.

Рис. 12.

Пирометр фирмы «ТЕХНО-АС» С-105

Рис. 13.

Высокотемпературный пирометр фирмы «ТЕХНО-АС» марки С-500.7 «Сталь»

Разработаны методы поверки пирометрических средств диагностики. Проведена оценка погрешности, возникающей в передаче величины радиационной температуры, связанная с отличием ТСЗ от исходной температуры, при которой производилась калибровка АЧТ. Показано, что при калибровке пирометров в спектральном диапазоне 3-5 мкм, эта погрешность меньше чем в диапазоне 8-14 мкм.

Разработаны новые средства метрологии в области низких температур - модели абсолютно-черного тела. Модели АЧТ представлены на рис. 14.

Рис. 14.

Модель АЧТ фирмы «ТЕХНО-АС» марки «АЧТ-200»

В четвертой главе проведены экспериментальные исследования процесса выявления дефектов контактных соединений закрытых и открытых распределительных устройств с использованием пирометрических средств диагностики. Показано, что зонная проводимость контактного соединения приводит, при прохождении электрического тока, к локальному нагреву. Температура в зоне соединения характеризует величину сопротивления сужения, но не может быть измерена напрямую, а определяется по температуре на внешней поверхности соединения. При проведении температурного контроля обнаружение зоны дефекта затруднительно, т.к. тепловыделение возникает только в зоне проводимости, в то время как дефектные участки токопроводов обычно не проводят ток и соответственно не нагреваются Этот факт часто не учитывается при расшифровке термограмм и, как следствие, приводит к неправильным выводам.

Для определения возможности применения пирометров с показателем визирования 1: 100 проведены измерения температуры контактных соединений энергетических объектов. Измеренная температура сравнивалась с максимальной по зоне контакта температурой, полученной с использованием тепловизора ЛОЕМА-550. Тепловизионный приемник имеет оптическое разрешение в 5 раз выше пирометра, что позволяет значительно уменьшить влияние размеров и формы контактов на результаты измерений. Измерения проводились при одинаковом значении КИ и температуры фона. Условия проведения измерений и результаты представлены в табл. 3.

Таблица 3

Результаты контроля энергетического оборудования

№ п/п № рис Марка прибора Е Т нагрева °С Т возд °С Т фона °С Время Солнце Расстояние до объекта м Размер объекта мм

1 20 550 0,99 47,4 21 21 день нет 2-3 80

С-300 0,99 47,7 21 21

2 550 0,99 74,6 21 30 день нет 4 80x80

С-300 0,99 71,7 21 30

3 550 0,99 84,2 21 26 день нет 6-8 80x80

С-300 0,99 76 21 26

4 21 550 0,99 110 21 23 день нет 2-5 30

С-300 0,99 91,2 21 23

5 550 0,99 28,4 24 28 день нет 5 80

С-300 0,99 28,8 24 26

6 22 550 0,99 18,9 14 14 день нет 4 24

С-300 0,99 13,5^ 14 2-7 •

Рис.20. Рис.21.

Термограмма разборного контактного Термограмма кабельного разъединителя соединения со штыревым выводом -шинопровода и проходного ввода 6 кВ

Обнаружены как явные дефекты контактных соединений (№№2-4), так и преддефектное состояние контактов (№1). Точность измерения подтверждена тепловизионным контролем.

-Л—А____ .

ады^ у

А'.т

Рис. 22.

Рис. 23.

Нагрев болтовых контактов и токопроводов Внешний вид и термограмма трансформа-

масляных выключателей 110 кВ

тора ТМ3-400\10 82У

Измерения температуры токопроводов в открытых распредустройст-вах представлены на рис. 22. Определение температуры токопровода на большом расстоянии и имеющих размер меньше размера пятна контроля приводит к недопустимым погрешностям (18,3 °С), что накладывает ограничения на применение пирометров с показателем визирования более 1:100 для контроля данного оборудования.

Измерения температур трансформаторов проводились тепловизором «ИРТИС-200» и пирометром С-110 с показателем визирования 1:100, получено 379 термограмм и выполнено более 1000 пирометрических измерений. В результате проведенных обследований не выявлено отклонений в работе оборудования. Разница температур при измерении тепловизором и пирометром на поверхности баков трансформаторов не превышала 2°С, что соответствует инструментальной погрешности приборов (рис.23). Это под-

тверждает применимость пирометрического метода контроля при диагностике трансформаторов

На основе предложенных в данной работе методов разработано 17 моделей пирометров и организован их серийный выпуск.

Одним из слабых мест пирометрии сегодня является метрологическая база. На основе предложенных методов разработаны три модификации моделей абсолютно черного тела.

Методические рекомендации получили применение в ряде методик по диагностике оборудования.

Результаты работы позволяют сделать вывод об ошибочности развития направления создания ИК приборов - тепловизоров и пирометров в области 8-14 мкм, несмотря на то, что данный спектральный диапазон в области низких температур имеет более высокий уровень энергии излучения. Методическая погрешность, связанная с неточностью определения величины КИ и ТСЗ в области 8-14 мкм в 2-8 раз превышает аналогичную в диапазоне 3-5 мкм.

Разработка новых пирометров может производиться с учетом выбора спектрального диапазона с наименьшим влиянием ТСЗ и КИ.

Необходимо создать пирометр с максимальной наглядностью демонстрирующий результаты измерений, которые могли бы в последующем обрабатываться и архивироваться.

Создание новых пирометров позволит расширить их применение не только в энергетике, но и в других областях. Одним из таких направлений является диагностика электрооборудования зданий и сооружений, в частности школ и интернатов. Не менее важным для сохранения здоровья наших граждан является создание пирометров для работы МЧС, в частности для определения очагов горения в задымленных помещениях, для поиска людей в дыму. Широкое применение могут найти пирометрические методы контроля при поиске утечек горячей воды из трубопроводов.

Приборы выставлялись более чем на 20 выставках, награждены рядом дипломов и медалей, пирометр С-300 стал лауреатом конкурса, проводимого Госстандартом РФ «100 лучших товаров России».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Исследованы существующие методы и средства теплового неразру-шающего контроля энергетического оборудования открытых и закрытых распредустройств.

2. Проведено теоретическое обоснование процесса теплового нераз-рушающего контроля энергетических объектов с использованием пирометрических средств диагностики:

2.1. Разработано теоретическое обоснование процесса теплового не-разрушающего контроля с учетом неопределенности задания величин коэф-

фициента теплового излучения, температуры сторонней засветки и оптических характеристик приборов.

2.2. Проведено обоснование процесса измерения коэффициента излучения поверхности материалов энергетических объектов.

3. Выполнены исследования и разработаны научно-методические принципы процесса пирометрического теплового контроля энергетического оборудования:

3.1. Разработаны требования к методу контроля энергетического оборудования с использованием пирометрических средств диагностики.

3.2. Разработана математическая модель оценки результатов контроля энергетического оборудования при различных значениях основных параметров:

- неточности задания величины коэффициента теплового излучения;

- погрешности в задании величины температуры сторонней засветки;

- размеров контролируемого объекта.

3.3. Показана возможность снижения методической погрешности в 4-8 раз при использовании приборов, работающих в спектральном диапазоне 3-5 мкм по сравнению с широко используемым диапазоном 8-14 мкм.

3.4. Получены аналитические зависимости погрешности определения величины термодинамической температуры от неточности в задании величины коэффициента излучения и неполноты перекрытия пятна контроля объектом при проведении пирометрических измерений.

3.5. Разработаны методы анализа погрешностей при измерении коэффициента излучения материалов.

3.6. Выявлены закономерности и разработаны методы- компенсации погрешностей, связанных с невведением поправок на величину коэффициента излучения и температуры сторонней засветки в расчеты термодинамических температур при работе с пирометрами разных типов.

