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MesstechnikEndress+Hauser baut US-Fertigung aus

Endress+Hauser

Der Mess- und Automatisierungstechnik-Spezialist Endress+Hauser hat seine Fertigung in den Vereinigten Staaten weiter ausgebaut. In Ann Arbor/Michigan erweiterte das Unternehmen für 9 Millionen US-Dollar die Produktion von Raman-Analysatoren; in Greenwood/Indiana entstand für 8 Millionen US-Dollar ein neues Werk für Temperaturmesstechnik.

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WärmebildkameraSchwachstellen frühzeitig erkennen

Maschinenschäden kündigen sich häufig durch ungewöhnliche Wärmeentwicklungen an elektrischen oder mechanischen Komponenten an. Diese Anzeichen sind für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar. Ähnliches gilt für Schäden an Gebäudeisolierungen. Wärmebildkameras helfen, thermische Abläufe sichtbar zu machen und Defekte, die häufig auch zu Bränden führen, rechtzeitig zu erkennen.
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Wärmebildkamera: Schwachstellen  frühzeitig erkennen

Infrarot-Wärmebildkameras arbeiten nach dem Prinzip der so genannten Thermografie. Jedes Objekt, dessen Temperatur über absolut Null liegt (-273,15ºC), strahlt Wärme ab. Daher kann auch an sehr kalten Gegenständen, wie z.B. Eiswürfeln, eine Infrarotabstrahlung nachgewiesen werden. Je höher die Temperatur eines Objektes ist, desto intensiver ist auch seine abgegebene Infrarotstrahlung. Die thermische Energie wird auf Wellenlängen erzeugt, die zu groß sind, um vom menschlichen Auge noch wahrgenommen zu werden. Dabei handelt es sich um den Wellenbereich von 0,75 bis 1000 µm. Der Körper spürt diese elektromagnetische Strahlung als Wärmestrahlung. Wärmebildkameras erfassen genau dieses Spektrum der unsichtbaren Infrarotstrahlung und erlauben so ein berührungsloses und exaktes Messen von Temperaturen. Damit bei Messungen an weiter entfernt liegenden Objekten die Wärmestrahlung der zwischen Objekt und Kamera liegenden Atmosphäre die Messung nicht verfälscht, arbeiten die Kameras in der Regel in eingeschränkten Wellenlängenbereichen, in denen die Atmosphäre wenig Eigenstrahlung emittiert (und absorbiert). Ein solches ¿Fenster¿ liegt beispielsweise im Bereich von etwa 8 bis 14 µm.

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Ein Problem mit einer Infrarotkamera zu entdecken reicht manchmal nicht aus. Ohne exakte Temperaturmessungen sagt ein Infrarotbild allein nur wenig über den Beschaffenheit einer elektrischen Verbindung oder eines überlasteten mechanischen Teils aus. Viele elektrische Komponenten arbeiten korrekt bei Temperaturen, die deutlich über der Umgebungstemperatur liegen. Ein Infrarotbild ohne Temperaturmessung kann täuschen, da es möglicherweise visuell auf ein Problem deutet, das tatsächlich nicht existiert. Mit Infrarot-Wärmebildkameras können professionelle Anwender in der vorbeugenden Instandhaltung aber begründete Urteile zum Betriebszustand elektrischer und mechanischer Bauteile abgeben. Es kann ein Vergleich erstellt werden zwischen Messungen mit vor längerer Zeit gemessenen Betriebstemperaturen und den aktuellen Werten. Dadurch lässt sich bestimmen, ob ein deutlicher Temperaturanstieg die Zuverlässigkeit von Komponenten oder die Anlagensicherheit beeinträchtigt.

Wozu genaue Temperaturen messen?

Praktisch jede Komponente, die Energie aufnimmt oder überträgt, erwärmt sich, bevor sie ausfällt. Von entscheidender Bedeutung für die Sicherstellung der Zuverlässigkeit elektrischer und mechanischer Systeme sind deshalb kosteneffiziente Energieüberwachungssysteme. Die Infrarot-Thermografie stellt eine der effektivsten und verlässlichsten Technologien für die vorbeugende Instandhaltung dar. Sie ist ein schnelles, gründliches und sicheres Verfahren zur Identifizierung von thermischen Problemen - bereits im Vorfeld von Störungen. Das Erkennen und die Reparatur einer störanfälligen elektrischen Verbindung vor dem Ausfall einer Maschine können weitaus höheren Kosten ersparen, die durch Maschinenstillstandzeiten, Produktionsausfälle, Stromausfälle, Brände oder andere schwerwiegende Betriebsstörungen entstehen würden. Anhand der dargestellten Temperaturverläufe lässt sich die Belastung mechanischer Bauteile sogar im laufenden Betrieb von Anlagen erkennen. So können Komponenten rechtzeitig ersetzt werden, bevor unerwartete Schäden zum teuren Ausfall von Maschinen führen. Auch in der Qualitätssicherung erweist sich die Wärmebildkamera als zuverlässiges Prüfinstrument, z.B. bei der Kontrolle von Metallen auf Destruktion oder der Überwachung von Erhitzungs- und Abkühlungsvorgängen.

