ОЦЕНКА  ТЕХНИЧЕСКОГО  СОСТОЯНИЯ  ОБОРУДОВАНИЯ  МЕТОДОМ  ТЕПЛОВИЗИОННОГО  КОНТРОЛЯ

Гевлич  Сергей  Олегович

канд.  техн.  наук,  технический  директор  ООО  «Экспертиза»,  РФ,  г.  Волгоград

E-mail: 

Гевлич  Дмитрий  Сергеевич

канд.  техн.  наук,  директор  ООО  «Экспертиза»,  РФ,  г.  Волгоград

E-mail: 

Бабяк  Татьяна  Геннадьевна

эксперт  ООО  «Экспертиза»  РФ,  г.  Волгоград

E-mail: 

Васильев  Константин  Александрович

эксперт  ООО  «Экспертиза»  РФ,  г.  Волгоград

E-mail: 

Коновалов  Сергей  Сергеевич

инженер-дефектоскопист  ООО  «Экспертиза»  РФ,  г.  Волгоград

E-mail: 

Макарова  Надежда  Васильевна

эксперт  ООО  «Экспертиза»  РФ,  г.  Волгоград

E-mail: 

Мирзонов  Максим  Владимирович

эксперт  ООО  «Экспертиза»  РФ,  г.  Волгоград

E-mail:  promexpertiza@mail.ru

ASSESSMENT  OF  TECHNICAL  CONDITION  OF  THERMAL  CONTROL  EQUIPMENT  BY

Sergey  Gevlich

candidate  of  Technical  Sciences,  Technical  Director  LLC  “Expertiza”,  Russia,  Volgograd

Dmitry  Gevlich

candidate  of  Technical  Sciences,  Director  LLC  “Expertiza”,  Russia,  Volgograd

Tatiana  Babiac

expert  LLC  “Expertiza”,  Russia,  Volgograd

Constantin  Vasilev

expert  LLC  “Expertiza”,  Russia,  Volgograd

Sergey  Conovalov

engineer  LLC  “Expertiza”,  Russia,  Volgograd

Nadejda  Makarova

expert  LLC  “Expertiza”,  Russia,  Volgograd

Maksim  Mirzonov

expert  LLC  “Expertiza”,  Russia,  Volgograd

АННОТАЦИЯ

В  работе  рассмотрено  применение  тепловизионного  метода  контроля  за  состоянием  металлургического  оборудования  непосредственно  в  процессе  эксплуатации.  Показаны  возможности  метода  на  реальных  конструкциях.  Рассмотренные  примеры  применения  тепловизионного  контроля  и  анализа  полученных  термограмм  позволяют  рекомендовать  тепловизионный  метод  в  качестве  основного  метода  интегрального  контроля  в  процессе  технического  диагностирования  металлургического  оборудования.

ABSTRACT

In  the  work  considered  the  use  of  thermal  imaging  method  for  monitoring  of  metallurgical  equipment  directly  in  the  process  of  exploitation.  Showing  possibilities  of  the  method  on  real  designs.  Examples  of  application  of  thermal  control  and  analysis  of  thermograms  allow  to  recommend  the  thermal  method  as  a  primary  method  of  integrated  control  in  the  process  of  technical  diagnostics  of  metallurgical  equipment.

Ключевые  слова:  промышленная  безопасность;  техническое  диагностирование;  металлургия.

Keywords:  industrial  safety;  technical  diagnosis;  metallurgy.

Тепловизионный  контроль  (ТК)  является  одним  из  интегральных  методов  технического  диагностирования,  позволяющим  производит  обследование  всего  технического  устройства  без  нарушения  его  целостности  и  работоспособности  во  время  эксплуатации  на  текущих  (рабочих)  параметрах.  Именно  возможность  проведения  диагностики  устройств  и  их  компонентов  без  исключения  их  из  производственной  цепи  предопределила  высокую  эффективность  тепловизионного  контроля  при  оценке  соответствия  опасных  производственных  объектов  (ОПО)  требованиям  промышленной.  В  настоящее  время  ТК  успешно  применяется  для  диагностирования  металлургического,  термического  и  нефтехимического  оборудования. 

В  данной  работе  приведены  примеры  результатов  применения  ТК  для  технической  диагностики  различных  видов  оборудования,  работающего  при  повышенных  температурах  (плавильные  и  термические  нагревательные  печи),  с  целью  выявления  составляющих  частей  и  узлов  объекта  контроля  для  более  тщательного  обследования.

Тепловизионный  контроль  проводился  с  помощью  инфракрасной  камеры  FLIR  Т425  (точность  измерения  ±2  °С  или  2  %  от  измерения).