4. Создан способ контроля температуры подвижной лопасти модулятора, и на его основе разработаны новые конструкции двух моделей высокоточных пирометров. Разработанный способ и технические решения защищены патентами №31647 от 13.05.2003, №35433 от 23.10.2003 и заявкой о выдаче патента «Пирометрический способ измерения температуры объекта» № 2003128577\28 от 13.05.2003.

5. Разработаны средства метрологического контроля пирометрического и тепловизионного оборудования — модели абсолютно черного тела, и организовано их серийное производство

6. Разработана, сертифицирована и опробована методика тепловизи-онной диагностики энергооборудования с использованием, в том числе, пирометрических средств.

7. Проведены экспериментальные исследования, натурные испытания и внедрение методики теплового неразрушающего контроля и пирометрических средств диагностики открытых и закрытых распределительных устройств электрических станций.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Инфракрасная термография в энергетике в 3-х т/ Под ред. Р.К.Ньюпорта, А.И. Таджибаева..- СПб.: Изд. ПЭИПК, 2000.-Т. 1: Основы инфракрасной термографии. /А.В. Афонин, Р.К. Ньюпорт, B.C. Поляков, С.С. Сергеев, А.И. Таджибаев.- 240 с.

2. Афонин А.В., Таджибаев А.И., Сергеев С.С. Инфракрасная термо, графия в энергетике. Технические средства приема инфракрасных излучений. Учебное пособие. - СПб.: Изд. ПЭИПК, 2000. - 60 с.

3. Сергеев С.С. Инфракрасные пирометры. Контроль температуры энергетического оборудования// Контрольно-измерительные приборы и системы. - 2000.-№5-С. 17-19.

4. Сергеев С.С. Низкотемпературные пирометры для дистанционного контроля температур// Живая электроника России.- 2000.- т.2.- С. 114-115.

5. Сергеев С.С. Поиск утечек воды: приборное обеспечение// Жилищное и коммунальное хозяйство.- 2000. - № 6.- С.38-40.

6. Сергеев С.С. Эффективное использование инфракрасных пирометров в энергетике// Тезисы докладов совещания «Проблемы учета и управления потреблением энергоресурсов». М: 2001. - С.65-67.

7. Сергеев С.С. Оперативная диагностика энергетического оборудования с использованием ИК-пирометров// Техника для городского хозяйства. -2001.-№3-С.18-19.

8. Сергеев С.С. Оперативная диагностика аварийных участков трубопроводов// Энергосбережение.- 2001. - №1 - С. 27-29.

9. Сергеев С.С. Использование радиационных пирометров для диагностики электротехнического оборудования// Энергетик. — 2001. -№5 — С.30-32.

10. Сергеев С.С. Снижение погрешности при определении коэффициента теплового излучения в практической пирометрии//Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. СПб.: ПЭИПК-2001,- Вып. 13. С. 61-66.

11. Сергеев С.С. Опыт проведения энергетических обследований приборами производства фирмы «ТЕХНО-АС»// Тр. науч.-практ. конф. «Экономика энергосбережения». М.: - 2002. -С. 111-112.

12. Сергеев С.С. Новый метод измерения температуры расплавов металлов// Наука и технологии в промышленности, - 2003. - №1 - С. 31-32.

13. Сергеев С.С. Диагностика инженерных сетей жилищно-коммунального хозяйства// Сантехника, отопление, кондиционирование. 2003.-№ 4- С.66-68.

14. Пирометр: - патент 31647 RU/ С.С. Сергеев. - №2003113458/20; " Заявл. 13.05.2003; Опубл. 20.08.2003. - Бюл. №23.

15. Пирометр: - патент 35433 RU/ С.С. Сергеев. - №2003130816/20; Заявл. 23.10.2003; Опубл. 10.01.2004.-Бюл. №1.

АВТОРЕФЕРАТ

Пирометрический тепловой метод и средства неразрушающего контроля объектов электроэнергетики

Сергеев Сергей Сергеевич Лицензия ЛР № 020308 от 14.02.97

Санитарно-эпидемиологическое заключение № 78.01.07.953.П.005641.11.03 от 21.11.2003 г.

Подписано в печать 24.03.04 Формат 60x84 1/16 Б. кн.-журн. 1.0 П.л. Б .л. 0.5 . РТП РИО СЗТУ. _Тираж 100 экз. Заказ 601._

Северо-Западный государственный заочный технический университет

РИО СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации вузов

Санкт-Петербурга

191186 Санкт-Петербург, ул. Миллионная, д.5

№-6264

Введение

Глава 1. Анализ современного состояния теплового метода неразрушающего контроля энергетического оборудования с использованием пирометрических средств диагностики.

1.1. Современное состояние методов теплового 18 неразрушающего контроля с использованием радиационных пирометров.

1.2. Анализ аппаратных средств 29 пирометрического теплового метода контроля.

1.3. Особенности пирометрического теплового 41 метода контроля качества энергетического оборудования.

1.4. Анализ требований к типовым объектам 50 энергетики при их диагностике методами теплового неразрушающего контроля.

1.5. Анализ метрологического обеспечения 65 аппаратных средств теплового неразрушающего контроля энергетического оборудования с использованием пирометрических средств диагностики.

1.6. Выводы по главе.

1.7. Постановка задач исследования.

Глава 2. Теоретическое обоснование процесса теплового неразрушающего контроля энергетического оборудования с использованием пирометрических средств диагностики.

2.1. Исследование физико-математической модели '" процесса теплового неразрушающего контроля энергетического оборудования с использованием пирометрических средств диагностики.

2.2. Исследование физико-математической модели 76 процесса измерения коэффициента излучения материалов.

2.2.1. Методы расчета коэффициента излучения 76 металлов и диэлектриков.

2.2.2. Методы измерения коэффициента 80 излучения.

2.3. Теоретические исследования влияния 84 температуры сторонней засветки и пропускания атмосферы на результаты пирометрического контроля.

2.4. Выводы по разделу.

Глава 3. Научно-методические принципы разработки и внедрения методов и аппаратных средств теплового неразрушающего контроля энергетического оборудования.

3.1. Особенности методик теплового неразрушающего контроля различных объектов энергетического оборудования с использованием пирометрических средств измерения.

3.1.1. Синхронные генераторы.

3.1.2. Электродвигатели переменного и 94 постоянного тока.

3.1.3. Силовые трансформаторы, автотрансформаторы, масляные радиаторы.

3.1.4. Маслонаполненные трансформаторы 95 тока (ТТ) и напряжения (ТН).

3.1.5. Выключатели (масляные, воздушные, ^ вакуумные, элегазовые)

3.1.6. Разделители и отделители (РиО).

3.1.7. Вентильные разрядники и 98 ограничители перенапряжения.

3.1.8. Маслонаполненные вводы (MB).

3.1.9. Высокочастотные заградители (ВЗ), ЮО воздушные линии электропередачи (BJI).

3.1.10. Оборудование закрытых и открытых ЮО распредустройств.

3.2. Анализ инструментальных и методических Ю погрешностей при тепловом неразрушающем контроле энергетического оборудования с использованием пирометрических средств диагностики.

3.2.1. Исследование инструментальных и ^2 методических погрешностей при тепловом неразрушающем контроле энергетического оборудования с использованием пирометрических средств диагностики.

3.2.2. Исследование влияния погрешности 106 задания коэффициента излучения и температуры сторонней засветки на погрешность измерения температуры с использованием пирометрических средств диагностики.

3.2.3. Исследование влияния размеров ^^ объекта контроля на результаты измерения температуры с использованием пирометрических средств диагностики.

3.2.4. Анализ погрешностей при ^ измерении коэффициента излучения материалов.

3.2.5. Разработка методов компенсации 126 погрешностей, связанных с невведением поправок на величину коэффициента излучения и температуры сторонней засветки в расчеты термодинамических температур при работе с пирометрами разных типов.

