Warmtebeeldtechniek voor procesbewaking en -installaties
Vaak gecontroleerde componenten
- Hittebestendige isolatie
- Tanks en vaten
- Stoomsystemen/condenspotten
- Pijpen en kleppen
- Verwarmingen/ovens
- Productieapparatuur
- Kunststofindustrie (spuitgieten)
- Pulp en papier (walsen, handlingapparatuur, enz.)
- Metaalgietwerk
- Ketels en reactoren
- Research en development
Normale oorzaken van hotspots of temperatuurafwijkingen
- Beschadigde constructies door versleten pijpen enz.
- Abnormale warmtestroom/warmtegradiënten
- Gas- of stoomlekkage
Petrochemie - Papierproductie - Kunststof spuitgieten - Voedselverwerking - Glasproductie
Petrochemie Het petrochemische raffinageproces is uiterst energie-intensief en vraagt om zorgvuldige warmtebewaking om de veiligheid en warmte-efficiency van elk proces te waarborgen. Het controleren van dergelijke warmteprocessen met infraroodapparatuur waarmee hoge temperaturen kunnen worden gemeten, kan een snelle en nauwkeurige diagnose van problemen opleveren, zodat raffinaderijen hoge kosten als gevolg van schade kunnen besparen. Raffinaderijen kunnen een hogere productiviteit realiseren en hun winsten verhogen door het gebruik van infraroodcamera's voor de controle van tankinhoud, diagnose van condensorribben, onderhoud van ovens, beheer van hittebestendig materiaal en elektrisch en mechanisch onderhoud.
Inspectie van ovens – Met behulp van infraroodcamera's kunnen verwarmingsbuizen in ovens worden gecontroleerd op afzetting van koolstof. Dit fenomeen, dat ook wel 'coking' wordt genoemd, kan met geschikte infraroodapparatuur voor hoge temperaturen worden vastgesteld, omdat vlakken met koolafzetting warmer in beeld verschijnen dan andere delen van het buisoppervlak. Dit duidt erop, dat de koolstof belet dat het product de warmte van de buis uniform opneemt. Andere nadelen van koolstofafzetting zijn dat er warmer moet worden gestookt en dat de pijpen minder lang meegaan. Voor onderhoudspersoneel is dit reden om regelmatig infraroodscans uit te voeren om afzetting van koolstof te voorkomen. ∑ Inspectie van condensorbuizen - Soms kunnen de condensorbuizen in een raffinaderij verstopt raken, waardoor de opbrengst aanzienlijk minder wordt en de efficiency van de raffinaderij nadelig wordt beïnvloed. Op infraroodbeelden van dergelijke buizen kan te zien zijn dat delen van de buis verstopt zijn, zodat onderhoudspersoneel het probleem kan oplossen voordat er ernstigere gevolgen optreden.
Drukleidingen voor hoge temperatuur – Drukleidingen voor hoge temperatuur worden in petrochemische fabrieken veelvuldig toegepast. Lekkage en resulterende ongevallen kunnen soms na een bepaalde periode plaatsvinden als gevolg van corrosie door media, scheurvorming als gevolg van lasfouten of spanningen en verslechtering van het materiaal. Om ervoor te zorgen dat de pijpen veilig kunnen worden gebruikt, moet men inzicht hebben in de integriteit van de pijpwanden en daarna alleen de pijpen met kritieke schade vervangen. Omdat infraroodthermografie contactloos, snel, onschadelijk en gemakkelijk inzetbaar is, is het bij hogetemperatuur-drukleidingen een geweldig hulpmiddel voor het waarnemen van onderbrekingen in de warmtestroompatronen veroorzaakt door wandproblemen.
Controle van thermokoppels – Infraroodapparatuur kan ook een uitstekend contactloos middel zijn voor het verifiëren van temperatuurmetingen door thermokoppels. Thermokoppels worden op meerdere punten in een oven gemonteerd, zodat een zeer nauwkeurige buistemperatuur wordt verkregen. Maar wanneer er rond het thermokoppel sprake is van coking, kan het loskomen of kunnen de geleverde gegevens onnauwkeurig zijn. Een infraroodscan kan dit voorkomen doordat de nauwkeurigheid van een temperatuurmeting van een ovenbuis door een thermokoppel snel kan worden gecontroleerd. Dit garandeert een goede opbrengst van het product.
