Dampfsysteme unter der Lupe

Dieter Kühne

Die Thermografie basiert auf dem Verfahren der Abstrahlung langwelligen Infrarotlichtes jedweden Körpers oberhalb von 0° Kelvin. Eine Wärmebildkamera verfügt über ein Mikrobolometer, das wie ein Bildsensor aufgebaut ist, dessen Pixel aber anstatt für sichtbares Licht auf Infrarotstrahlung ausgelegt sind. Die empfangene Strahlungsintensität wird zur Auswertung in ein Falschfarbenbild übersetzt, das vom Anwender leicht interpretiert werden kann.

Die Stärke einer Thermokamera macht vor allem ihre Bildanalyse aus. So muss die Temperatur dedizierter Bildpunkte ermittelbar sein, und die Einstellungen für Temperaturspanne und -bereich müssen eine feine Auflösung von kleinen Temperaturunterschieden ermöglichen. Mit der Fluke Ti 20 wird daher eine leistungsstarke Analysesoftware geliefert, die detaillierte Auswertungen und Dokumentationen am PC ermöglicht. Mit dem Thermografie-Verfahren lassen sich beispielsweise Dampfsysteme überwachen und auf einwandfreie Funktion prüfen. Hierbei erfassen Techniker mit Wärmebildkameras die Oberflächentemperatur von Maschinen und Anlagenteilen in zweidimensionalen Abbildungen. Die Wärmebilder geben die relative Temperatur der Systemkomponenten wieder und zeigen damit an, wie effektiv und effizient die Komponenten arbeiten.

Durch eine Untersuchung der Einzelkomponenten eines Dampfsystems lassen sich Schwachstellen schnell und einfach finden. Ein typisches Beispiel für eine Einzelkomponente ist ein Kondensatableiter. Zeigt das Wärmebild eine hohe Einlasstemperatur und eine niedrige Auslasstemperatur (<100 °C), arbeitet der Kondensatabscheider normalerweise einwandfrei. Falls die Einlasstemperatur deutlich unter der Systemtemperatur liegt, gelangt kein Dampf in den Kondensatabscheider. In diesem Fall gilt es, nach einem vorgeschalteten Problem wie einem geschlossenen Ventil, einem verstopften Rohr oder ähnlichem zu suchen. Falls Einlass- und Auslasstemperatur identisch sind, hat der Kondensatabscheider wahrscheinlich im offenen Zustand versagt und bläst Dampf in die Kondensatleitung ab. Das System läuft zwar weiter, allerdings mit einem beträchtlichen Energieverlust. Zu niedrige Einlass- und Auslasstemperaturen lassen darauf schließen, dass der Kondensatabscheider im geschlossenen Zustand versagt hat. Kondensatabscheider und Einlassleitung sind dann mit Kondensat gefüllt.

Mit einer Wärmebildkamera lassen sich zahlreiche weitere Probleme erfassen, während das Dampfsystem in Betrieb ist: Verstopfte Dampfleitungen und geschlossene Ventile, undichte Erdleitungen, blockierte Wärmetauscher, feuerfeste Materialien und Isolierung von Boilern sowie Anomalien an dampfbetriebenen Maschinen.

Auf jeden Fall ist es sinnvoll, regelmäßige Inspektionswege für alle wichtigen Komponenten des Dampfsystems einzuführen, damit alle Kondensatabscheider mindestens einmal pro Jahr überprüft werden. Größere oder besonders kritische Kondensatabscheider sollten öfters überprüft werden, da die potenziellen Ausfallkosten höher sind. Mit der Zeit kann man mit dieser Vorgehensweise bestimmen, ob ein heißer oder relativ kalter Bereich ungewöhnlich ist, und überprüfen, ob eine Reparatur erfolgreich war.

Die wichtigsten Maßnahmen zur Überprüfung der Funktion und Leistung von Kondensatabscheidern sind Sichtprüfung, akustische Prüfung und Temperaturmessung. Mit einer jährlichen thermografischen Prüfung der Kondensatabscheider und der zugehörigen Komponenten können Dampfverluste wahrscheinlich um 50 bis 75 % gesenkt werden. Sinnvollerweise sollten in einem Instandhaltungsplan für Dampfsysteme Reparaturen nach Gesichtspunkten wie Sicherheit, Dampf-/Energieverlusten, Produktionsausfällen und Qualitätsverlusten priorisiert werden.

Mit der zur Ti 20 beiliegenden Software lässt sich zu jedem Problem, das mithilfe der Wärmebildkamera festgestellt wurde, ein Bericht mit dem Wärmebild und einem Digitalbild der Anlage erzeugen. Auf diese Weise können Probleme leicht gefunden, ein Vorschlag für Reparaturen entwickelt und der Zustand vor und nach der Reparatur dokumentiert werden.

Die Fluke-Serie Ti sorgt dafür, dass Thermografie nicht mehr nur wenigen vorbehalten ist. Mit diesen Wärmebildkameras für den industriellen Einsatz können auch Service- und Wartungstechniker, die sich mit den Anlagen und Maschinen am besten auskennen, thermografische Untersuchungen durchführen. Dank ihrer handlichen Bauweise mit einhändiger, berührungsloser Bedienung und einer intuitiven Benutzerführung ist für exakte Messungen mit Wärmebildkameras der Serie Ti keine spezielle Ausbildung erforderlich. Die Kamera muss nur auf die gewünschte Stelle gerichtet und scharf gestellt werden. Der Temperaturbereich wird automatisch so eingestellt, dass ein scharfes Bild entsteht. Betätigt man den Trigger, wird das Bild mit den zugehörigen Messwerten gespeichert.

Für die Anwendung vor Ort ist die Kamera staub- und spritzwassergeschützt gemäß IP 54 und bietet drei Stunden Dauerbetrieb mit einer Akkuladung. Zu den Einsatzbereichen der Ti 20 gehören die Fehlersuche in Dreiphasensystemen, Unterverteilungen, Sicherungen, Verkabelungen und Anschlüssen in Stromverteilungssystemen. Sie eignet sich außerdem für Fehlersuche und Diagnose an elektromechanischen Geräten (Motoren, Pumpen, Lager und Riemenscheiben), Prozessanlagen und -instrumenten (Rohre, Ventile, Kondensatabscheider und Behälter) sowie in der Anlagen- und Gebäudewartung.

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