دوربین آکوستیک HIKMICRO AI76؛ تشخیص کرونا و تخلیه جزئی با ترکیب تصویربرداری اولتراسونیک و ترموگرافی

نسل جدید عیب‌یابی تجهیزات الکتریکی

در صنایع برق و انرژی، شناسایی زودهنگام عیوب تجهیزات الکتریکی یکی از مهم‌ترین عوامل افزایش ایمنی، جلوگیری از خاموشی‌های ناخواسته و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری است. بسیاری از خرابی‌های جدی در تجهیزات برق، پیش از آنکه به شکل یک نقص ظاهری یا افزایش محسوس دما بروز کنند، با نشانه‌هایی مانند تخلیه جزئی (Partial Discharge)، پدیده کرونا (Corona Discharge) و سایر تخلیه‌های الکتریکی آغاز می‌شوند.

روش‌های سنتی بازرسی، مانند بازدید چشمی و اندازه‌گیری دما با دوربین‌های حرارتی، همچنان از ابزارهای مهم کارشناسان برق هستند؛ اما برای شناسایی برخی عیوب الکتریکی، به‌ویژه تخلیه‌های جزئی و کرونا در تجهیزات فشار متوسط و فشار قوی، استفاده از فناوری‌های جدید تصویربرداری آکوستیک و اولتراسونیک می‌تواند اطلاعات ارزشمندتری در اختیار کاربر قرار دهد.

در سال‌های اخیر، دوربین‌های آکوستیک به یکی از ابزارهای پیشرفته در حوزه نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه (Predictive Maintenance) تبدیل شده‌اند. این فناوری با استفاده از آرایه‌ای از میکروفون‌های حساس، امواج صوتی و اولتراسونیک ناشی از فعالیت تجهیزات را دریافت می‌کند و محل تقریبی انتشار آن‌ها را به‌صورت تصویری روی نمایشگر نشان می‌دهد.

امروزه شرکت‌های معتبر بین‌المللی مانند: FLIR، CAE، fluk و HIKMICRO نیز راهکارهایی مبتنی بر تصویربرداری آکوستیک و اولتراسونیک برای کاربردهای صنعتی توسعه داده‌اند. در برخی از این محصولات، تصویربرداری حرارتی نیز در کنار فناوری آکوستیک قرار گرفته است تا کاربر بتواند از دو روش مکمل برای بررسی وضعیت تجهیزات استفاده کند.

دوربین اولتراسونیک Soundcam Ultra 3

دوربین اولتراسونیک fluke

دوربین اولتراسونیک flir

یکی از محصولات قابل‌توجه در این حوزه، دوربین آکوستیک HIKMICRO AI76 است که با امکان اتصال ماژول حرارتی MINI3 R، مجموعه‌ای قابل‌حمل برای شناسایی منابع صوتی و بررسی وضعیت حرارتی تجهیزات الکتریکی در اختیار کارشناسان قرار می‌دهد.

دوربین آکوستیک چیست و چگونه عیوب الکتریکی را شناسایی می‌کند؟

دوربین آکوستیک (Acoustic Camera) دستگاهی است که با استفاده از مجموعه‌ای از میکروفون‌های حساس، امواج صوتی محیط را دریافت و پردازش می‌کند. این امواج می‌توانند در محدوده شنوایی انسان یا در فرکانس‌های بالاتر و خارج از محدوده شنوایی، یعنی محدوده اولتراسونیک، قرار داشته باشند.

در این دستگاه‌ها، میکروفون‌ها در یک آرایه مشخص کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. سیگنال دریافتی از هر میکروفون پردازش می‌شود تا محل تقریبی منبع انتشار صدا مشخص شود.

نتیجه این پردازش به شکل یک تصویر رنگی یا نقشه آکوستیک روی تصویر محیط نمایش داده می‌شود. به این ترتیب، کاربر می‌تواند بدون تماس مستقیم با تجهیز، محل انتشار امواج صوتی و اولتراسونیک را شناسایی کند.

یکی از مهم‌ترین کاربردهای این فناوری در صنعت برق، شناسایی پدیده‌هایی مانند تخلیه جزئی و کرونا است.