3.3. Разработка аппаратных средств теплового ^^ неразрушающего контроля энергетического оборудования с использованием пирометрических средств диагностики.

3.3.1. Разработка требований к выбору 134 основных технических характеристик пирометрических средств диагностики.

3.3.2. Разработка требований к выбору 136 приемника инфракрасного излучения пирометрических средств диагностики.

3.3.3. Разработка требований к выбору 143 оптической схемы пирометрических средств диагностики.

3.3.4. Обоснование нового способа пирометрического контроля энергетического оборудования.

3.3.5. Разработка требований к выбору измерительной схемы пирометрических средств диагностики.

3.3.6. Разработка новых пирометрических средств диагностики.

4.1. Экспериментальные исследования процесса выявления дефектов контактных соединений закрытых и открытых распределительных устройств с использованием пирометрических средств диагностики.

3.4. Разработка метода и средств метрологической поверки и калибровки диагностического оборудования.

3.4.1. Разработка методов поверки пирометрических средств диагностики.

3.4.2. Разработка новых средств метрологии 177 в области низких температур - модели абсолютно черного тела.

3.5. Выводы по разделу

Глава 4. Экспериментальные исследования процесса и внедрение теплового метода неразрушающего контроля энергетического оборудования с использованием пирометрических средств диагностики.

4.2. Экспериментальные исследования качества токопроводов закрытых и открытых распределительных устройств с использованием пирометрических средств диагностики.

4.3. Экспериментальные исследования 195 нетоковедущих элементов энергетического оборудования закрытых и открытых распределительных устройств с использованием пирометрических средств диагностики.

4.4. Техническая и экономическая эффектов- 200 ность результатов диссертационной работы.

4.5. Перспективы развития и области применения результатов диссертационной работы.

4.6. Выводы по разделу.

Основные результаты работы.

В последнее десятилетие в нашей стране резко сократились затраты на обновление парка энергетического оборудования, что привело к увеличению количества техногенных катастроф, снижению качества тепла и электроэнергии, повышению затрат на их производство.

Техногенные аварии на территории Российской Федерации с 1990 г. по 1995 г. на АЭС увеличились в 2,5 раза, на газонефтепроводах в 4,3 раза, на шахтах в 10 раз, авиа и железнодорожном транспорте в 8 раз, во всех прочих случаях в 13 раз [1].

Основные фонды энергосистем находятся в критическом состоянии. Так в АО «Пермэнерго» из 13 ТЭЦ и ГРЭС 6 полностью выработали свой ресурс, т.к. находятся в эксплуатации по 50-75 лет [ 2 ].

Необходимо отметить, что увеличение затрат на производство энергоресурсов ведет к снижению конкурентоспособности продукции российских предприятий, т.к. энергоемкость валового внутреннего продукта РФ в 1,8 раза выше, чем в таких развитых странах как США и продолжает расти. Например, в легкой промышленности она выросла с 1990 г. в 4,5 раза, в машиностроении - в 1,8 [ 3 ].

Наряду с этим, со стабилизацией и ростом объемов производства возрастает потребление энергоресурсов, что приводит к увеличению нагрузки на оборудование электро-теплоэнергетики. Поддержание оборудования в рабочем состоянии, своевременное выведение его в ремонт или замена невозможна без качественной диагностики. Решение данного вопроса является важнейшей народно-хозяйственной проблемой, которая может быть решена при комплексном подходе к данной проблеме и использовании различных неразрушающих физических методов и средств контроля.

Одним из широко распространенных методов диагностики энергетического оборудования является тепловой метод неразрушающего контроля

ТМНК) с использованием тепловизиров и пирометров. Данный метод позволяет проводить диагностику энергетических объектов без отключения электроэнергии, в реальных условиях эксплуатации и бесконтактно, что существенно повышает экономическую целесообразность, достоверность и безопасность для персонала.

Более широко сегодня используются тепловизионные методы нераз-рушающего контроля энергооборудования [4-14]. Однако высокая стоимость оборудования, сложность в обслуживании и обработке результатов ограничивает широкое применение таких методов и частоту контроля оборудования. Значительно более дешевым методом является пирометрический метод неразрушающего контроля. Кроме низкой цены пирометрические приборы имеют такую же инструментальную погрешность измерения температур, что и тепловизионный. При измерении температуры с помощью пирометра прибор настраивается на коэффициент теплового излучения конкретного объекта, что снижает методическую погрешность измерений по сравнению с теп-ловизионным методом. Приборы просты в эксплуатации, надежны, имеют малые габариты и вес, что позволяет эффективно их использовать в промышленности.

Несмотря на то, что пирометрический метод теплового контроля известен достаточно давно [ 15; 16] он не получил еще широкого распространения при диагностике энергетических объектов. В первую очередь это связано с невысокой разрешающей способностью оптики ранее выпускающихся приборов, во-вторых, с недостаточной точностью и чувствительностью предыдущих модификаций приборов, а также с неправильной методикой проведения измерений и трактовкой ее результатов, с низкой квалификацией кадров, с отсутствием на отечественном рынке доступных по цене приборов.

Пирометры сегодня имеются в большинстве энергосистем, но официальное признание возможности использования пирометров для контроля энергетических объектов произошло с выпуском ОРГРЭС в 1999 г. нормативного документа [4], в котором наряду с тепловизионным методом контроля в одном пункте упомянут и пирометрический метод. В работах [17; 18] ссылки на возможность использования пирометров расширены, однако они носят общий характер.

Анализ результатов обследований с использованием пирометров и тепловизоров [19;20;21] показал, что при улучшении технических характеристик пирометров, снижении их цены они могут эффективно использоваться в энергетике для диагностики большинства энергетических объектов.

Таким образом, актуальность настоящих диссертационных исследований обусловлена необходимостью более широкого внедрения ТМНК с использованием пирометров для повышения оперативности и эффективности диагностики энергетического оборудования.

Цель работы - снижение методической и инструментальной погрешностей пирометрического теплового метода и совершенствование пирометрических средств контроля энергооборудования.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи:

1. Анализ существующих методов и средств теплового неразрушаю-щего контроля (ТНК) энергетического оборудования открытых и закрытых распределительных устройств.

2. Теоретическое обоснование процесса теплового неразрушающего контроля энергетических объектов с использованием пирометрических средств диагностики.

3. Исследование и разработка научно-методических принципов процесса ТНК энергетического оборудования.

4. Разработка аппаратных средств пирометрического теплового метода неразрушающего контроля энергетического оборудования.

5. Исследования и разработка методики и оборудования для метрологического обеспечения пирометрических средств контроля.

6. Экспериментальные исследования, натурные испытания и внедрение методики ТНК и пирометрических средств диагностики открытых и закрытых распределительных устройств электрических станций.

Методы исследования.

Анализ теоретических аспектов пирометрических методов основывается на теории излучения в инфракрасной (ИК) области спектра и базовом законе, описывающем зависимость спектральной плотности светимости от температуры и длины волны - законе Макса Планка [20;22]. Пространственная зависимость излучения - описывалась законом Ламберта. Теоретические исследования проведены на основе работ отечественных и зарубежных авторов, в числе которых Д.Я. Свет [23;24], А.И. Потапов [33], О.Н. Будадин [1;33], А.Н. Гордов [25], В.П. Вавилов [26-28], А.И. Таджибаев [20], А.В. Афонин [20,29] и др., с использованием традиционных методов статистических исследований, итерационных методов решений уравнений. Экспериментальные исследования проводились на метрологически аттестованном оборудовании с использованием современных приборов. Обработка данных проводилась на ЭВМ по стандартным и оригинальным программам, а также в редакторе MathCAD 7.0.

Предметом исследования является ТМНК энергетического оборудования и методы разработки современных инфракрасных пирометров.