На  рисунке  1  представлены  термограммы  дуговой  печи  для  выплавки  стали  ёмкостью  10  тонн,  снятые  в  период  расплавления  шихты.  Тепловизионная  съёмка  проводилась  по  боковой  поверхности  кожуха  печи  со  стороны  завалочного  окна  и  сливного  желоба. 

Рисунок  1.  Термограммы  дуговой  сталеплавильной  печи  (ДСП-10):  а  —  термограмма  боковой  поверхности  печи  со  стороны  портала;  б  —  термограмма  завалочного  окна  печи;  в,  г  —  термограммы  боковой  поверхности  печи  со  стороны  выпускного  желоба

По  представленным  термограммам  видно,  что  температура,  зафиксированная  в  зонах  Аr1,  составляет  150—180  оС,  а  температура  свода  печи  несколько  выше  и  превосходит  300  оС  (не  более  360  оС).  Водяное  охлаждение  сводового  кольца  в  данном  случае  крайне  эффективно  —  его  температура  не  превышает  40  оС.  На  кожухе  данной  печи  не  выявлено  зон  перегрева,  что  свидетельствует  о  целостности  огнеупорной  футеровки.  Высокая  же  температура  свода  свидетельствует  о  том,  что  набивная  кладка  не  обеспечивает  достаточной  тепловой  изоляции  по  причине  значительного  износа  и  требует  ремонта. 

Исследование  индукционной  печи  с  набивной  футеровкой  для  выплавки  медных  сплавов  с  водоохлаждаемым  индуктором  показало  отсутствие  каких-либо  нарушений  футеровки  печи.  Индуктор  охлаждается  проточной  водой  в  соответствии  с  требованиями  инструкции  по  эксплуатации  и  правил  безопасности,  о  чём  свидетельствует  отсутствие  зон  локального  перегрева  на  термограммах.  Съемка  же  с  другой  позиции  (см.  рисунок  2)  показала  наличие  перегрева  одного  из  токоподводящих  контактов.  Температура  правого  контакта  находится  в  пределах  100—120  оС,  в  то  время  как  температура  левого  контакта  не  превосходит  30  оС.  Очевидна  необходимость  обслуживания  токоподводящих  элементов  индукционной  печи  в  течение  ближайшего  планово-предупредительного  ремонта,  так  как  подобное  явление  может  быть  связано  с  нарушением  электрического  контакта  элемента  (ослабленное  крепление)  или  с  нарушением  его  водяного  охлаждения.  Невнимание  к  выявленной  проблеме  может  привести  к  нарушениям  в  работе  технического  устройства  и  даже  к  развитию  аварийной  ситуации.

Рисунок  2.  Термограмма  токоподводящей  колодки  индукционной  печи

Таким  образом,  применение  тепловизионной  (инфракрасной)  съемки  в  процессе  технического  диагностирования  позволяет  провести  интегральный  контроль  плавильной  печи  и  определить  зоны  или  участки  в  её  конструкции,  требующие  дополнительного  внимания  (локального  контроля  специальными  средствами)  со  стороны  обслуживающего  персонала  для  сохранения  работоспособности  и  производительности  металлургического  агрегата.  Данный  метод  одинаково  применим  как  для  крупных  сталеплавильных  печей,  так  и  для  малых  лабораторных  индукторов.

Нагревательные  и  термические  печи  являются  одними  из  самых  распространённых  и  основных  технических  устройств  на  предприятиях  чёрной  и  цветной  металлургии.  Их  опасность  связана,  в  первую  очередь,  с  наличием  поверхностей,  нагретых  до  высоких  температур,  и  применением  взрывопожароопасного  топлива  (в  частности,  природного  газа).  В  связи  с  этим,  очевидны  требования  к  контролю  технического  состояния  и  обустройству  нагревательных  и  термических  печей  изложенные  в  соответствующих  правилах  безопасности  и  федеральных  нормах  и  правилах. 

Рассмотрим  термограммы  термической  печи  с  выкатным  подом  для  термообработки  отливок,  сварных  конструкций  и  т.  п.  Очевидно,  что  зоны  максимальных  температур  корпуса  печи  будут  находиться  в  непосредственной  близости  к  окнам  загрузки,  горелкам,  смотровым  окошкам  и  запальным  каналам.  На  рисунке  3  показана  термограмма  такой  печи.

Рисунок  3.  Внешний  вид  термической  печи  со  стороны  заслонки  (слева)  и  её  термограмма  во  время  изотермической  выдержки  (справа)

Тепловизионные  замеры  показали,  что  минимальная  температура  в  точке  Аr1  достигает  275  оС,  а  в  верхней  части  заслонки  более  650  оС.  В  первую  очередь,  это  связано  с  дефектностью  огнеупорной  кладки  заслонки  печи  и  неправильной  её  установкой  (в  данном  случае,  заслонка  стоит  на  поде  печи  и  отклоняется  от  вертикального  положения).  Также  следует  обратить  внимание  на  то,  что  в  зоне  перегрева  находятся  и  удерживающие  элементы  заслонки  (цепи),  которые  в  процессе  загрузки  (выгрузки)  подвергаются  значительным  нагрузкам.  Обнаруженные  факты  указывают  на  вероятное  развитие  будущей  аварийной  ситуации  и  подлежат  устранению.

