Wczytuję dane...
Wykonywanie pomiarów okresowych z zastosowaniem termowizji

Wykonywanie pomiarów okresowych z zastosowaniem termowizji

mgr inż. Karol Kuczyński, mgr. inż. Grzegorz Dymny

Pomiary w okresie eksploatacji służą do oceny aktualnego stanu technicznego urządzeń pod względem niezawodności i bezpieczeństwa pracy. Wyniki pomiarów są podstawą decyzji o dalszej

eksploatacji lub dokonaniu odpowiednich napraw czy wymiany. Okresowe pomiary mają za zadanie potwierdzić skuteczność działania zastosowanych środków ochrony oraz zapewnić bezpieczeństwo użytkowania urządzeń i instalacji. Przyczynami powodującymi powstawanie

pożarów w instalacjach elektrycznych są najczęściej uszkodzenia izolacji powodujące zwarcia lub znaczny prąd upływności. Jeżeli miejsce zwarcia znajdzie się w otoczeniu materiałów łatwopalnych, a zainstalowane zabezpieczenie nie zapewni wyłączenia odpowiednio szybko, to może to być przyczyną powstania pożaru. Inną przyczyną może być zły dobór przekrojów kabli

i przewodów oraz ich zabezpieczeń, powodując znaczne nagrzewanie sie kabli i przewodów, a także znajdujących się w bezpośrednim otoczeniu materiałów łatwopalnych, co może prowadzić do powstania pożaru.

wymagania prawne

Zgodnie z ustawą z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane (tekst jednolity DzU z 2016r., poz. 290 z późniejszymi zmianami), obiekty powinny być w czasie ich użytkowania poddawane przez właściciela lub zarządcę okresowej kontroli, co najmniej raz na 5 lat.

Zgodnie z Art. 61. Prawa budowlanego właściciel lub zarządca obiektu budowlanego jest obowiązany:

1) utrzymywać i użytkować obiekt zgodnie z przeznaczeniem,

2) zapewnić, dochowując należytej staranności, bezpieczne użytkowanie obiektu w razie wystąpienia czynników zewnętrznych oddziaływujących na obiekt, związanych z działaniem człowieka lub sił natury, takich jak: wyładowania atmosferyczne, wstrząsy sejsmiczne, silne wiatry, intensywne opady atmosferyczne, osuwiska ziemi, zjawiska lodowe na rzekach i morzu oraz

jeziorach i zbiornikach wodnych, pożary lub powodzie, w wyniku których następuje uszkodzenie obiektu budowlanego lub bezpośrednie zagrożenie takim uszkodzeniem, mogące spowodować

zagrożenie życia lub zdrowia ludzi, bezpieczeństwa mienia lub środowiska.

Artykuł 62 ust. 1 pkt. 2 stwierdza, że obiekty budowlane powinny być w czasie ich użytkowania poddawane przez właściciela lub zarządcę kontroli okresowej, co najmniej raz na 5 lat. Polegać

ma ona na sprawdzeniu stanu technicznego i przydatności do użytkowania obiektu budowlanego, w tym estetyki obiektu budowlanego oraz jego otoczenia. Kontrolą tą powinno być objęte również badanie instalacji elektrycznej i piorunochronnej w zakresie stanu sprawności połączeń, osprzętu, zabezpieczeń i środków ochrony od porażeń, rezystancji izolacji przewodów oraz uziemień instalacji i aparatów. W trakcie kontroli okresowej należy dokonać sprawdzenia wykonania zaleceń z poprzedniej kontroli.

Obowiązek kontroli okresowej nie obejmuje właścicieli i zarządców:

1) budynków mieszkalnych jednorodzinnych;

2) obiektów budowlanych:

a) budownictwa zagrodowego i letniskowego,

b) wymienionych w art. 29 ust. 1 Ustawy Prawo Budowlane.

Artykuł 62 ustęp 5 Prawa budowlanego mówi: „Kontrole stanu technicznego instalacji elektrycznych, piorunochronnych, gazowych i urządzeń chłodniczych, o których mowa w ust. 1 pkt

1 lit. c, pkt 2 i pkt 6 oraz ust. 1b, mogą przeprowadzać osoby posiadające kwalifikacje wymagane przy wykonywaniu dozoru nad eksploatacją urządzeń, instalacji oraz sieci energetycznych i gazowych”. Wynika stąd jednoznacznie, że pomiary elektryczne powinny wykonywać osoby posiadające uprawnienia do dozoru instalacji lub sieci elektroenergetycznych.

W Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (tekst jednolity DzU z 2015

r., poz. 1422) zostało powołanych do stosowania szereg norm w tym między innymi norma PN-HD 60364-6:2008 (§ 98 ust. 2). Zalecenia PN-HD 60364-6:2008 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 6: Sprawdzanie – dotyczą również częstości sprawdzania okresowego instalacji użytkowanej w pomieszczeniu, w którym może wystąpić większe ryzyko uszkodzenia lub zniszczenia. Częstość sprawdzania okresowego instalacji powinna być ustalana z uwzględnieniem rodzaju instalacji i wyposażenia, jej zastosowania i działania, częstości i jakości konserwacji oraz wpływów zewnętrznych, na które jest narażona. Dla podanych przypadków, w zależności od warunków środowiskowych może wystąpić większe ryzyko eksploatacji urządzeń i instalacji

elektrycznych, mogą być wymagane krótsze okresy: ƒƒ

  • miejsca pracy lub pomieszczenia, w których występuje ryzyko porażenia prądem elektrycznym, pożaru lub wybuchu spowodowanego degradacją izolacji, ƒƒ

  • miejsca pracy lub pomieszczenia, w których znajdują się instalacje zarówno niskiego jak i wysokiego napięcia,

  • ƒƒobiekty gromadzące publiczność, ƒƒ

  • tereny budowy;

  • ƒƒinstalacje bezpieczeństwa (np. oświetlenia awaryjnego).

wymagania normalizacyjne

Norma PN-HD 60364-6:2008 wyróżnia pojęcia związane z kontrolą stanu instalacji, w szczególności:

a) sprawdzanie – wszystkie czynności, za pomocą których kontroluje się zgodność instalacji elektrycznej z odpowiednimi wymaganiami normy HD 60364. Sprawdzanie obejmuje oględziny, próby i protokołowanie;

b) oględziny – kontrola instalacji elektrycznej za pomocą zmysłów (wzrok, słuch, powonienie, dotyk) w celu upewnienia się czy wyposażenie elektryczne zostało prawidłowo dobrane i zainstalowane – w tym celu możemy zastosować kamerę termowizyjną w celu wykrycia miejsc

o znacznie podwyższonej temperaturze;

c) próba – użycie w instalacji elektrycznej środków (próbników, mierników), za pomocą których sprawdzana jest jej skuteczność. Obejmuje ona ustalenie wartości wielkości mierzonych za pomocą odpowiednich przyrządów pomiarowych w celu określenia stanów i wartości niewykrywalnych

za pomocą oględzin;

Zgodnie z PN-HD 60364-6:2008 okresowe sprawdzania i próby powinny obejmować, co najmniej: oględziny dotyczące ochrony podstawowej (przed dotykiem bezpośrednim) i ochrony przeciwpożarowej; pomiary rezystancji izolacji; badania ciągłości przewodów ochronnych; badania

ochrony przy uszkodzeniu (przed dotykiem pośrednim) – czyli sprawdzenie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej i próby działania urządzeń różnicowoprądowych.

Zgodnie z PN-HD 60364-6:2008 okresowe sprawdzanie obejmujące szczegółowe badanie instalacji należy przeprowadzić bez jej demontażu lub z częściowym jej demontażem i uzupełnić

właściwymi próbami i pomiarami, łącznie ze sprawdzeniem wykazującym, że spełnione są wymagania dotyczące czasów wyłączania RCD aby zapewnić:

- ƒƒbezpieczeństwa osób i zwierząt domowych przed porażeniem prądem elektrycznym i poparzeniem,

- ƒƒochrony obiektu przed zniszczeniem i pożarem oraz wydzielaniem się ciepła w wyniku uszkodzenia instalacji elektrycznej,

- ƒƒpotwierdzenia, że instalacja nie jest uszkodzona, a ewentualny ubytek nie wpływa na obniżenie się poziomu bezpieczeństwa,

- ƒƒidentyfikacji uszkodzeń instalacji i odstępstw od wymagań PN-HD 60364-6, które mogą spowodować niebezpieczeństwo.