Прикладные аспекты использования ИК диагностики основывались на работах B.C. Полякова, А.В. Джуруа, С.А. Бажанова, О.Н. Будадина, А.И. Потапова, а также на исследованиях коллективов предприятий - ОРГ-РЭС, Колэнерго, Ленэнерго, Оренбургэнерго, Уралэнерго, Челябэнерго, Мосэнерго.

Основой для разработки методики создания пирометрических систем послужили работы как уже перечисленных авторов, так и работы Е.И. Фан-деева, Б.В Васильева.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработано теоретическое обоснование расчета методической погрешности при пирометрическом контроле энергооборудования с учетом неопределенности задания величин коэффициента теплового излучения и температуры сторонней засветки (ТСЗ), позволившее оптимизировать выбор спектрального диапазона пирометров.

2. Получены аппроксимационные зависимости погрешности определения термодинамической температуры от неполноты перекрытия пятна контроля пирометра объектом и погрешности коэффициента излучения, позволяющие провести оценку методических погрешностей пирометрического метода на этапах планирования и обработки результатов измерений.

3. Создан способ контроля температуры подвижной лопасти модулятора, и на его основе разработаны новые конструкции двух моделей высокоточных пирометров.

4. Разработан математический аппарат и выявлены закономерности, позволяющие устранить ошибки измерения приборами, не имеющими функции ввода значений коэффициента излучения и температуры сторонней засветки.

Разработанный способ и технические решения защищены патентами №31647 от 13.05.2003 г., №35433 от 23.10.2003 г. и заявкой о выдаче патента «Пирометрический способ измерения температуры объекта» № 2003128577Y28 от 13.05.2003 г.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

1. Разработаны и реализованы в промышленности методика и пирометрические программно-аппаратные средства, обеспечивающие проведение теплового неразрушающего контроля деталей и узлов энергетического оборудования с обнаружением дефектов и определением их характеристик.

2. Разработаны требования к точности аппаратных средств при экспериментальном определении величины коэффициента излучения материалов.

3. Проведена метрологическая аттестация методики ТНК энергооборудования с использованием тепловизоров и пирометров, позволяющая проводить диагностику более 20 видов энергооборудования*.

4. На основе изложенных методик создано 17 моделей пирометров, 3 модели абсолютно черного тела (АЧТ). Приборы прошли госиспытания, внесены в государственный реестр средств измерений и организован их серийный выпуск, в т.ч. пирометров «С-300» (ТУ 4211-007-42290839-2003); «С-500» (ТУ 4211-008-42290839-2003); «С-110», «С-210» (АС.07.000.00.ТУ); модели абсолютно черного тела - «АЧТ-200» (ТУ 4211-012-42290839-01).

5. Разработанные и производимые пирометрические программно-аппаратные средства и методы ТНК энергетического оборудования нашли применение более чем на 1000 предприятиях различных отраслей промышленности для организации контроля качества деталей и узлов энергетического оборудования с обнаружением дефектов и определением их характеристик, а также при организации промышленного производства пирометрических приборов и поверочного оборудования (ЗАО «Колинт», ООО «Интеко», ООО «ТЕХНО-АС»). Выпускаемые пирометры используются в энергосистемах Мосэнерго, Ленэнерго, Иркутскэнерго, на Чернобыльской АС, Ленинградской АС и др. Методика тепловизионной неразрушающей диагностики электрооборудования/ О.Н. Будадин, Е.В. Абрамова, О.С. Крутогоров, С.С. Сергеев, Е.А. Рулев: Утв. деп. энергетического надзора МЭ РФ 19.08.03.-М.:ТИЭОДНК «ВЕМО»,2003.-27 с.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Методическая погрешность пирометрического теплового метода может быть снижена в 4-8 раз за счет использования пирометров в спектральном диапазоне 3-5 мкм вместо широко применяемого диапазона 8-14 мкм.

2. Инструментальная погрешность средств пирометрического контроля может быть заметно уменьшена при использовании предложенного нового способа измерения температуры, позволяющего контролировать температуру подвижного модулятора.

3. Результативность пирометрического теплового метода контроля энергетического оборудования существенно повысится при использовании полученных аппроксимационных соотношений на этапах планирования и обработки результатов измерений, учитывающих неточности в задании значения коэффициента теплового излучения и величину заполнения области контроля пирометра объектом.

4. Погрешности измерения пирометрами, не имеющими функции ввода значений коэффициента излучения и температуры сторонней засветки, могут быть значительно снижены путем применения разработанного математического аппарата и выявленных в работе закономерностей.

Апробация результатов исследования.

Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на семинарах и конференциях:

1. Семинар РАО «ЕЭС России» «Охрана труда в энергетике-99», г.Москва, 7-11 июня 1999 г.

2. Российская научно-практическая конференция «Проблемы учета и управления потреблением энергоресурсов в рамках административно- территориальных образований и промышленных предприятий», г. Зеленоград, 19-21 сентября 2000 г.

3. 13-й постоянно действующий семинар «Методы и средства оценки состояния энергооборудования» по теме: «Современные проблемы инфракрасной термографии», г. С.-Петербург, 26-30 сентября 2000 г.

4. Международная конференция «Практика и перспектива энергосбережения в Финляндии», г. Хельсинки, 15-17 марта 2001 г.

5. Международная конференция «Энергосбережение: опыт единой Европы и новые инвестиционные возможности России», г. Барселона, 11-12 июня 2001 г.

6. Первая всероссийская конференция по проблемам термометрии «Температура-2001», г. Подольск, 13-15 ноября 2001 г.

7. 17-й постоянно действующий семинар «Методы и средства оценки состояния энергооборудования» по теме: «Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования, зданий и сооружений на основе приема излучений в инфракрасном спектре», г. С.-Петербург, 1-5 апреля 2002г.

8. Научно-практическая конференция «Экономика энергосбережения», г. Москва, 1-2 июля 2002 г.

9. 10-я международная конференция «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики», г. Ялта, 30 сентября-4 октября 2002 г.

10. Международный симпозиум «Электротехника и электроэнергетика XXI века», г. Москва, 30 октября-1' ноября 2002 г.

11. 2-я международная научно-практическая конференция «Автоматизированные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии», г.Москва, 3-5 декабря 2002 г.

12. Всероссийский энергетический форум «ТЭК России в XXI веке», г.Москва, Гос. Кремлевский дворец, 18-19 декабря 2002 г.

13. Международный семинар «Радиационные измерения истинной температуры тел с неизвестной излучательной способностью», г. Москва, 3-6 ноября 2003 г.

14. Вторая всероссийская конференция по проблемам термометрии «Температура 2004», г. Обнинск, 22-25 марта 2004 г.

Материалы настоящей работы опубликованы в 1 монографии, 1 учебном пособии, 2 патентах, 1 заявке на патент, 11 печатных работах, а также докладывались на 14 международных и национальных конференциях и семинарах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, выводов, списка литературы, включающего 140 наименований, и приложений. Основной текст диссертации содержит 207 страниц, в том числе 43 страницы иллюстраций, 22 таблицы. Библиография содержит 140 наименований. В приложении помещены документы по метрологической аттестации и внедрению созданных методов и средств контроля, отзывы и дипломы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Исследованы существующие методы и средства теплового нераз-рушающего контроля энергетического оборудования открытых и закрытых распредустройств.

2. Проведено теоретическое обоснование процесса теплового неразру-шающего контроля энергетических объектов с использованием пирометрических средств диагностики в т.ч:

2.1. Разработано теоретическое обоснование процесса теплового нераз-рушающего контроля с учетом неопределенности задания величин коэффициента теплового излучения, температуры сторонней засветки и оптических характеристик приборов.

2.2. Проведено обоснование процесса измерения коэффициента излучения поверхности материалов энергетических объектов.

3. Выполнены исследования и разработаны научно-методические принципы процесса пирометрического теплового контроля энергетического оборудования в т. ч.:

1.1. Разработаны требования к методу контроля энергетического оборудования с использованием пирометрических средств диагностики.