تخلیه جزئی (Partial Discharge) چیست؟

تخلیه جزئی نوعی تخلیه الکتریکی موضعی است که در بخشی از سیستم عایقی تجهیزات الکتریکی اتفاق می‌افتد، بدون آنکه کل فاصله عایقی بین دو هادی را به‌طور کامل پل بزند.

این پدیده ممکن است به دلایلی مانند ضعف عایق، وجود حفره در مواد عایقی، آلودگی، رطوبت یا شرایط نامناسب میدان الکتریکی ایجاد شود.

تخلیه جزئی در صورت تداوم می‌تواند به‌مرور باعث تخریب عایق و افزایش احتمال خرابی تجهیزات شود. به همین دلیل، تشخیص زودهنگام آن در تجهیزاتی مانند تابلوهای برق، ترانسفورماتورها، مقره‌ها، کابل‌های فشار متوسط و فشار قوی و پست‌های برق اهمیت زیادی دارد.

پدیده کرونا (Corona Discharge)

کرونا نوعی تخلیه الکتریکی است که معمولاً در اطراف هادی‌ها و اتصالاتی که میدان الکتریکی شدیدی دارند رخ می‌دهد.

تمرکز میدان الکتریکی در نقاط تیز، طراحی نامناسب اتصالات، آلودگی یا آسیب‌دیدگی مقره‌ها می‌توانند از عوامل ایجاد این پدیده باشند.

تخلیه کرونا علاوه بر ایجاد امواج صوتی و اولتراسونیک، می‌تواند با تولید ازن و در شرایطی نور مرئی ضعیف همراه باشد. تداوم این پدیده ممکن است به مرور زمان موجب آسیب به عایق‌ها و کاهش قابلیت اطمینان تجهیزات شود.

دوربین‌های آکوستیک با دریافت امواج ناشی از این پدیده، امکان شناسایی و تعیین محل تقریبی آن را فراهم می‌کنند؛ حتی در شرایطی که عیب از فاصله دور قابل مشاهده نیست.

مزایای استفاده از دوربین آکوستیک در بازرسی تجهیزات برق

استفاده از دوربین‌های آکوستیک در مقایسه با برخی روش‌های متداول بازرسی، مزایای قابل‌توجهی دارد:

۱. بازرسی غیرتماسی تجهیزات برق‌دار

یکی از مهم‌ترین مزایای این فناوری، امکان بررسی تجهیزات از فاصله مناسب است. کاربر برای شناسایی محل انتشار امواج اولتراسونیک نیازی به تماس مستقیم با قطعات برق‌دار ندارد. این ویژگی در بازرسی پست‌های برق و تجهیزات فشار قوی اهمیت ویژه‌ای دارد.

البته رعایت فاصله ایمن، دستورالعمل‌های ایمنی و محدودیت‌های دسترسی به تجهیزات برق‌دار همچنان الزامی است.

۲. شناسایی زودهنگام عیوب احتمالی

بسیاری از عیوب الکتریکی پیش از بروز خرابی جدی، نشانه‌هایی مانند تخلیه جزئی و کرونا ایجاد می‌کنند. شناسایی این نشانه‌ها می‌تواند به برنامه‌ریزی تعمیرات پیشگیرانه و کاهش احتمال خرابی ناگهانی کمک کند.

۳. مکان‌یابی سریع منبع انتشار امواج

به‌جای بررسی تک‌تک قطعات با ابزارهای اندازه‌گیری نقطه‌ای، دوربین آکوستیک می‌تواند محدوده وسیع‌تری از تجهیزات را بررسی کند و محل تقریبی منبع انتشار امواج را روی تصویر مشخص کند.

۴. امکان بازرسی بدون توقف تجهیزات

در بسیاری از کاربردها می‌توان بدون خارج کردن تجهیزات از مدار، نشانه‌های آکوستیک را بررسی کرد. این موضوع در صنایع بزرگ که توقف تولید یا خاموشی تجهیزات هزینه‌بر است، اهمیت زیادی دارد.

۵. مستندسازی و تهیه گزارش

ثبت تصاویر و داده‌های آکوستیک به کارشناسان کمک می‌کند نتایج بازرسی را مستند کرده و در بازدیدهای بعدی با وضعیت قبلی تجهیزات مقایسه کنند.