Zakres sprawdzania okresowego powinien w szczególności obejmować:

- ƒƒsprawdzenie dokumentacji eksploatacyjnej obiektu (instrukcje eksploatacji, książki i raporty urządzeń, dokumenty z oględzin, przeglądów, konserwacji, napraw bieżących i remontów,

protokóły z poprzednich prób i pomiarów okresowych),

- ƒƒoględziny dotyczące ochrony podstawowej (ochrony przed dotykiem bezpośrednim),

- ƒƒpomiar rezystancji izolacji,

- ƒƒbadanie ciągłości przewodów ochronnych,

- ƒƒsprawdzenie ochrony dodatkowej (ochrony przy uszkodzeniu),

- ƒƒpróby czasów wyłączania RCD.

Osoba wykonująca badania okresowe powinna mieć możliwość zapoznania się z protokółami poprzednich badań. Jeżeli taka dokumentacja jest niedostępna, należy przeprowadzić niezbędne

dalsze badania.

Stan izolacji ma decydujący wpływ na bezpieczeństwo obsługi i prawidłowe funkcjonowanie wszelkiego rodzaju urządzeń elektrycznych. Dobry stan izolacji to obok innych środków ochrony

także gwarancja ochrony podstawowej, czyli ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym oraz zabezpieczenie przed powstawaniem pożaru. Mierząc rezystancję izolacji sprawdzamy stan ochrony podstawowej.

pomiary temperatury przy oględzinach

W 1617 r., czyli prawie 400 lat temu, Giuseppe Biancani zbudował termometr według powstałego parę lat wcześniej pomysłu Galileusza. Był on bardzo podobny do obecnych termometrów, tylko

niejako „odwrócony”. Szklana bańka wypełniona była powietrzem i połączona z długą rurką zanurzoną w cieczy. Zmiana temperatury powietrza znajdującego się w bańce zmieniała poziom cieczy. Urządzenie to miało szereg problemów, spośród których jednym z istotniejszych był problem braku skali pomiarowej. Na próbach doboru odpowiedniej skali pomiarowej czytelnej dla percepcji człowieka upłynęło jeszcze 100 lat, aż mieszkaniec Gdańska, Gabriel Farenheit opracował

do dziś powszechnie stosowaną w kilku krajach świata skalę Farenheita. Parę lat później, w 1724 r., Anders Celsius wyeliminował jako istotny do tworzenia takiej skali punkt odniesienia którym była temperaturę ludzkiego ciała. Swoją skalę oparł jedynie na temperaturze wrzenia i zamarzania wody. Przyjął on temperaturę wrzenia wody za 0°, a temperaturę mieszaniny lodu i wody za 100°, dzieląc przy tym ten przedział na 100 równych części. Tak, tak, to nie pomyłka – skala była odwrotna. Temperatura ludzkiego ciała według tej pierwotnej skali wynosiła 63,4°, a dopiero po odwróceniu skali kilkanaście lat później zaczęła wynosić 36,6°. I choć skala temperatur już niewiele się od tego czasu zmieniła, to wraz z rozwojem technologii i urządzeń mierzących temperatury wzorcowanie i pomiary powiązane są z coraz bardziej pogłębionymi analizami zjawisk fizycznych. Mimo rozwoju technologii i coraz bardziej uniwersalnych i przyjaznych urządzeń pomiarowych pomiar temperatury jest wciąż pomiarem trudnym, w którym dokładność wykonania pomiaru zależy od

wyboru właściwego przyrządu pomiarowego oraz od sposobu prowadzenia pomiarów.