1.2. Разработана математическая модель оценки результатов контроля энергетического оборудования при вариациях задания основных параметров:

- неточности задания величины коэффициента теплового излучения;

- погрешности в задании величины температуры сторонней засветки;

- размеров контролируемого объекта.

3.3. Показана возможность снижения методической погрешности в 4-8 раз при использовании приборов, работающих в спектральном диапазоне 3-5 мкм. по сравнению с широко используемым диапазоном 8-14 мкм.

3.4. Получены аналитические зависимости погрешности определения величины термодинамической температуры от неточности в задании величины коэффициента излучения и неполноты перекрытия пятна контроля объектом при проведении пирометрических измерений.

3.5. Разработаны методы анализа погрешностей при измерении коэффициента излучения материалов;

3.6. Выявлены закономерности и разработаны методы компенсации погрешностей, связанных с невведением поправок на величину коэффициента излучения и температуры сторонней засветки в расчеты термодинамических температур при работе с пирометрами разных типов.

4. Создан способ контроля температуры подвижной лопасти модулятора, и на его основе разработаны новые конструкции двух моделей высокоточных пирометров. Разработанный способ и технические решения защищены патентами №31647 от 13.05.2003, №35433 от 23.10.2003 и заявкой о выдаче патента «Пирометрический способ измерения температуры объекта» № 2003128577V28 от 13.05.2003.

5. Разработаны и организовано серийное производство средств метрологического контроля пирометрического и тепловизионного оборудования — моделей абсолютно черного тела.

6. Разработана, сертифицирована и опробована методика тепловизион-ной диагностики энергооборудования с использованием, в том числе, пирометрических средств.

7. Проведены экспериментальные исследования, натурные испытания и внедрение методики теплового неразрушающего контроля и пирометрических средств диагностики открытых и закрытых распределительных устройств электрических станций.

208

1. Измерения в электромагнитных полях/ Казаров Ю.К., Будадин О.Н., Тромцкий-Марков Т.Е., Лебедев О.В. - М.: ВИНИТИ РАН, 2003. - 196с.

2. Закиров Д.Г. Некоторые проблемы энергетической и экологической безопасности Пермской области //Энергосбережение и проблемы энергетики Западного Урала. -2000. -№3(6),- с. 26-29.

3. Раянов Р.З. Энергосберегающие приборы для ЖКХ// Датчики и системы. 2004, - №1, - с.35-37.

4. Основные положения методики инфракрасной диагностики электрооборудования и ВЛ. // РД.153-34.0-20.363-99:-М.: ОРГРЭС, 1999.

5. Методика тепловизионной неразрушающей диагностики электрооборудования: Утв.деп.гос. энергетического надзора 19.08.2003,-М.,2003.- 27с.

6. Власов А.Б., Афанасьев Н.С., Джура А.В. Использование тепловизоров для контроля состояния электрооборудования в Колэнерго// Электрические станции.- 1994.-№ 12.

7. Власов А.Б. Тепловизионный метод контроля физических параметров высоковольтных вводов // Электротехника.- 1994, -№ 4.

8. Власов А.Б., Джура А.В. Опыт использования тепловизоров в КОЛЭНЕРГО// Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. СПб.: ПЭИПК-1996.-Вып. 1.

9. Поляков B.C., Аристов Е.В. О причинах повреждений и способах выявления развивающихся дефектов (ТФКН-330)// Из опыта работы высоковольтных сетей Ленэнерго. -Л.: Энергоатомиздат, 1986.

10. Матвеев Ю.В. Об опыте комплексного диагностического обследования технического состояния силовых трансформаторов в АО «Оренбургэнерго//Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. СПб.: ПЭИПК-2000.- Вып. 11.

11. И. Чикулиев В.В. Диагностика силовых трансформаторов в МЭС Урала. // Там же.

12. Просвирнин Д. Состояние диагностики электрооборудования в ОАО ЭиЭ «Челябэнерго». //Там же.

13. Малов А.В.,. Снетков А.Ю. Методические проблемы эксплуатационной диагностики маслонаполненного оборудования.// Там же.

14. Долин А.П., Першина Н.Д., Смекалов В.В. Сопоставление 6г результатов комплексных диагностических обследований и ревизийтрансформаторов.// Там же.

15. Кульбуш Г.П. Электрические пирометры. М., 1932.

16. Рибо Г. Оптическая пирометрия. M.-JL: Гостехиздат, 1934.-455 с.

17. Объемы и нормы испытаний электрооборудования: РД 34.4551.300-97/ Под общ. ред. Б.А. Алексеева и др. М.: НЦ ЭНАС, -1998. - 256 с.

18. Объемы и нормы испытаний электрооборудования :Изменение %v № 1: РД 34.45-51.300-97».- М.: ОРГРЭС, -2000.

19. Бажанов С.А. Инфракрасная диагностика электрооборудования распределительных устройств // Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик».- Вып. 4 (16).М.: НТФ «Энергопрогресс», 2000. 76 с.

20. Инфракрасная термография в энергетике в 3-х т./ Под ред. Р.К. Ньюпорта, А.И. Таджибаева. .- СПб.: Изд. ПЭИПК, 2000.-Т. 1: Основы инфракрасной термографии. /А.В. Афонин, Р.К. Ньюпорт, B.C. Поляков, С.С. Сергеев, А.И. Таджибаев.- 240 с.т

21. Фрунзе А.В. Дистанционный измеритель температуры ДИЭЛТЕСТ-ТЭ/200//Энергетик. 1997. №4-С. 12-14.

22. Гаррисон Т.Р. Радиационная пирометрия.-М.: МИР, 1964.-248 с.

23. Свет Д.Я. Объективные методы высокотемпературной пирометрии при непрерывном спектре измерения. М.: Наука, 1968. -236 с.

24. Свет Д.Я. Оптические методы измерения истинных температур, ф -М.: Наука, 1982.-296с.

25. Гордов А.Н., Жагулло О.М., Иванова А.Г. Основы температурных измерений. М.: Энергоатомиздат, 1992. - 304 с.

26. Вавилов В.П. Тепловые методы неразрушающего контроля.-СПб. М.: Машиностроение, 1991. - 240 с.

27. Вавилов В.П. Диагностика строительных конструкций методом инфракрасной термографии// В мире неразрушающего контроля. 2000.-№ 2.

28. Вавилов В.П. Климов А.Г. Тепловизоры и их применение. — М.: Интел универсал, 2002. 88 с.

29. Афонин А.В., Казанский В.В., Яцек B.C. Моделирование спектральной освещенности элементов земной поверхности от небосвода в тепловой ИК области спектра// Оптический журнал.- 2000.-№ 2.

30. Трауб Д. Итерационные методы решения уравнений: Пер. с англ. М.:Мир, 1985.-264с.

31. ГОСТ 28243-89 Пирометры. Общие технические требования. -Прод. 01.01.96.- М.: Изд-во стандартов, 1989. 11 с.

32. ГОСТ 25314-83. Контроль неразрушающий тепловой. Термины и определения. -Введен 01.07.83. М.: Изд-во стандартов, 1983. 11 с.

33. Тепловой неразрушающий контроль изделий: Научно-методическое пособие /О.Н. Будадин, А.И. Потапов, В.И. Колганов и др. -М.: 2002.-472 с.

34. ГОСТ 8024-90. Аппараты и электрические устройства переменного тока на напряжение свыше 1000 в. Нормы нагрева при продолжительном режиме работы и методы испытаний:- введ. 01.01.91 М. Издательство стандартов, 1990. - 18 с.

35. Вавилов В.П., Гринцато Э., Бизон П. И др. Новые аспекты динамической термографии// Дефектоскопия.-1992.- №7- С.69-75.

36. Бекешко Н.А. Некоторые актуальные вопросы развития методов и средств теплового неразрушающего контроля//Там же.-1986.-№12.-С.48-55.