۶. کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری

تشخیص زودهنگام مشکلات احتمالی می‌تواند از گسترش آسیب، تعمیرات سنگین و توقف ناخواسته خطوط تولید جلوگیری کند.

چرا ترکیب تصویربرداری آکوستیک و ترموگرافی اهمیت دارد؟

یکی از پیشرفت‌های مهم در طراحی تجهیزات جدید عیب‌یابی صنعتی، ترکیب تصویربرداری آکوستیک و ترموگرافی در یک مجموعه است.

هرکدام از این دو فناوری اطلاعات متفاوتی درباره وضعیت تجهیزات ارائه می‌کنند.

دوربین آکوستیک، محل انتشار امواج ناشی از تخلیه الکتریکی را مشخص می‌کند؛ درحالی‌که دوربین ترموویژن، توزیع دما روی سطح تجهیزات را بررسی می‌کند.

برای مثال، ممکن است یک اتصال الکتریکی به دلیل مقاومت تماسی بالا، دمای بیشتری نسبت به اتصالات مشابه داشته باشد. از طرف دیگر، ممکن است در یک مقره یا تجهیز فشار قوی، تخلیه جزئی یا کرونا وجود داشته باشد که هنوز افزایش دمای مشخصی ایجاد نکرده است.

در چنین شرایطی، استفاده هم‌زمان از دو فناوری می‌تواند دید جامع‌تری از وضعیت تجهیز ارائه دهد:

• تصویربرداری آکوستیک: شناسایی محل و الگوی انتشار امواج ناشی از تخلیه الکتریکی.
• ترموگرافی: بررسی نقاط داغ و اختلاف دمای غیرعادی در قطعات و اتصالات.
• تحلیل مکمل: بررسی هم‌زمان اطلاعات صوتی و حرارتی برای اولویت‌بندی نقاط مشکوک و تصمیم‌گیری بهتر درباره بازرسی‌های تکمیلی.

نکته مهم این است که وجود یک نقطه داغ الزاماً به معنای تخلیه جزئی نیست و تخلیه جزئی نیز همیشه با افزایش دمای قابل‌اندازه‌گیری همراه نمی‌شود. بنابراین این دو فناوری مکمل یکدیگر هستند و در کنار دانش فنی کارشناس، امکان ارزیابی دقیق‌تری را فراهم می‌کنند.

برای مثال، شرکت CAE در محصول SoundCam Ultra 3 از رویکرد ترکیب تصویربرداری آکوستیک و حرارتی استفاده کرده است. این رویکرد نشان می‌دهد که استفاده از چند روش تشخیصی مکمل، به یکی از مسیرهای مهم توسعه تجهیزات بازرسی صنعتی تبدیل شده است.

دستگاه SoundCam Ultra 3

معرفی دوربین آکوستیک HIKMICRO AI76

شرکت HIKMICRO که در زمینه تولید تجهیزات تصویربرداری حرارتی و ابزارهای اندازه‌گیری صنعتی فعالیت دارد، با معرفی دوربین آکوستیک AI76 وارد حوزه تخصصی شناسایی نشتی گاز و هوای فشرده و همچنین تشخیص تخلیه جزئی در تجهیزات الکتریکی شده است.

AI76 یک دوربین آکوستیک حرفه‌ای است که با استفاده از ۱۳۶ میکروفون دیجیتال MEMS کم‌نویز، امواج صوتی و اولتراسونیک محیط را دریافت و پردازش می‌کند.

این دستگاه با استفاده از فناوری تصویربرداری آکوستیک، محل انتشار امواج را به‌صورت یک تصویر رنگی روی تصویر واقعی محیط نمایش می‌دهد. به این ترتیب، کاربر می‌تواند منبع احتمالی تخلیه الکتریکی را سریع‌تر پیدا کند.