Podstawowym sposobem podziału przyrządów mierzących temperaturę jest podział na przyrządy stykowe i bezstykowe. Pierwsze podczas wykonywania pomiaru znajdują się w bezpośrednim

kontakcie z ciałem lub ośrodkiem, którego temperaturę się mierzy i niestety wymieniają z nim ciepło. Druga grupa to bezstykowe przyrządy wykorzystujące zjawisko wysyłania promieniowania

temperaturowego (cieplnego) przez ciało lub ośrodek, którego temperaturę się mierzy. Przyrządy te przetwarzają określoną część wysyłanego promieniowania temperaturowego na inną wielkość fizyczną, która po odpowiednim wzmocnieniu i konwersji daje się zmierzyć na drodze elektrycznej. Kamery termowizyjne i pirometry, o których w tej grupie trzeba wspomnieć w pierwszej kolejności, dzięki takiej zasadzie działania mają szereg zalet, wśród których warto wymienić przede wszystkim

brak wprowadzania zakłóceń w mierzone pole temperaturowe, możliwość stosowania dla wysokich temperatur, a także do pomiarów obiektów stanowiących zagrożenie dla ludzi przy bliskim

kontakcie.

pomiary termowizyjne

Zastosowanie w takich pomiarach detektorów matrycowych umożliwiło pomiar polowy i uzyskanie dwuwymiarowej informacji, a więc możliwej do przedstawienia w formie obrazu. Obrazy termowizyjne umożliwiają najprostszą cieplną identyfikację obserwowanych obiektów. Dzięki prostocie rozumienia obrazu ocena dwuwymiarowej matrycy danych stała się bardzo intuicyjna. Bez trudu dostrzegamy w obiektach odstępstwa od oczekiwanej normy. Czułość współczesnych kamer termowizyjnych wynosi 0,1K, co oznacza, że można rozróżnić punkty obrazu, których temperatura różni się o taką wartość. Nie jest to równoważne dużej dokładności sprzętu termowizyjnego. Błąd pomiaru temperatury za pomocą kamery termowizyjnej to najczęściej obecnie 2% zakresu pomiarowego. Na szczęście, w obserwacjach terenowych bezwzględna wartość temperatury nie jest aż tak istotna. Bardziej użyteczna jest różnica temperatury między wybranymi obszarami obrazu, a ta wynika nie z dokładności aparatury, lecz z jej czułości. Jeśli jednak potrzebujemy zmierzyć temperaturę z błędem nie większym niż to zakłada producent sprzętu pomiarowego, to musimy prawidłowo rozpoznać różne zjawiska fizyczne i je odpowiednio skompensować. Nie zawsze jest to możliwe dla całego obserwowanego obrazu. Szukając przyczyn

trudności w wyznaczaniu wiernego rozkładu wartości temperatury warto w pierwszej kolejności zwrócić uwagę na stan badanej powierzchni. W bezwzględnym wyznaczaniu temperatury

technikami termowizyjnymi niezbędna jest znajomość emisyjności badanego obiektu, której wartość zmienia się w zakresie 0-1 i która określa zdolność badanej powierzchni do emisji promieniowania. W polu widzenia kamery w obserwacjach pozalaboratoryjnych są zazwyczaj obszary o znacząco różnych współczynnikach emisyjności. Jeśli w pewnych punktach potrzebny jest dokładniejszy pomiar temperatury niż w pozostałych, to w przybliżeniu można oszacować emisyjność obiektu poprzez zastosowanie dodatkowego stykowego pomiaru temperatury. W termogramie należy tak zmieniać wartość współczynnika emisyjności, aby wskazana temperatura była jak najbardziej zbliżona do uzyskanej metodą stykową.

Nie należy przy tym również zapomnieć o wprowadzeniu właściwej temperatury otoczenia i innych możliwych nastaw w kamerze. Aby nie komplikować analizy obrazów termicznych warto też wybrać na rejestrację obrazów stabilne warunki pogodowe, czyli w pierwszej kolejności zachmurzone niebo przed i podczas pomiaru oraz suche mierzone powierzchnie.

Technika detekcji kamerą termowizyjną miejsc potencjalnych awarii czy wad w instalacji pozwala na szybkie ich wykrywanie, a bezkontaktowa obserwacja nie wymaga wyłączeń poszczególnych

obwodów. Prawidłowo pracujące zestyk nie powinno wykazywać wyraźnie wyższych temperatur

połączonych elementów, w wadliwym zaś zwiększona rezystancja lub/i zmniejszony przekrój powierzchni styku podczas przepływu prądu prowadzi do wzrostu temperatury zestyku proporcjonalnie do lokalnej rezystywności oraz prądu obciążenia.

Źródło: Elektro Info 11/2016