37. Температурные измерения/ О.А. Геращенко, А.Н. Гордов, В.И. Лахидр. Киев: Наукова думка, 1984.

38. Низкотемпературные пирометры с тепловыми приемниками излучения / Е.И.Фандеев, Б.В. Васильев, А.П. Бараненко и др. М.: Энергоатомиздат, 1993.- 160 с.

39. Каталог АПИР-С. Агрегативный комплекс стационарных пирометрических преобразователей и пирометров излучения/ Львов, НПО «Термоприбор», 1981.

40. Л ах В.И. Самченко Г.П. Агрегатный комплекс стационарных пирометрических преобразователей и пирометров излучения АПИР-С/ Приборы и системы управления.-1980. №5. - С.13-17.

41. Фандеев Е.И., Иванченко В.П., Бараненко А.П. Расчет параметров схем датчиков температуры, содержащих элементы компенсации температурной погрешности// Изв.вузов. Приборостроение. 1971. - №11 - С. 120-123.

42. Королева Н.В. Современные пирометры полного излучения. //Обзор информ.; М.: ЦНИИТЭИприборостроения. ТС-6. 1980. -Вып.З. -С.46.

43. Драгун В.Л., Филатов С.А. Тепловизионные системы в исследовании типовых процессов. Мн.: Наука и техника, 1989. 175 с.

44. Состояние и перспективы развития средств измерения температуры контактными и бесконтактными методами// Тезисы докл. V Всесоюзной науч. конференции «Температура-84». Львов, 1984.

45. Засименко В.М., Самченко Г.П. Цифровые пирометры «Смотрич-4П» и «Смотрич-5П» агрегатного комплекса АПИР-П// Приборы и системы управления.-1987.- №2.-С.20-21.

46. Васильев Б.В. Малогабаритный автономный низкотемпературный пирометр немодулированного излучения// Оптико-механическая промышленность. 1983.- №3. - С.29-30.

47. Васильев Б.В. Повышение стабильности нулевого уровня ИК-радиометра немодулированного излучения// Тепловые приемники излучения. Л.: ГОИ. 1980. С. 133-134.

48. ИК-радиометр немодулированного излучения с визирующим световым лучом/ Б.В. Васильев, А.Г. Медведев, А.В. Минашкин, В.В. Миргородский// Изв. ЛЭТИ. Л., 1979. - Вып. 247. - С.25-29.

49. Васильев Б.В., Назаров В.Н. Низкотемпературный пирометр с цифровым отсчетом// Изв.ЛЭТИ. Л., 1985.- вып.359. -С.25-28.

50. Васильев Б.В., Минашкин А.В., Инфракрасный радиометр с пироэлектрическим приемником излучения на диапазон длин волн 8-12 мкм// Изв. ЛЭТИ. Л., 1981.- Вып. 290.- С. 18-22.

51. Козырев Б.П. Вальчихин Д.Д. Измерение малых неоднородностей нагрева поверхностей с помощью дифференциального инфракрасного пирометра//Измерительная техника. 1975.- №3.- С. 58-60.

52. Пирометр «Квант-РТ» / В.М. Далькевич, Г.В. Дендюк, В.А. Дергачев и др. // Безопасность труда в промышленности. 1986.- №7.- С. 34.

53. Метрологическое обеспечение температурных и теплофизических измерений в области высоких температур// Тезисы докл. IV Всесоюзной науч.-техн. Конференции «Температура-90». Харьков, 1990.

54. Средства бесконтактного контроля температуры движущихся пластических масс и изделий/ А.П. Бараненко, В.П. Толдин, В.М. Горбачев и др. // Изв. Сев.-Кавказ. Науч. центра высшей школы. Техн. Науки. -1989.-№4.

55. Автоматизированные производства изделий из композиционных материалов/ B.C. Балакирев, А.В. Заев, Е.И. Фандеев и др. Под ред. B.C. Балакирева. М.: Химия, 1990.

56. Авдошин Е.С., Никулин В.Б. Низкотемпературный радиометр с коническим световодом// Приборы и техника эксперимента. -1979.- №1. С. 242-243.

57. Приборы и методы наблюдений// Тезисы докл. XI Всесоюзного совещ. по актинометрии. Таллинн, 1980. - Ч.2.- С. 156-170.

58. Пилат И.М., Ашеулов А.А., Цыпко Н.К. Радиационный пирометр на анизотропных термоэлементах// Оптико-механическая промышленность. -1974.-№5.

59. Электрические методы и средства измерения температуры// Тезисы докл. VI Всесоюзной конференции «Электротермометрия-88». Львов, 1988. Ч. 1,2,3.

60. Микропроцессорные переносные пирометры частичного излучения «Смотрич-МбП» / В.М. Засименко, Т.Л. Маевский, А.В. Марусенков и др. // Приборы и техника эксперимента.-1989.- №4.- С.248.

61. Мрыхин С. Д., Захаров Ю.Н., Дейников И.И. Высокочувствительный пирометр суммарного излучения с пироэлектрическим приемником// Сегнето и пьезоматериалы и их применение. М.: МДНТП, -1978,- С. 72-75.

62. Строков В.А., Кеткович А. А., Упадышев А.В. Низкотемпературный радиометр ИК-10Р// Капиллярные и тепловые методы неразрушающего контроля. М.: ВИАМ. -1976. -С. 15-18.

63. Инфракрасный термометр «Кельвин»// Инф. материалы. М.: НТЦУП РАН. -2002. -4с.

64. Таджибаев А.И. Анализ искажений при термографических обследованиях энергетических установок // Энергонадзор — информ 2000.-№ 1(3).

65. Афанасьев А.В., Орлов И.Я. Инфракрасный микропроцессорный пирометр с комбинированной оптической системой// Датчики и системы -№2, 2003. С.41-45.

66. Поляков B.C. Методические указания. «Применение тепловизионных приемников для выявления дефектов высоковольтного оборудования». Л. ЛИПКЭн, 1990.

67. Анализ нарушений в работе электроустановок и рекомендации персоналу. Служба передового опыта ПО «Союзтехэнерго» / Под ред. Ф.Л. Когана, М.: -1990.-вып. 1,2.

68. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. В 2-х книгах.(Под ред. В.В. Клюева, 2-ое изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1986.488 с.).

69. Жуков А.Г., Горюнов А.Н., Кальфа А.А. Тепловизионные приборы и их применение. М.: Радио и связь, 1983. 168 с.

70. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации: РД 34.20.501-95. М.: СПО ОРГРЭС, 1996. - 160с.

71. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. Утв. прик. Минэнергетики РФ №6 от13.01.03. 2003.

72. Крикунов Л.З. Справочник по основам инфракрасной техники. М., «Советское радио», 1978.

73. Temperature Errors Caused By 1% Emissivity Change. Рекламные материалы. MIKRON, 2002.

74. Поляков B.C. Опыт тепловизионной диагностики электрооборудования мощных энергетических объектов //Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. СПб.: ПЭИПК-2002.- Вып. 17.-С. 4-11.

75. Снетков А.Ю. Проблемы оценки состояния элементов высоковольтного электрооборудования по результатам тепловизионного контроля.// Там же. С. 78-83.

76. Сидоренко М.Г. Опыт эксплуатации тепловизора типа Inframetrics-740 в АО «Новгородэнерго»// Там же. С. 89-99.

77. Сергеев С.С. Использование радиационных пирометров для * диагностики электротехнического оборудования// Энергетик. 2001. -№51. С.30-32.

78. ОСТ 16.0.800.343-76. Турбогенераторы. Испытание сердечника статора. -М.: -1976.

79. Методические указания по проведению испытаний на нагревание « генераторов. МУ-34-70-069-84.-М.: СПО «Союзтехэнерго»,- 1984.

80. Рекомендации по проведению тепловых испытаний силовых масляных трансформаторов (автотрансформаторов) на месте их установки. М.: Энергия, 1972.