مهم‌ترین ویژگی‌های فنی HIKMICRO AI76

• ۱۳۶ میکروفون MEMS: آرایه‌ای از میکروفون‌های حساس برای دریافت و مکان‌یابی منابع صوتی.
• محدوده فرکانسی قابل تنظیم از صفر تا ۹۶ کیلوهرتز: امکان بررسی منابع صوتی و اولتراسونیک در محدوده وسیع.
• محدوده داینامیکی: 15 تا 120 دسیبل
• فرکانس نمونه‌برداری MEMS برابر ۱۹۲ کیلوهرتز: برای دریافت و پردازش سیگنال‌های آکوستیک.
• تشخیص چهار نوع تخلیه الکتریکی: کرونا، تخلیه سطحی، تخلیه شناور و تخلیه ذرات.
• تشخیص خودکار فرکانس برق ۵۰ و ۶۰ هرتز: کمک به شناسایی تخلیه‌های جزئی در سیستم‌های برق متناوب.
• فاصله کاری آکوستیک ۰٫۳ تا ۱۵۰ متر: امکان بررسی منابع صوتی از فاصله مناسب، متناسب با شرایط محیط و شدت سیگنال.
• تصویر آکوستیک با وضوح ۸۰۰ × ۴۸۰ پیکسل: نمایش محل انتشار امواج روی نمایشگر دستگاه.
• نمایشگر لمسی ۴.۳ اینچی: مشاهده و بررسی نتایج در محل بازرسی.
• هشت پالت رنگی آکوستیک: انتخاب نحوه نمایش تصویر متناسب با شرایط محیط و ترجیح کاربر.
• نرم‌افزار HIKMICRO Analyzer Acoustic: امکان بررسی تصاویر ثبت‌شده، تحلیل داده‌ها و تهیه گزارش.

یکی از ویژگی‌های مهم AI76، قابلیت شناسایی و تفکیک انواع تخلیه جزئی است. این دستگاه در حالت Partial Discharge می‌تواند تخلیه‌های کرونا، سطحی، شناور و ذرات را شناسایی کرده و اطلاعات مربوط به آن‌ها را برای بررسی و مستندسازی در اختیار کاربر قرار دهد.

ترکیب HIKMICRO AI76 با دوربین حرارتی MINI3 R؛ دو فناوری مکمل در یک مجموعه

یکی از مهم‌ترین مزیت‌های مجموعه HIKMICRO AI76، امکان اتصال ماژول حرارتی MINI3 R است.

این ماژول به‌عنوان یک لوازم جانبی اختصاصی برای AI76 معرفی شده و قابلیت تصویربرداری و اندازه‌گیری دما را به مجموعه اضافه می‌کند.

به این ترتیب، کاربر می‌تواند در کنار شناسایی منابع اولتراسونیک، وضعیت حرارتی اتصالات، کابل‌ها، مقره‌ها و سایر اجزای تجهیزات الکتریکی را نیز بررسی کند.

مشخصات فنی دوربین حرارتی MINI3 R

• رزولوشن حرارتی ۳۸۴ × ۲۸۸ پیکسل
• تعداد ۱۱۰٬۵۹۲ پیکسل حرارتی
• حساسیت حرارتی NETD حداکثر ۳۵ میلی‌کلوین
• نرخ تصویربرداری ۲۵ هرتز
• فاصله کانونی ۱۰ میلی‌متر
• میدان دید ۲۶ × ۱۹ درجه
• فوکوس دستی
• محدوده اندازه‌گیری دما از منفی ۲۰ تا مثبت ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد
• دقت اندازه‌گیری حداکثر ±۲ درجه سانتی‌گراد یا ±۲ درصد، تحت شرایط اعلام‌شده سازنده
• وزن حدود ۱۴۵ گرم
• استاندارد حفاظتی IP54

چگونه این دو فناوری به تشخیص بهتر عیوب کمک می‌کنند؟

فرض کنید کارشناس برق در حال بازرسی یک پست فشار قوی است و به کمک AI76 متوجه انتشار امواج اولتراسونیک از یک مقره یا اتصال الکتریکی می‌شود.

در روش بازرسی آکوستیک، دستگاه محل تقریبی انتشار امواج را مشخص می‌کند و در حالت تشخیص تخلیه جزئی، نوع احتمالی آن نیز روی نمایشگر نمایش داده می‌شود.

در ادامه، با استفاده از MINI3 R می‌توان وضعیت حرارتی همان تجهیز و اجزای اطراف آن را بررسی کرد.

