W diagnostyce urządzeń chłodniczych pomocne może okazać się użycie kamer termowizyjnych.

Rys. 1. Panel sterowania stanowiska doświadczalnego obiegu chłodziarki sprężarkowej parowej

Termografia ilościowa i jakościowa
Pomiar temperatury za pomocą kamer termowizyjnych jest techniką nowoczesną i efektywną. Umożliwia wyznaczenie rozkładu temperatury na powierzchni badanego obiektu bezdotykowo. Wynikiem pomiaru termowizyjnego jest obraz termiczny badanego obiektu, prezentujący rozkład temperatury na jego powierzchni, gdzie poszczególnym wartościom temperatury zostają odpowiednio przyporządkowane kolory. Porównanie koloru w wybranym punkcie obrazu z kolorem na skali temperatury, towarzyszącej zawsze wynikowi pomiaru, umożliwia określenie wartości temperatury w tym punkcie. Możliwe jest także odczytanie dokładnej wartości temperatury w wybranych punktach, jak również różnorodna obróbka tych obrazów dla pozyskania dokładniejszych danych o badanym obiekcie [1].
Poprawne przeprowadzenie pomiaru wymaga jednak posiadania pewnej wiedzy o technice pomiarów termowizyjnych, ponieważ wynik tego pomiaru jest podatny na warunki towarzyszące jego przeprowadzeniu [2]. Jednym z najistotniejszych czynników, mających wpływ na ilościowy wynik pomiaru, jest znajomość emisyjności powierzchni badanego obiektu. Wyznaczenie tego parametru wymaga jednak dodatkowych pomiarów. Znając dokładną wartość emisyjności otrzymujemy rzeczywiste wartości temperatury. Taką drogę postępowania należy wybrać, kiedy zależy nam na dokładnych wartościach otrzymanych wyników pomiaru. Tę technikę pomiarów nazywa się umownie termografią ilościową.
W niektórych przypadkach wystarczająca jest już informacja o miejscach występowania i wielkości obszarów o podwyższonych lub obniżonych wartościach temperatury, nie jest natomiast ważna znajomość dokładnych wartości. Wtedy można stosować przybliżone wartości emisyjności, unikając w ten sposób pracochłonnego jej wyznaczania. Tego typu badania zalicza się do termografii jakościowej.

Rys. 2. Zawór dławiący i pompa obiegowa czynnika pośredniczącego

Diagnostyka termowizyjna głównych elementów układów chłodniczych
Istnieją różne typy urządzeń chłodniczych: sprężarkowe parowe, gazowe, absorpcyjne i inne. W technologii chłodzenia najszersze zastosowanie znalazły urządzenia sprężarkowe parowe. Dlatego w dalszej części artykułu wszystkie prezentacje będą dotyczyć tego typu urządzeń.
Lewobieżny obieg chłodziarki sprężarkowej parowej składa się z czterech zasadniczych urządzeń: sprężarki pary, skraplacza, zaworu dławiącego, parowacza oraz ewentualnie innych elementów, którymi są zawory odcinające, filtry, wzierniki itp.
Wszystkie elementy pracującego układu chłodziarki przedstawiono na termogramach. Pochodzą one z przeprowadzonej inspekcji termowizyjnej. Wykorzystano do niej chłodziarkę doświadczalną, znajdującą się w Laboratorium Techniki Cieplnej Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej w Gliwicach. Na rysunku 1. przedstawiono panel sterowania chłodziarki.
Wyposażenie stanowiska zapewnia pomiar praktycznie wszystkich parametrów technicznych, charakteryzujących funkcjonowanie tego typu urządzenia. Dodatkowo w artykule zaprezentowano termogramy elementów instalacji chłodniczej działającej w chłodni do przechowywania żywności.
Na rysunku 2. zaprezentowano regulowany zawór dławiący (oznaczony punktem SP01). Zawór nie jest zaizolowany cieplnie, dlatego nastąpiło jego oszronienie (patrz po prawej). Obserwacja rozkładu temperatury na powierzchni zaworu może być przydatna do stwierdzenia nieprawidłowości jego działania. Obok zaworu znajduje się źródło ciepła w postaci pompy obiegowej czynnika pośredniczącego (punkt SP02).
Rysunek 3. przedstawia elektromagnetyczny zawór odcinający (punkt SP01), wziernik i filtr. Obserwacja rozkładu temperatury pozwala stwierdzić, czy zawór działa poprawnie, otwierając i zamykając przepływ czynnika. Obserwacja rozkładu temperatury przed i za filtrem pozwala na szybką ocenę, czy nie zaniknął przepływ przez filtr, np na skutek zanieczyszczenia.
Na rysunku 4. przedstawiono widok skraplacza na stanowisku doświadczalnym, natomiast na rysunku 5. znajduje się obraz termowizyjny skraplacza pracującego w instalacji chłodni. Skraplacz instalacji doświadczalnej został wykonany jako wymiennik ciepła typu „rura w rurze” i jest chłodzony przepływającą wodą sieciową. Następnie całość została zaizolowana otuliną izolacyjną, stosowaną w technologii chłodniczej do izolacji przewodów rurowych. Obserwacja tego elementu jest okazją do zapoznania się z obrazem termicznym zaizolowanych cieplnie przewodów rurowych. Obserwacja termowizyjna izolacji instalacji i połączeń rurowych oraz armatury pozwala bardzo szybko wykryć miejsca potencjalnych niedociągnięć wykonawczych i braków. (...)

Rys. 4. Obraz termograficzny skraplacza na stanowisku doświadczalnym

Zastosowanie techniki termowizyjnej do wykrywania nieprawidłowości w pracy instalacji chłodniczych (...)

Uwagi końcowe (...)

LITERATURA
[1] KRUCZEK T.: Możliwości i uwarunkowania zastosowania kamer termowizyjnych. Chłodnictwo & Klimatyzacja, nr 4, 2011. ss. 72–76.
[2] KRUCZEK T.: Analiza wpływu czynników zewnętrznych na wyniki termowizyjnego pomiaru temperatury. Mat. V Krajowej Konf.– Termografia i Termometria w Podczerwieni. Ustroń, 2002. ss. 327–332.

AUTOR:
Tadeusz KRUCZEK