Papierproductie De papierindustrie is een concurrerende industrie waarin het voortdurend draait om het verlagen van de operationele kosten en het verhogen van de winst. Het papierproductieproces, dat is gebaseerd op het verwijderen van water door middel van drainage, mechanische druk en de toepassing van warmte, bestaat uit meerdere fasen waarvan met behulp van warmtetechniek een beeld kan worden verkregen. Het gebruik van infraroodapparatuur om elk van deze fasen te controleren evenals het voorkomen van elektrische en mechanische storingen door het uitvoeren van traditioneel voorspellend onderhoud met dergelijke apparatuur, kan leiden tot een product van hogere kwaliteit en zo laag mogelijke kosten doordat storingen worden voorkomen.
Droogfase - Infraroodtechniek biedt een uitstekende methode voor het bewaken van een van de moeilijkste delen van het papierproductieproces, de droogfase. De koudestreep bij het achterste uiteinde van de rol papier wordt veroorzaakt door verdamping en koeling. Dit duidt op verschillende vochtgehaltes door onregelmatig drogen. Aanpassingen van het droogproces om dit probleem op te lossen, kunnen in alle stappen van het productieproces direct worden gecontroleerd.
Vochtstrepen op papier - Met hogedruksproeiers wordt het doek van het persgedeelte schoon gehouden. Soms wordt het stromingspatroon van de sproeiers overgedragen op het papier, en deze patronen kunnen met infraroodtechniek worden vastgesteld. Deze patronen kunnen in het drooggedeelte problemen veroorzaken, zoals roestvorming op retourwalsen, wat vervolgens tot vroegtijdige slijtage van het droogdoek leidt. Daarnaast kunnen natte strepen in papier een nadelige uitwerking hebben op de kwaliteit en eigenschappen van het papier in een volgend verwerkings- en drukproces. Daarom kunnen infraroodcamera's een cruciale rol spelen bij het detecteren en voorkomen van de oorzaak van dergelijke patronen voordat er aanzienlijke schade ontstaat.
Stoomlekkage - Lekkage van stoom uit de stoomleidingen van het ventilatiesysteem van het drogergedeelte kan worden gedetecteerd door middel van een infraroodinspectie van de papiermachine. Door dergelijke lekken kunnen er in de papiermachine veelvuldige papierbreuken optreden, met alle gevolgen voor de productie. Door middel van een enkele infraroodscan wordt niet alleen toekomstig ongemak voorkomen, maar zal de productie in de papierfabriek en daardoor het rendement van de fabriek aanzienlijk toenemen.
Elektrisch – Papierfabrieken kunnen net als andere fabrieken te maken krijgen met onverwachte uitval door storingen van elektrische componenten zoals stroomrails, leidingverbinders, scheiders, transformatoren, stroomonderbrekers en elektrische verdelers. Deze storingen kunnen met behulp van infraroodapparatuur eenvoudig tijdig worden opgemerkt en verholpen voordat de productie door uitval stil komt te liggen.
Mechanisch – Mechanische systemen zoals motorwikkelingen, rollagers en tandwielkasten kunnen regelmatig met infraroodapparatuur worden geïnspecteerd, en wanneer afwijkende hotspots worden gevonden, kan onderhoud worden gepland.
Kunststof spuitgieten De fabricage van kunststof is een geweldige toepassing voor infraroodcamera's, zowel voor de bewaking van het productieproces als voor traditioneel voorspellend onderhoud. Warmte ligt aan de basis van het productieproces. Een warmtebeeld van een pasgevormd kunststofdeel dat net uit de matrijs komt, kan worden gebruikt voor het diagnosticeren van kwaliteitsproblemen, het verminderen van afkeur, en het verhogen van de productiviteit en winstgevendheid. In de kunststofindustrie, die internationaal tegen zware concurrentie moet opboksen, is alles erop gericht om manieren te vinden om de winstgevendheid te verhogen. Met infraroodcamera's kan in het productieproces een hogere productiviteit worden gerealiseerd.
Kernen en holtes Door het warmteprofiel van kernen en holtes te bewaken, is het mogelijk problemen in het proces te voorspellen. Een infraroodbeeld van een kern kan worden gebruikt om vast te stellen of de kern te heet wordt. Wanneer het temperatuurverschil tussen kernen meer dan 11 °C is, geeft dat meestal aan dat het systeem onstabiel is.
Koelleidingen – Een verkeerde warmteoverdracht op de verkeerde plaats op het verkeerde tijdstip kan leiden tot korte shots, rafelen, verwijding, vastzittende delen, schuifkrachten en tot verslechtering en brosheid van het materiaal. Het verwisselen van matrijzen leidt soms tot het verkeerd aansluiten van koelleidingen. Door warmtebeelden van kunststofdelen te vergelijken wanneer deze de matrijs verlaten, kan worden vastgesteld of de koelleidingen goed zijn aangesloten en de juiste hoeveelheid warmte doorgeven.