81. НиконенкоВ.А. Оборудование для поверки датчиков температуры, пирометров и тепловизоров// ПВКПТ «Температура 2001», М. 2001.

82. Paez G. Integrable and differentiable approximations to Planck's 4* equvation. SPIE, 1998. - v.3437. - p. 371-377.

83. Kunz M., de Witt D. Temperature Its Measurement and control in Science end Industry. Pittsburg: ISA, -1972. V.5. - P. 599-610.

84. Свет Д.Я., Пырков Ю.Н. Плотниченко В.Г. Определение температуры и спектральной излучательной способности веществ, недоступных для непосредственного контакта. ДАН, 1998. Т.361. №5. с. 626-629.

85. Свет Д.Я. Некоторые новые возможности термометрии излучения. * ДАН, 1999. Т.366. №6. С. 759-761.

86. К.Я. Кондратьев, Н.И. Москаценко. Тепловое излучение планет. Л., «Гидрометеоиздат», 1977.

87. Соболева Н.Ф. Влияние неточности задания коэффициента излучения на определение температуры нечерных тел// Оптико-механическая промышленность.- 1972.- № 3. С. 62-63.

88. Соболева Н.Ф. Расчет истинной температуры объекта при ИК-измерениях.// Оптико- механическая промышленность. -1976.- № 10.-С. 8-9.

89. Click S. Infrared temperature measurement errors// Sensors.-1988. №4.

90. Излучательные свойства твердых материалов. /Под ред. Шейндлина.- М.: Энергия, 1974. 472с.

91. Сергеев С.С. Снижение погрешности при определении коэффициента теплового излучения в практической пирометрии//Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. СПб.: ПЭИПК-2001.-Вып. 13. С. 61-66.

92. Draagbare meetapparaten. Ternat.: Testo, 2002. -с. 286.

93. The temperature hand book, v.29. Stamford.: Omega engineering, 1997. -c. 1357.

94. Технология и наукоемкая продукция/ Каталог. М.: МНиТ РФ, 1997. 272 с.

95. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства. Киев.: Наукова думка, 1979.- 768 с.

96. Bessonneau G. Bolometres a ther mistances et termopiles en couchen minces // Rev.Prot. Contr. ind.-1976.-15, №78.-P. 11-14.

97. Малоинерционный тонкопленочный приемник излучения/ Цыпко Н.К., Козловский В.В. Бирюков Ю.П., и др.: Тез. докл. V Всесоюзного семинара по тепловым приемникам излучения, Москва. — М., -1986.- с.69-70.

98. Ишанин Г.Г. Приемники излучения оптических и оптико-электронных приборов. Л.: Машиностроение, 1986.- 174 с.

99. Кременчугский Л.С., Ройцина О.В. Пироэлектрические приемники излучения. Киев: Наукова думка. 1979.

100. Васильев Б.В. Максимальная вольт-ваттная чувствительность и пороговый поток пироэлектрического приемника излучения// Оптико-механическая промышленность. 1991.- №3. - С. 28-32.

101. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов. Л.: Машиностроение, 1983.

102. Williams О.М. Noise limitations in dynamic infrared scene projection. SPIE, 1995, v.2552, p. 44-55.

103. Изнар A.H. Электронно-оптические приборы. M.: Машиностроение, 1977.

104. Проектирование телескопа пирометра полного излучения с рефлекторной оптической системой / В.П. Иванченко, Е.И. Фандеев, Г.А. Лущаев и др. // Изв. Сев.-Кавказ. научн. центра высшей школы. Техн. Науки. 1975. №3.

105. Слюсарев Г.Г. Расчет оптических систем. Л.: Машиностроение.1975.

106. Якушенко Т.И. Расчет зеркальных и зеркально-линзовых систем. 4.1. М.: Машиностроение, 1972.

107. Чуриловский В.М. Теория оптических приборов. М.-Л.: Машиностроение, 1966.

108. Оптические материалы для инфракрасной техники/ Е.М. Воронкова, Б.Н. Гречушникова, Г.И. Дистлер, И.П. Петров. М.: Наука, 1965.

109. Акустические кристаллы/ Под ред. М.Н. Шаскольской. М.: Наука, 1982.

110. Рудная А.И. Радиационный пирометр для измерения температуры поверхностей в интервале 100-900°С//Тр. Всесоюзн. Нааучно-исслед. инта метрологии, 1958. Вып. 35 (95). С. 108-117.

111. Проектирование телескопа пирометра полного излучения с рефлекторной оптической системой/ В.П. Иванченко, Е.И. Фандеев, F.A.

112. Лущаев и др. // Изв. Сев.-Кавказ. науч. центра высшей школы. Техн. науки. 1975. №3. С.93-96.

113. Аналитическое исследование оптической системы первичного преобразователя со сферическим рефлектором/ Ю.Г. Овсеенко, В.М. Горбачев, А.П. Бараненко, Е.И. Фандеев// Изв. Сев-Кавказ, науч. центра высшей школы. Техн.науки. 1988 №4. С.50-53.

114. Методика расчета параметров оптической системы пирометра со сферическим рефлектором/ В.М. Горбачев, Ю.Г. Овсеенко, А.П. Бараненко, Е.И. Фандеев// Изв. Сев.-Кавказ. науч. центра всшей школы. Техн. Науки, 1989. № 1.

115. Васильев Б.В. Оптимальный показатель преломления однолинзового объектива ИК-радиометра// Оптико-механическая промышленность. 1977. №5. С. 12-13.

116. ИК-радиометр: А.С. 2072721 РФ/ С.Р. Костюковский и др.-№94024276/28; заявл. 07.07.94; опубл. 20.03.96.-Бюл. № 8.

117. Оптический пирометр: Заявка на патент 2000119033 РФ/ Б.П. Бунза, А.С. Елизаров.- заявл. 19.07.00; опубл. 20.06.02.

118. Линевег Ф. Измерение температур в технике. М.: Металлургия,1980.

119. Поскачей А.А. Чубаров Е.П. Оптико-электронные системы измерения температуры. М.: Энергоатомиздат, 1988.

120. Чарихов Л. А. Автоматическая компенсация влияния температуры окружающей среды на т.э.д. с пирометра суммарного излучения//Измерительная техника.- 1969. №10. - С.35-37.

121. Проектирование узла термопреобразователей пирометра полного излучения/ Г.А. Лущаев, А.П. Бараненко, А.Г. Грекова, Е.И. Фандеев// Изв. вузов. Приборостроение. 1982. №6. С.91-96.

122. Исследование динамических характеристик узла термопреобразователей пирометра полного излучения/ Г.А. Лущаев, А.П. Бараненко, А.Г. Грекова, Е.И. Фандеев// Там же. 1983. №12. С.76-81.

123. Лущаев Г.А., Бараненко А.П., Фандеев Е.И. Расчет стационарных температур и конструктивных параметров многослойного узла термопреобразователей пирометра полного излучения//Там же. 1989. №7. С.87-91.

124. Расчет динамических характеристик многослойного узла термопреобразователей низкотемпературного пирометра полного излучения/ Г.А. Лущаев, А.П. Бараненко, Т.Д. Полякова, Е.И. Фандеев// Там же. 1990. №7. G. 97-100.

125. Белов Ю.А., Ковалевская В.В. Аналоговые линейные измерительные преобразователи температуры с термометрами сопротивления// Измерения, контроль, автоматизация. 1979. №3 (19).С.11-17.

126. Нестеренко А.Д. Основы расчета электроизмерительных схем уравновешивания. Киев: Изд.АН УССР. 1960.

127. Фандеев Е.И., Иванченко В.П., Бараненко А.П. Разработка и исследование низкотемпературных пирометров полного излучения// Изв. Сев.-кавказ. науч. центра высшей школы. Сер.техн.науки.1978.№2. С.22-26.

128. Модель абсолютно черного тела. Паспорт. М.: НПП ДАНАТЕРМ, -1999.- 7с.