اگر در محل مورد بررسی، افزایش دمای غیرعادی نیز مشاهده شود، کارشناس اطلاعات بیشتری برای ارزیابی وضعیت تجهیز در اختیار خواهد داشت. همچنین ممکن است دوربین حرارتی یک اتصال داغ را شناسایی کند که در بررسی آکوستیک نشانه مشخصی نداشته است.

بنابراین مزیت اصلی ترکیب AI76 و MINI3 R این است که کاربر فقط به یک نشانه تشخیصی متکی نیست؛ بلکه می‌تواند دو نوع اطلاعات متفاوت را در فرآیند بازرسی کنار هم قرار دهد.

این موضوع به‌ویژه برای کارشناسان تعمیرات و نگهداری، مسئولان نت (Maintenance)، مهندسان برق و تیم‌های بازرسی تجهیزات فشار متوسط و فشار قوی اهمیت دارد.

مهم‌ترین کاربردهای HIKMICRO AI76 در صنعت برق

دوربین آکوستیک AI76 با قابلیت تشخیص تخلیه جزئی و امکان استفاده از ماژول حرارتی MINI3 R می‌تواند در برنامه‌های مختلف بازرسی تجهیزات الکتریکی مورد استفاده قرار گیرد.

۱. بازرسی پست‌های برق

شناسایی نشانه‌های تخلیه کرونا و تخلیه جزئی در مقره‌ها، اتصالات، تجهیزات فشار قوی و سایر اجزای پست برق.

۲. بازرسی تابلوهای برق فشار متوسط و فشار قوی

بررسی نشانه‌های تخلیه الکتریکی در عایق‌ها، اتصالات و اجزای قابل‌مشاهده تابلوها، با رعایت الزامات ایمنی و شرایط دسترسی.

۳. بازرسی خطوط انتقال و توزیع برق

بررسی مقره‌ها، اتصالات و نقاط مستعد ایجاد کرونا در خطوط انتقال و تجهیزات توزیع برق.

۴. بررسی ترانسفورماتورها و تجهیزات عایقی

شناسایی منابع صوتی مشکوک به تخلیه جزئی در بخش‌های قابل‌مشاهده و کمک به برنامه‌ریزی آزمون‌های تکمیلی.

۵. بازرسی تجهیزات الکتریکی در نیروگاه‌ها

استفاده در برنامه‌های بازرسی دوره‌ای تجهیزات الکتریکی و شناسایی نشانه‌های احتمالی خرابی پیش از بروز مشکلات جدی.

۶. بازرسی پیشگیرانه در صنایع بزرگ

استفاده در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، فولاد، سیمان و سایر صنایع بزرگ برای بررسی دوره‌ای تجهیزات برق و کاهش احتمال خرابی ناگهانی.

نرم‌افزار HIKMICRO Analyzer Acoustic؛ تحلیل و مستندسازی نتایج بازرسی

در کنار قابلیت‌های سخت‌افزاری، نرم‌افزار Analyzer Acoustic نیز بخشی از راهکار عیب‌یابی HIKMICRO است.

این نرم‌افزار امکان انتقال تصاویر ثبت‌شده، بررسی و تحلیل اطلاعات آکوستیک و تهیه گزارش‌های بازرسی را فراهم می‌کند.

مستندسازی نتایج اهمیت زیادی دارد؛ زیرا کارشناسان تعمیر و نگهداری می‌توانند وضعیت یک تجهیز را در بازدیدهای مختلف بررسی کرده و تغییرات احتمالی در نشانه‌های عیب را دنبال کنند.

به این ترتیب، اطلاعات حاصل از بازرسی می‌تواند به‌عنوان بخشی از سوابق نگهداری تجهیزات مورد استفاده قرار گیرد.

در نهایت به این نتیجه می رسیم که این دستگاه انتخابی هوشمندانه برای عیب‌یابی تجهیزات الکتریکی است

شرکت مهندسی جنوب به‌عنوان تأمین‌کننده تجهیزات اندازه‌گیری و ابزار دقیق صنعتی، آماده ارائه مشاوره فنی برای انتخاب و تهیه دوربین آکوستیک HIKMICRO AI76 و ماژول حرارتی MINI3 R است.

برای دریافت اطلاعات بیشتر، مشاوره فنی و استعلام قیمت دوربین آکوستیک HIKMICRO AI76 از شرکت مهندسی جنوب کلیک کنید