Ультрафиолетовая или инфракрасная: какую камеру выбрать для мониторинга энергооборудования?

Мониторинг в невидимой части спектра позволяет обнаружить процессы, которые не видны невооруженным глазом, например, чрезмерный нагрев деталей оборудования из-за механического износа или опасной утечки тока. Самым распространенным типом приборов для визуального дистанционного мониторинга являются тепловизоры. Но в отдельных случаях более полезными могут оказаться ультрафиолетовые (УФ) камеры, которые обладают уникальными функциями.

Разные спектры, одинаковые задачи

Тепловизоры, они же инфракрасные (ИК) камеры, ведут съемку в невидимой красной части спектра (в промышленных приборах 7500-14000 нм), а УФ-камеры — в противоположной части спектра, синей (240-280 нм). Их задача в энергетике одна: выявить аномалии, которые могут быть признаками неисправности оборудования. ИК-камеры имеют бóльшую популярность, о чем мы рассказывали ранее. Сейчас появились компактные недорогие решения, которые удобно использовать в помещениях. Например, в 2016 г. вышел на рынок мультиметр-тепловизор Fluke 279 FC, возможности которого мы подробно изучили. В том же году компания Caterpillar вывела на рынок первый смартфон со встроенным тепловизором.

Однако когда речь идет о мониторинге с большого расстояния, например при контроле коронных разрядов на линиях электропередач, простые ИК-камеры не подходят, так как у них недостаточная разрешающая способность. Проблема в том, что объективы для тепловизоров делают из дорогостоящего редкоземельного германия. Поэтому «дальнобойные» камеры очень высокого разрешения и с механическим зумом дешевле сделать для УФ-диапазона

В итоге УФ-камера — самый эффективный инструмент для обнаружения повреждения изоляции на ЛЭП, открытых распределительных и защитных устройств.

УФ-камера

Компактные УФ-камеры

В целом, можно упрощенно определить УФ-мониторинг как способ выявления проблем с изоляцией, а ИК-мониторинг как способ обнаружения нарушения проводимости.

УФ-камера может обнаружить неисправность, которую тепловизор не видит

В ультрафиолете многие вещества становятся видимыми, то есть «светятся». Это свойство востребовано военными, так как большинство видов камуфляжных тканей хорошо заметны в УФ-свете, ведь листва хорошо поглощает ультрафиолет, а песок и снег наоборот —  отражают. В итоге солдат в обычном камуфляже выглядит ярким пятном с расстояния в сотни метров даже при использовании дешевой УФ-камеры стоимостью от $100.

Точно так же с помощью УФ-камер можно выявить повышение уровня электрического поля. Оно ионизирует воздух, который начинает «светиться» в ультрафиолете. Атмосфера задерживает значительную часть солнечного ультрафиолета и УФ-камера даже в яркий солнечный день обнаруживает крошечные коронные разряды, которые являются ранними признаками неисправности. Такие коронные разряды, возникающие на оборудовании от 6 кВ, не генерируют тепло, а значит, их нельзя обнаружить с помощью ИК-камер.

Также в энергетике с помощью УФ-камер обнаруживают утечку элегаза (SF6), который используется в высоковольтных энергосистемах в качестве изолятора и теплоносителя. УФ-камера выявляет утечку даже небольшого количества элегаза, тогда как тепловизор может обнаружить ее только по разности температур окружающей среды и газа, то есть когда утечка уже значительная. Кроме того, УФ-камеры эффективны при ярком дневном свете, а также в утренние и вечерние часы, то есть в периоды, когда тепловизор может «слепнуть».

Высокое разрешение и вопрос стоимости

Теоретически, УФ-камеры должны быть дешевле, чем тепловизоры, поскольку используют обычные объективы. В энергетике благодаря высокому разрешению УФ-камер можно проводить удаленное обследование электрооборудования, например, вести мониторинг ЛЭП с вертолета или беспилотника. Это существенно сокращает расходы на обследование протяженных объектов. 

УФ-камера Corona 350 II для установки на летательные аппараты. Аренда вертолета с подобной камерой стоит около $2 тыс. в день

Например, ученые используют УФ-камеры для обнаружения молекул газообразного оксида серы в вулканических шлейфах с расстояния 16 км. Но в большинстве случаев ручные и стационарные/мобильные УФ-камеры стоят столько же или даже дороже, чем ИК-камеры. Почему так?

Ультрафиолетовая камера в сравнении с обычной и инфракрасной

Дело в том, что в отличие от ИК-камер, ультрафиолетовые камеры высокого разрешения не видят обычных предметов, что хорошо заметно по иллюстрации выше. Поэтому приходится использовать комбинированную съемку, объединяя две камеры: УФ и обычную, видимого диапазона. Картинка объединяется и данные УФ-сканирования выводятся поверх картинки обычной камеры. Например, невидимый невооруженным глазом коронный разряд на изоляторе на экране УФ-камеры обозначается цветным пятном. Подобные камеры с синтезированной картинкой всегда стоят дороже обычных, поскольку имеют более сложную «начинку». Кроме того, в УФ-камерах высокого разрешения используются дорогостоящие детекторы, стоимость которых составляет 50% от цены прибора. В итоге это «съедает» экономию, получаемую за счет более дешевой оптики, и УФ-камера с большой дальностью действия стоит примерно столько же, сколько и мощный тепловизор. 

В 2005 г. компания UViRCO Technologies представила первую мультиспектральную камеру, которая объединяет ИК, УФ и съемку в видимом диапазоне. Такие приборы являются универсальным инструментом. 

Первая мультиспектральная камера MultiCAM (слева) от UViRCO и ее возможности. Самый современный вариант мультиспектральной камеры — CoroCAM 8 (справа)

Следует иметь в виду, что найти прейскуранты на УФ-камеры сложно — чаще всего придется связываться с поставщиком оборудования для уточнения цен. Это не такой массовый продукт, как тепловизоры, которые широко представлены на рынке и имеют четко обозначенную цену.

В настоящее время камеры от лидера отрасли CoroCAM типа УФ+видимый спектр стоят около $50 тыс., а портативная  камера ИК+УФ — $65-80 тыс. Цена кажется высокой, но следует помнить, что УФ-камера может обнаружить, например, неисправные изоляторы высоковольтной ЛЭП. Фактический срок службы дефектных изоляторов может составить, например, 10 лет вместо расчетных 50, что приведет к неожиданным масштабным отказам оборудования. Таким образом, УФ-мониторинг может сэкономить значительные средства за счет уменьшения капитальных затрат.

УФ-камера обнаруживает рост электрического поля возле поврежденного изолятора

Не вместо, а вместе

Ультрафиолетовый мониторинг — это дополнение ИК-мониторинга, а не его замена. УФ-камера показывает возможное повреждение изоляции и безопасна в использовании благодаря большой дальности съемки. В настоящее время это самый дешевый способ быстрого обследования открыто размещенного высоковольтного оборудования. Альтернативой является снятие оборудования для тестирования или создание умной электросети с множеством датчиков.

Но УФ-съемка не может обнаружить все неисправности, например нагрев, связанный с плохим контактом и утечкой тока. С ростом стоимости энергооборудования одновременно увеличивается роль инфракрасного и ультрафиолетового мониторинга в обеспечении бесперебойной работы энергосистем.

Подберем для вас УФ/ИК камеру, а также дадим специальную скидку:

Смотрите также:

Дуговой разряд в дата-центре — как избежать катастрофы?

Выбираем лучшие токовые клещи!

Что нужно знать об инфракрасных окнах

Инфракрасные окна как безопасный способ диагностики электрооборудования