129. ГОСТ 10434-82. Соединения контактные электрические. Классификация. Общие технические требования. Введ.01.01.83. - М.: Изд-во стандартов, 1982.-21с.

130. Электрическая часть станций и подстанций/ Под ред. А.А. Васильева.-М.: Энергоатомиздат, 1990.-576с.

131. Отчет по результатам обследования электроустановок ОАО ЦТД «Диаскан».-Коломна.: ООО «ТЕХНО-АС».-2003.-82с.

132. Информационные материалы фирмы Flir.-2001.

133. Сергеев С.С. Поиск утечек воды: приборное обеспечение// Жилищное и коммунальное хозяйство.- 2000. № 6.- С.38-40.

134. Сергеев С.С. Оперативная диагностика аварийных участков трубопроводов// Энергосбережение.- 2001. №1 - С. 27-29.

135. Сергеев С.С. Использование приборов фирмы «ТЕХНО-АС» в энергетике и жилищно-коммунальном хозяйстве//Материалы конференции «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики». Ялта.: УИЦНТТ-2002. С.54.

136. Сергеев С.С. Опыт проведения энергетических обследований приборами производства фирмы «ТЕХНО-АС»// Тр. науч.-практ. конф. «Экономика энергосбережения». М.: 2002. -С.111-112.

137. Сергеев С.С. Низкотемпературные пирометры для дистанционного контроля температур// Живая электроника России.- 2000.- т.2.- С. 114-115.

138. Сергеев С.С. Новый метод измерения температуры расплавов металлов// Наука и технологии в промышленности, 2003. - №1 - С. 31-32.

139. УТВЕРЖДАЮ". Зам. Генералиюгоаио1. АКТпспмтлпмПдля цш;П УТВЕРЖДЕНИЯ типа

140. Инфракрасного пирометра С -110, разработанного н предеТД1ШСШЮГО ООО " ТПХ1Ю ЛС " Россия.

141. ГЦИ СИ Ростест Москва пропел испытания для целей утверждения типа инфракрасного пирометра С -ПО, разработанного и представленного ООО " ТЕХНО - AC \ Россия

142. Испытания проведены п ГЦП СП Росгест-Москна на оснопашш письма-поручения Госстандарта России от 13.01.2000г. № -410/13-61 п период с 18 02.2000г. но 29.03.2000г.

143. II ГЦП СИ Ростсст Москва било нрслстаппепо два опытных обрата инфракрасного пирометра С -110 с эанодскимн номерами № 1530 н № 1531.

144. ОаЮШПИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ• Дп.ишои измеряемых температур,• Предел допускаемой относительной погрешности:

145. ГЦИ СИ Ростест-Москпа отмечает, что инфракрасный пирометр С-ПО обеспечен в эксплуатации эталонными средствами измерений и методикой поверки, апробированной о процессе испытаний.

146. На основании результатов проведенных испытаний для целей утверждения тина ГЦИ СИ Ростест-Москпа рекомендует:а) утпердить niri инфракрасного пирометра С-ПО и внести его в Государственный реестр;

147. Утвержденная "Про.'рччил испытаний для целей утверждения нити"

148. Недомоешь соответствия испытанного оо/кпцп требованиям технической документации.

149. Начальник лаборатории 412 П. А. Мелдвелев

150. Главный специалист лаб. 4-12 /, •> ВН. Сухарсп

151. С актом ознакомлен Директор ООО HTXIЮ-АГ C74V piecn

152. ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ1. СОГЛАО Зам. Гсиер РОСТЕ»

153. Пирометры инфракрасные С-110

154. Uiiccciim п Государственный реестр средств измерений Регистрационный №. тчо-ро Взамен №

155. Выпускается по технической документации фирмы изготовители ООО "TEXIЮ-АС" РОССИЯ- АС.07.000.00.ТУ11ЛЗ! 1ЛЧЕ1 ШЕИ ОБЛАСТЬ ПРИМЕ! IE1ШЯ

156. Пирометры применяются лля контроля состояния объектов и технологических пронессоп в различных отраслях промышленности, а также при иронелении научных исслеловаинГт.1. ОПИСАНИЕ

157. В диапазоне: свыше +100 "С + 1,5 % + «шпика младшего разрядацифрового индикатора.• Предел допускаемой абсолютно» погрешности:

158. Знак утверждения типа папосшся на титульный лист Руководства но эксплуатации niipoMeipa и на маркировочную табличку.1. КОМПЛЕКТНОСТЬ

159. Пирометр инфракрасный С-110 I шт.2. (Чкоиолетпо по эксплуатации Inn.

160. Комплект приналлежноетей I комн.1. МОНЬТКЛ

161. Поиерк.1 проводится по МП " Меюлнка поверки ниромс1|»ч1 серии "С", согласованной I'oetecr-Москвл и включенной п I'jkobo.tcibo но эксплуатации. При ноперке лолжны применяться:• образцовые молелн " абсолютно черных le.i" ЛЧТ I разряла Ю

162. Межиоиерочнын HHiepu.vi- I гол. ^

163. ЧОРМЛПтиЫГ; И ТЕлШЧИСКИЕ Д0КУМИПт1

164. Гемпикчкая док\мещлниа фирмы ииоювиге.ш ООО"l l!.\lIO-AC" ЛС.О7.000.00 I V1. ПКЯЮЧОШГ:

165. ПиромефЫ инфракрасные С'-110 coomeicmyioi технической лонменгаиин inioiiwiiio ii. ООО •'7Г.Х11ОЛС"-.\С.07,000,00.ТУ .1.u^uM.uie -.i. ООО "VI.N110- \С " I UH0S.«. КЧмомил Mockmiki-m

166. ОЛ1ЛСШ. а'я -I. \ т. Октябрьской рек -106

167. СОГЛАСОВАНО Представитель фирмы Дирскюр ООО "TEXIЮ-АС" " 'Сергеев С.С.1. УТППРЖДЛЮ"

168. ИСПЫТАНИИ ДЛЯ ЦШ:П УТВЕРЖДЕНИЯ ТИПА

169. Инфракрасного пирометра С -210, разработанного II нрсдстаппсииого ООО " TLIXMO ЛС " Россия.

170. ГЦИ СИ Гостсст • Москиа пропел испытания ляя пелеП утверждения типа инфракрасного пирометра С -210 , разработанного н представленного ООО " ТПХ! !0 АС " Россия

171. Испытания npone.i.mi и ГЦИ СИ Ростест-Моекпа на основании письма-поручения Госстандарта России or 13.01.2000г. № ^ 10/13-6-4 и период с 18.02.2000г. по 29.0J.2000r.

172. U ГЦИ СИ Ростсст • Москва было представлено два опытных образна инфракрасного пирометра С-210 с заводскими номерами Ws 1527 и № 1520.

173. Диапазон измеряемые температур.

174. Продел допускаемой относительной погрешности:1 диапазоне свыше +100 "С1.5

175. Предел допускаемо.! абсолютной погрешности:

176. ГЦИСИ Ростест-Москоа пропел испытания инфракрасного пирометра С-210 d соответствии с "Программой испытании для целей утверждения типа инфракрасного пирометра С -210, согласованно!! ВНИНОФИ и утвержденной Ростест-Москва.

177. П результате проведенных испытаний установлено, что инфракрасный пирометр С-210 соответствует требованиям технической докумстании. представленной ООО " ТЕХНО АС".

178. ГЦ11СМ Ростест-Москва отмечает, что ннфракрасиыП miposieip С -210 обеспечен в эксплуатации эталонными средствами измерений и метолнкоП поверки, апробированной в процессе испытании.

179. На основании результатов проведенных испытаний для нелеп }твержлепня типа ГНИ CI1 Ростест-Москва рекомендует:1. Ю ГОя) утвердить тин инфракрасного пирометра С-210 и внести его в Государственный wреестр;