Verwarmingsbanden – De toevoerhals mag niet warmer zijn dan een bepaalde temperatuur, anders raakt deze verstopt. De temperatuur van de verwarmingsbanden nabij de toevoerhals kan eenvoudig worden bewaakt met een infraroodcamera.
Drogers – Bij droogsystemen die worden gebruikt om vocht uit trechters te verwijderen, moet de temperatuur worden bewaakt. Een infraroodanalyse is een zeer snelle manier om ervoor te zorgen dat het droogproces goed functioneert.
Elektrisch – Warmtescans van elektromotoren en aansluitingen kunnen vroegtijdige uitval en kostbare stilstand voorkomen.
Voedselverwerking Voedselverwerking is een voor de hand liggende toepassing van warmtebeeldtechniek. Voorgebakken vlees is populair bij consumenten met weinig tijd. Graanproducten, deeggebak en snacks moeten worden geproduceerd volgens strakke bereidingsprotocollen. Bij dergelijke voedseltoepassingen en bij vele andere, moeten grote hoeveelheden voedsel nauwkeurig worden gekookt of gebakken.
De ultieme afstemming van veiligheid, kwaliteit en kosten
Procesingenieurs moeten continu rekening houden met de beste afstemming qua veiligheid, productkwaliteit en kosten. De veiligheid vereist dat alle delen van een voedselproduct een bepaalde periode boven een bepaalde drempelwaarde moeten worden verhit, zodat mogelijk gevaarlijke bacteriën worden gedood. Als de temperatuur echter te hoog wordt, of de periode te lang is, wordt het product droog en te gaar - het product wordt dan afgekeurd. Een efficiënte productie vereist dat de lijn snel beweegt om het beoogde productievolume te realiseren en dat de oven op minimale temperatuur werkt, zodat de brandstofkosten zo laag mogelijk blijven. De besparingen die tijdens de dagelijkse productie kunnen worden behaald, moeten worden afgewogen tegen het besef dat een enkele veiligheidsovertreding desastreuze gevolgen voor de winst en morele consequenties voor het hele bedrijf kan hebben. Wanneer de productkwaliteit ook maar een heel korte periode minder is, kan dit jarenlange inspanningen in een concurrerende markt teniet doen.
Factoren die van invloed zijn op de producttemperatuur
Warmtebeeldtechniek biedt de meetmogelijkheden om veilig en tegen geringe kosten een kwaliteitsproduct te realiseren. Met warmtebeeldtechniek kan de temperatuur van het product zelf continu worden bewaakt. Geavanceerde regelingen voor de oven en band zijn van grote waarde, maar het meest kritisch is de producttemperatuur. De producttemperatuur kan aanzienlijk variëren door factoren als:
- oventemperatuur,
- transportbandsnelheid,
- productvolume,
- productsamenstelling,
- opstartcondities en
- scheiding of plaatsing van het product.
Verschillende temperaturen binnen één product
Wanneer producten uit de oven komen, varieert de temperatuur over het hele oppervlak en door het hele volume. De verschillende temperaturen worden beïnvloed door de hierboven genoemde factoren. Degenen die de 'temperatuur' (enkelvoud) van een product met één enkele thermometer meten, zijn mogelijk verbaasd over de temperatuurvariaties die in een warmtebeeld zichtbaar zijn. Eén warmtebeeld levert hetzelfde op als duizenden temperatuurmeetprobes die op het oppervlak van het product worden geplaatst; de verkregen gegevens worden in het formaat van een afbeelding geordend. Het feit dat er temperatuurverschillen zijn en er niet sprake is van één enkele producttemperatuur, wordt ondersteund door gebruikelijke waarnemingen als koekjes waarvan de rand al verbrand is, terwijl het midden nog half vloeibaar is. Aangezien veiligheids-, kwaliteits- en kostenoverwegingen gelden voor alle delen van het product, levert het meten van temperatuur door het hele product meerwaarde op.
Wanneer de verschillende temperaturen worden gemeten, kan het proces worden gestuurd en geoptimaliseerd. Als de gemeten temperaturen te ver uiteenlopen, kan mogelijk de bandsnelheid iets worden verlaagd, zodat alle delen van het product op de gewenste temperatuur kunnen komen. Als de gemeten temperaturen echter nauwelijks variëren, kan de bandsnelheid mogelijk worden verhoogd zonder dat de veiligheid en kwaliteit van het product in het geding komen.
