شناسائی عیوب ترانسفورماتور با استفاده از آزمون ترموگرافی:
ترموگرافی یا تصویر برداری حرارتی مادون قرمز یک روش منظم برای جمع‌آوری، ذخیره‌سازی و تحلیل انرژی تابشی مادون قرمز با استفاده از سیستم‌های تصویر برداری مادون قرمز است. یک ترموگرام یا تصویر‌حرارتی ، تصویری است که نقشه‌ی توزیع سطوح مختلف انرژی تابشی مادون قرمز را از سطحی از جسم که قابل مشاهده است، نشان می‌دهد. مجدد یاد آوری می‌کنیم که تجهیزات مادون قرمز، دما را اندازه‌گیری نکرده و تنها انرژی تابشی را اندازه‌گیری می‌کنند.توجه کنید که ترموگرافی جایگزین هیچ روش دیگر پایش وضعیت نیست ولی می‌تواند با تمامی این روش‌ها ترکیب شده و نتایج مثبت و قابل توجهی به بار آورد.اکنون که تا حدودی با ترموگرافی و اهداف آن آشنا شده‌ایم، شاید این سوال مهم به ذهن خواننده عزیز خطور کند که آنالیز ترموگرافی نسبت به سایر روش‌های مرسوم چه مزایا یا امکاناتی ویژه‌ای دارد. در ادامه می‌خواهیم برخی از این مزایا را معرفی کنیم:
- محاسبات دما غیر تماسی و بدون نفوذ در تجهیز یا سوژه می‌باشد: به‌عنوان مثال شما برای بازرسی یک خط 20 کیلوولت می‌توانید بدون تماس و از فاصله‌ای ایمن نسبت به بازرسی اقدام کنید.
- نیازی به توقف فرآیند نیست: درحقیقت برای انجام ترموگرافی ، باید فرآیند در جریان و کار باشد تا بتوان عیوب را شناسایی کرد. این یکی از مزایای بزرگ این روش است ، امکان انجام بازرسی در حین کار تجهیز.
- این یک تست غیر مخرب است: در هنگام ترموگرافی نیاز به تخریب یا دست‌کاری موضع مورد اندازه‌گیری وجود ندارد.
- با این روش می‌توان اجسام یا پدیده‌های متحرک را بازرسی نمود. ( به‌عنوان نمونه مشکلات بلبرینگ یک ماشین دوار)
- سرعت این روش بسیار بالاست: این روش خیلی سریع است آن قدر که در تجهیزات گران‌قیمت و نظامی‌این سرعت حتی به 1400 تصویر در ثانیه می‌رسد. با این سرعت بالا شما می‌توانید شاهد اتفاقات حرارتی جسم در کسری از ثانیه باشید.
- این روش می‌تواند دمای اَشکال غیر عادی را نیز به‌دست آورد: مهم نیست که سطوح مورد نظر شما چه شکلی دارند، ترموگرافی تصویر حرارتی آن را ایجاد می‌کند .کاری که با استفاده از روش‌های معمول تقریبا غیر ممکن است.
- با این روش حجم عظیمی از داده‌های حرارتی در آن واحد جمع آوری می‌شود: درحقیقت شما در هنگام تصویر برداری مادون قرمز، اطلاعات تعداد زیادی نقطه را ثبت می‌کنید. این مسئله بستگی مستقیم به رزلوشن سنسور دوربین شما دارد که می‌تواند شامل 6400 نقطه در رزولوشن 80×80 تا 307200 نقطه در دوربینهای با رزلوشن بالای 480×640 و امروزه مقادیر بیش‌تر باشد.
- با این روش می‌توان از میان یک جو پر دود و خطرناک اندازه‌گیری را انجام داد.
- در این روش مشاهده و دستیابی به الگوهای حرارتی برای تشخیص بهتر عیوب نسبت به اندازه‌گیری نقطه‌ای یک مزیت بزرگ است .
- با استفاده از پنجره‌های مادون قرمز (IR Window) می‌توان اندازه‌گیری را بدون باز نمودن درب تجهیزات و بدون خطر انجام داد: طبق استاندارد NFPA (National Fire Protection Association ) نزدیک شدن به تجهیزات فشار قوی به خاطر امکان جرقه و برق گرفتگی ممنوع و دارای استاندارد‌های خاص است. در این حالت باید از تجهیزات و لباس‌های ایمنی ویژه ای استفاده شود. استفاده از دوربین ترموگرافی می‌تواند به حفظ ایمنی گروه بازرسی کمک کند.
- داده‌ها به راحتی برای تحلیل و یا پایش قابل ذخیره سازی هستند.
