Darlegung :

In der Industrie werden seit Jahrzehnten IR-Messgeräte (Handthermometer, Abtaster, stationäre oder handgehaltene Kameras) in der Verfahrens- und Anlagentechnik (Produktion, F & E, Versorgung, Instandhaltung,...) eingesetzt.

Heutzutage übertrifft die IR-Thermografie als zustandsabhängige, konditionale Instandhaltungsmethode einerseits die zyklische und manuelle Instandhaltung, andererseits vermag sie die Instandsetzungszeiten stark einzuschränken, bzw. planbarer zu machen. Wobei die Prüfungen berührungs- und zerstörungsfrei vonstatten gehen, sowie unter realen Betriebsbedingungen.

In der Tat werden nach einer Inspektion (unter möglichst wiederkehrenden, Volllast-Betriebsbedingungen) nur noch die entdeckten Mängel behoben. Dank der technischen Möglichkeiten der IR-Thermografie kann z.B. auf eine zeitaufwendige Elektro-Wartung verzichtet werden, ohne weiter die Unzulänglichkeit einer bloßen Sichtkontrolle seiner Anlagen in Kauf nehmen zu müssen. Nicht umsonst stellt die Inspektion elektrischer Anlagen und Betriebsmittel zurzeit das größte Anwendungsfeld der IR-Thermografie in der Industrie dar (über 50% der Anwendungen). Die IR-Thermografie findet auch Anwendung bei der Untersuchung von Gebäuden. Sie ermöglicht es Isolationsfehler, thermische Brücken,... zu entdecken oder sie dient zur Ortung oder Überprüfung von Fußbodenheizungen.

Die Anwendungen bei industriellen Herstellungs- und Fertigungsverfahren sind zahlreich: sobald eine Ausrüstung ein thermisches Phänomen verwendet, ist es möglich, es zu überwachen, kontrollieren, prüfen und zu messen (Trendfeststellung), um die verschiedenen Betriebsparameter besser beherrschen zu können.

Der Sicherheitsaspekt ist nicht zu unterschätzen, so können Schwachstellen bei feuerfesten Ausmauerungen in der Eisen- und Stahlindustrie, in Glashütten oder in petrochemischen Werken ausfindig gemacht werden.

Bei Maschinen können etliche mechanische Teile (Lager, Wälz-, Kugel-, Nadel-,... Querlager, bewegliche Teile und Aggregate, etc...) thermografiert werden, um Maschinenbrüche zu vermeiden.

Das Prinzip :

Die Infrarot-Strahlung („Wärmestrahlung“) ist eine elektromagnetische Strahlung, die sich unterhalb der Empfindlichkeitsgrenze des Auges (760 nm) bis zum Mikrowellenbereich (1 mm) erstreckt und in nahes (NIR: 760 nm bis 2,5 µm) bis fernes IR (FIR: 25 bis 1000 µm) unterteilt wird.

Nur bei Absorption wird die Infrarot-Energie in Wärme umgewandelt. So ist für den Wärmehaushalt der Erde die Infrarot-Absorption durch Wasserdampf, Kohlendioxid und Ozon in der Atmosphäre wesentlich.

Im Gegensatz zu klassischen Kameras, die nur Wellenlängen zwischen 0,4 und 0,8 Mikrometer empfangen, arbeiten IR-Kameras im Wellenlängenbereich zwischen 2 und 15 µm. So werden sie u.a. als Nachtsichtgeräte, in der tier- wie humanmedizinischen Diagnostik oder für Studien zur Wärmeverbreitung eingesetzt. Dabei können sie sowohl zwischen den kontinuierlich als auch selektiv emittierte Spektren unterscheiden.

Anfänglich wurden IR-Kameras für militärische Anwendungen gebaut und eingesetzt, wie der nächtlichen Objekt- und Personenerfassung, der Überwachung oder Identifizierung. Seitdem werden sie auch für zivile Zwecke benutzt, so zur Überwachung von Gebäuden, als Nachtflughilfen, zur Lasersteuerung und selbstverständlich zum Sichtbarmachen der Temperaturwerte von elektrischen Anlagen.

Die IR-Messsysteme haben sich schon in der Bauwirtschaft, der Elektroindustrie und in der Petrochemie durchgesetzt. Ferner bei der Leckageortung, der Kontrolle von Erdölumweltverschmutzungen, der Überwachung von Bränden, der meteorologischen, geografischen oder medizinischen Analyse.

Die Umsetzung :

Für die Umsetzung der konditionalen Instandhaltungsmethode bedarf es einer IR-Thermokamera mit / ohne Batteriegürtel zzgl. verschiedener Zubehörteile (Objektive, Filter,...) je nach Anwendungsgebiet, und eines ausgebildeten wie qualifizierten Thermografen. Die IR-Thermokamera misst und überträgt bildlich die von einem Objekt ausgestrahlte unsichtbare Infrarot-Strahlung, die im Spektrum zwischen dem roten Licht und den kürzesten Radiowellen liegt. Die Tatsache, dass diese Strahlung funktionell vom Abstrahlungswert des Objekts, dessen Temperatur und Umgebung abhängt, ermöglicht es der IR-Kamera die Temperatur durch vorherige / nachträgliche Parametereingabe zu errechnen und anzuzeigen. Sie liefert in Echtzeit ein klares Farbbild im integrierten Sucher oder im externen hochauflösenden LCD-Monitor. Durch direkte digitale Bildspeicherung und Aufzeichnung gesprochener Kommentare wird die Inspektion sicherer, schneller und kostengünstiger. Die gespeicherten Daten können entweder vor Ort analysiert werden (Echtzeit-Funktion) oder mit der FlirTools-Software am PC für Instandhaltungsberichte verwendet werden, die in das Qualitätssicherungsmanagement wie Risikomanagement des Kunden eingebracht werden können.

Ziele der Kontrollinspektion per Infrarot-Thermographie :

Das Erkennen, Voraussehen und Verhindern anormalen Heißlaufens und / oder übermäßiger Wärmeschwankungen, die u.a. :

• eine Beschädigung des Betriebsmittels oder des Produkts.
• einen Kurzschluss.
• einen Brandausbruch.
• eine unerwünschte Auslösung.
• einen Produktionsausfall.
• ...verursachen können.

Das Erbringen von Entscheidungselementen, die eine passende Korrekturmaßnahme bei den so ausgemachten Anlagen, Betriebsmitteln und Materialien ermöglichen.

Die zu realisierende Kontrolle ist zuerst qualitativer Art (Ortung anormal warmer Stellen) und – bei Entdeckung von Ungewöhnlichkeiten – erfolgt danach die Quantifizierung (Grad der Wärmeabweichung) bei der Bestimmung der Dringlichkeitsstufe (Risikograd) und der Korrektureingriffe und / oder der nötigen vorbeugenden Maßnahmen.