Voordelen van warmtebeeldtechniek bij de verwerking van voedsel
Warmtebeeldtechnologie in haar basisvorm levert nauwkeurige metingen van oppervlaktetemperaturen. Vanwege hun geringe dikte is dit een ideale oplossing voor het meten van producten als frites of bacon. De gekalibreerde beelden van een radiometrische infraroodcamera zijn goed bruikbaar zonder dat ze verdere bewerking behoeven.
Voor dikkere producten kan de oppervlaktetemperatuur worden gebruikt als input voor een rekenmodel waarin de warmte-eigenschappen van het product worden beschreven. Met een dergelijk model zouden volumetrische warmte-eigenschappen en statistische analyses ook voor veel andere producten kunnen worden gebruikt. Bij voldoende mankracht voor het nemen van correctieve acties, zouden deze metingen in 'realtime' kunnen worden uitgevoerd.
Glasproductie Het bewaken van temperaturen op kritische overgangspunten tijdens de productie is onontkoombaar om het glasproductieproces volledig te begrijpen en efficiënt te kunnen regelen. Omdat warmte essentieel is voor het glasproductieproces, is de kwaliteit van het geproduceerde glas afhankelijk van het verkrijgen van nauwkeurige temperatuurmeetwaarden van verschillende elementen zoals de glasmal, de 'gob' of glasklomp, de stalen transportband en de oven. Het gebruik van gemakkelijk bruikbare infraroodapparatuur om elk van deze temperaturen te bewaken evenals het voorkomen van elektrische en mechanische storingen door het uitvoeren van traditioneel voorspellend onderhoud met dergelijke apparatuur, kan leiden tot een product van hogere kwaliteit en minimale kosten doordat storingen worden voorkomen.
Temperatuur van de glasklomp – Glas wordt vanaf de oven in een glijgoot naar de mal getransporteerd. Aan het einde van de glijgoot duwt een plunjer het glas in bollen, zogenaamde 'gobs', in de goten die naar de vormmachine leiden. Het is uiterst belangrijk dat de temperatuur van de 'gobs' wordt bewaakt, omdat deze bepalend is voor het gewicht van het glas, de viscositeit ervan en de vorming van de glazen verpakking in de mal. Daarom kan de kwaliteit van het eindproduct worden gegarandeerd door het uitvoeren van een handige contactloze infraroodinspectie van de gobs wanneer deze van de plunjer komen.
Bandtemperatuur – Glazen verpakkingen worden op een stalen transportband van de vormmachine naar de gloeioven getransporteerd. Om te voorkomen dat de band de onderkant van de verpakkingen ongelijkmatig koelt, wat tot breuk zou leiden, wordt de band met gasvlammen verwarmd voordat deze de flessenvormmachines bereikt. Voor producenten is het van essentieel belang dat de bandtemperatuur regelmatig wordt geïnspecteerd zodat breuk wordt voorkomen en er voldoende opbrengst wordt gegarandeerd om in een concurrerende branche winstgevend te blijven. Een infraroodcamera is voor een dergelijke toepassing ideaal.
Glasmal – Producenten van glazen verpakkingen ontkomen er niet aan om de temperatuur van de glasmal nauwgezet te bewaken, omdat deze temperatuur van invloed is op de kwaliteit van de glazen verpakkingen. Als de mal niet goed afkoelt, zal de verpakking bij het verlaten van de mal niet in vorm blijven of als de mal te koel is, kan de verpakking niet goed worden gevormd. Daarom hebben producenten van glazen verpakkingen er baat bij om met behulp van infraroodapparatuur de temperatuur van de mallen van tijd tot tijd te meten, om zo te bepalen of de temperatuur tijdens het afkoelproces goed is.
Ovencontrole – Het kostenbewust smelten van grondstoffen tot glas vraagt om ononderbroken supervisie en bewaking. Afhankelijk van de afmeting ervan, zijn glasovens geschikt voor de productie van 50 tot 600 ton glas per dag. De meeste ovens worden via de aansluitingen aan de zijkant gestookt met aardgas en de smelttemperatuur ligt rond 1200 °C. Gesmolten glas stroomt uiteindelijk uit de oven en door de toevoerleidingen naar de vormmachines die met elke oven zijn verbonden. De toestand en veiligheid van de hittebestendige constructie van de hele oven en bewerkingsmachine zijn van zeer groot belang. Een infraroodcamera die bestand is tegen hoge temperaturen kan eenvoudig worden gebruikt voor controles, om de kans op het weglopen van glas of defecten aan het hittebestendige materiaal tot een minimum te beperken. |