برخی عیوب ترانسفورماتورهای توزیع و قدرت روغنی از جمله وضعیت پمپها و فنها، بوشینگ، اتصالات و … و همچنین وضعیت بوبین و اکتیو پارت ترانسفورماتور خشک توسط آزمون ترموگرافی قابل شناسائی است.
شناسائی رادیاتور معیوب ترانسفورماتور قدرت با کمک آزمون ترموگرافی
🔥 همانگونه که در این تصویر مشاهده می شود، در ترانسفورماتور حرارت از پایین مخزن به بالا افزایش یافته و در بالای بوبین به حداکثر مقدار خود می رسد سپس مجددا حرارت از بالای مخزن به سمت بوشینگ و منبع انبساط کاهش می یابد. علت این امر را باید در دیاگرام حرارتی ترانسفورماتور مطابق شکل ذیل جستجو نمود:
دیاگرام حرارتی ترانسفورماتورهای توزیع و قدرت
توضیحات دیاگرام:
✅ محورافقی درجه حرارت و محور عمودی موقعیت فیزیکی از پائین تا بالای مخزن است.
✅ پارامتر E: پائین مخزن، D: پائین ترین نقطه بوبین، C: وسط بوبین، B: بالای بوبین، A: بالای مخزن
✅ اولین خط مورب (خط سیاه): تغییرات دمای روغن از پایین تا بالای بوبین
✅ دومین خط مورب (نقطه چین): تغییرات دمای سیم پیچ از پائین تا بالای بوبین
✅ پارامتر gr: اختلاف دما (جهش حرارتی) متوسط سیم پیچ نسبت به متوسط روغن
✅ پارامتر P یا Th: داغ ترین نقطه ترانسفورماتور
✅ پارامتر H: ضریب نقطه داغ
توزیع حرارتی در ترانسفورماتور قدرت
ترموگرافی ترانسفورماتور و مقایسه دمای ترانس و رادیاتور معیوب در مقایسه با دمای بدن
100 درجه فارنهایت تقریبا برابر 38 درجه سانتیگراد است.
🔥 نکته اول: با توجه به وجود روغن در داخل ترانسفورماتورهای روغنی، امکان اندازه گیری درجه حرارت سیم پیچ به روش ترموگرافی وجود نداشته و درجه حرارتی که با دوربینهای ترموویژن بدست میاید در حقیقت دمای روغن در مجاورت سطوح ترانسفورماتور (مخزن، رادیاتور، بوشینگ و …) است. بهمین دلیل آزمون ترموگرافی به ما اطلاعاتی در خصوص وضعیت اکتیو پارت ترانسفورماتورهای روغنی نمی دهد. لیکن در ترانسفورماتورهای خشک به دلیل عدم وجود روغن، امکان شناسائی عیوب بوبین و اکتیو پارت به روش ترموگرافی وجود دارد.
🔥🔥 نکته دوم: ترانسفورماتور به گونه ای طراحی می شود که درجه حرارت روغن عایقی بالای مخزن می تواند تا 100 درجه سانتیگراد نیز افزایش یابد. هرچند در شرایط نرمال، تجهیزات حفاظتی مانند ترمومتر روغن یا ترمومتر سیم پیچ امکان رسیدن به چنین دمائی را به ترانس نمی دهد. معهذا شناسائی دمای بالاتر از 80 یا 90 درجه سانتیگراد در ترانسفورماتور به روش ترموگرافی دلیلی بر وجود عیب در ترانسفورماتور نیست.
ترموگرافی ترانسفورماتور توزیع (شکل فوق)
هرچه از بالای مخزن فاصله می گیریم دما کاهش می یابد.
ترموگرافی ترانسهای تکفاز هوائی 125F=52c
توزیع حرارتی در ترانسفورماتور قدرت
توزیع حرارتی در ترانسفورماتور توزیع هوایی
همانطور که ذکر شد در ترانسهای خشک به دلیل عدم وجود روغن می توان با کمک ترموویژن به دمای هسته و سیم پیچ و در نهایت عیوب محتمل ترانس پی برد:
ترموگرافی ترانسفورماتور خشک
ترانسفورماتور خشک
ترموگرافی ترانسفورماتور خشک (عکس فوق)
در آزمون ترموگرافی ترانس خشک ممکن است دمای بالاتر از 150 درجه سانتیگراد نیز مشاهده شود که توجه به اینکه کلاس عایق کاغذی ترانسفورماتور خشک F یا H می باشد، این مساله طبیعی بوده و نشاندهنده خطا در ترانس نیست.