Рисунок  4.  Термограммы  (слева)  и  внешний  вид  (справа)  зон  подвода  газопровода  к  горелке

Из  термограммы,  представленной  на  рисунке  4,  следует,  что  наружная  поверхность  кладки  печи,  непосредственно  прилегающая  к  горелочному  перевалу  в  зоне  подовых  горелок,  перегрета  до  температуры  300  оС  и  более.  Это  свидетельствует  о  нарушении  организации  факельного  горения  в  пространстве  печи  (преграда  на  пути  движения  высокотемпературных  продуктов  сгорания)  или  о  возможных  нарушениях  технологии  в  процессе  строительства  или  ремонта  данного  участка  кладки.  Высокая  температура  и  наличие  локально  перегретых  участков  могут  привести  к  нагреву  газопроводов  и  управляющей  арматуры,  что  в  лучшем  случае  вызовет  нарушение  в  настройке  температурного  режима,  а  в  худшем  —  развитие  аварийной  ситуации,  связанной  с  разрушением  газопровода. 

Рисунок  5  дополнительно  иллюстрирует  высказанные  предположения  о  недопустимости  дефектов  боковых  стен  нагревательной  печи.  В  зоне  Аr1  температура  превосходит  300  оС.  Незаполненные  швы,  отсутствие  кирпичей  в  кладке  —  это,  по  сути,  недопустимые  дефекты,  которые  требуют  восстановительного  ремонта  и  немедленного  устранения.

Рисунок  5.  Термограммы  (слева)  и  внешний  вид  (справа)  боковых  поверхностей  кладки  термической  печи

Перегрев  рабочей  зоны  опасен  как  непосредственно  для  обслуживающего  персонала,  так  и  может  приводить  к  нагреву  газопроводных  систем  питания  печи,  механизмов  перемещения  и  других  вспомогательных  технических  устройств.  Пример  такого  термического  воздействия  показан  на  рисунке  6.

Рисунок  6.  Термограммы  (слева)  и  внешний  вид  (справа)  закалочной  газовой  печи  для  объёмной  закалки  стальных  труб  большого  диаметра

В  зоне  Аr1  максимальная  температура  превосходит  350  оС,  в  некоторых  точках  температура  достигает  почти  400  оС.  Это  участок  кожуха  одной  из  зон  печи,  сварное  соединение  металлических  плит  которого,  явно  негерметично.  Также  очевидно,  нарушение  технологии  теплоизоляции  участка  печи,  примыкающего  к  турбулентной  горелке.  Визуальный  осмотр  холодной  печи  показал  наличие  сильного  разрушения  огнеупорной  кладки  в  указанном  месте. 

Измерение  температур  элементов  механизма  перемещения  труб  (колес  с  цепным  механическим  приводом)  позволило  получить  весьма  показательные  данные.  Температура  некоторых  элементов  достигала  350  оС,  несмотря  на  существующую  систему  охлаждения  движущихся  частей  с  помощью  водоохлаждаемых  экранов.  Следует  отметить,  что  из  жаростойкой  стали  выполнены  только  ступицы  приводных  колёс  (внутренняя  часть  колеса,  непосредственно  касающаяся  нагретой  трубы).  Таким  образом,  цепной  привод  механизма  подвергается  длительному  высокотемпературному  воздействию,  что  приводит  к  частым  остановкам  печи  для  ремонтных  работ  (разрыв  и  соскакивание  цепи  являются  одними  из  самых  частых  поломок  на  данном  оборудовании).

Рассмотренные  примеры  применения  тепловизионного  контроля  и  анализа  полученных  термограмм  позволяют  рекомендовать  тепловизионный  метод  в  качестве  основного  (вместе  с  визуально-измерительным)  метода  интегрального  контроля  в  процессе  технического  диагностирования  металлургического  оборудования.  Простота  процесса  обследования,  его  оперативность,  удобная  форма  представления  результатов,  возможность  использования  без  специальной  остановки  оборудования  —  далеко  не  полный  перечень  преимуществ  указанного  метода  для  решения  задач  диагностики  и  экспертизы  промышленной  безопасности.  Применение  современных  инновационных  методов  контроля  технического  состояния  оборудования  позволяет  быстро  реагировать  на  постоянное  ужесточение  норм  и  требований  в  области  промышленной  безопасности  и  энерго-  и  ресурсосбережения.