Für Standarduntersuchungen empfehlen sich Mikrobolometer-Systeme, die ungekühlt sind. Kameras der neuen Generation sind mit Sensoren in FPA-Qualität (uncooled Focal Plane Array) ausgerüstet und wegen ihres geringen Gewichts gut zu handhaben. Bereits kompakte Hand-Wärmebildkameras, wie die aktuelle TV300 von Testboy bieten einen sehr hohen Leistungsumfang. Das Gerät verfügt über ein lichtstarkes 2,5¿ Farbdisplay, einer Auflösung von 160 x 120 Bildpunkten (= 19.200 Bildpunkte) und erfasst mit seinem Sehfeld einen Bereich von 18° x 13°. Mit dem im Lieferumfang enthaltenen Weitwinkelobjektiv wird das Sehfeld auf 36° x 26° erweitert. Es lassen sich Temperaturen von -20°C bis +250°C exakt bestimmen. Die Sensordatenerfassung sowie die Bildfrequenz erfolgen mit einer Rate von 50 Hertz. Das ermöglicht eine detaillierte Thermografieabbildung in Echtzeit. Durch diese sehr gute Illustration ist die fotografische Darstellung des Thermobildes nicht unbedingt mehr erforderlich.

Analyse und Archivierung

Um auch bei unterschiedlichen Materialoberflächen stets eine korrekte Temperaturanzeige zu erhalten, kann der Emissionsgrad zwischen 0,1 und 1,0 (in Schritten von 0,01) variiert werden. Die Fokussierung des Messpunktes erfolgt, wie bei hochwertigen Fotokameras, mit Hilfe eines Drehringes am Objektiv. Zur besseren Orientierung am Messobjekt verfügt die TV300 über einen zuschaltbaren Klasse2 Laser-Pointer (Wellenlänge: 635nm). Dank des integrierten Flash-Speichers können bis zu 100 Aufnahmen als JPEG-Dateien gespeichert werden. Die gespeicherten Messergebnisse können per USB-Kabel auf den PC übertragen werden und werden dort mit der im Lieferumfang enthaltenen Testboy-Reporter-Software analysiert.

Eine Software ermöglicht zusätzlich eine dauerhafte Archivierung von Wärmebildaufnahmen am PC. Die Testboy-Reporter Software bietet eine effiziente Darstellung für die Erstellung von Thermografie-Berichten. Aussehen, Struktur und Informationsinhalt des Berichts können vom Anwender individuell als Vorlage mit den gewünschten Diagrammen, Textbausteinen und Firmenlogo gespeichert werden. Alle auf den PC übertragenen radiometrischen Bilder - jedes der 19.200 Pixel hat einen gespeicherten Temperaturwert - können zudem im Nachhinein noch angepasst werden. Zum Beispiel können Messpunkte und -flächen und Linienprofile gesetzt, Temperaturskala oder Farbpalette verändert werden. Die Auswertungen werden automatisch in die Ergebnistabellen übertragen; die Ergebnisse ändern sich automatisch, wenn Veränderungen an den Skalen vorgenommen werden.

Die TV300 verfügt über zwei leistungsfähige Lithium-lonen-Akkus, die jeweils bis zu 3 Stunden Dauerbetrieb erlauben. Ein intelligentes Ladegerät zum Betrieb an Stromnetzen mit 110 bis 240 Volt Wechselspannung ist ebenfalls im Lieferumfang enthalten. Neben dem hochwertigen technischen Innenleben hat sich Testboy mit Erfolg um ein ergonomisch geformtes Gehäuse bemüht. Das Gerät liegt nicht nur gut in der Hand, dank des übersichtlichen Bedienfeldes und der klar gegliederten Menüstruktur ist auch eine Einhandbedienung problemlos möglich.

Fazit

Wärmebildkameras, wie die TV300, eignen sich hervorragend für Prüf- und Kontrollzwecke in der Industrie und beim Gebäudemanagement. Dank der hohen Zuverlässigkeit und einfachen Bedienung lässt sich der Aufwand für die Mitarbeiterschulung zur Anwendung der Thermografietechnik auf ein Minimum reduzieren. Die Testboy TV300 überzeugt gerade im mobilen Einsatz durch ihre kompakten Abmessungen und die Möglichkeit Infrarotaufnahmen zu Dokumentationszwecken zu speichern. Die umfangreiche Software erlaubt eine einfache Archivierung der Daten sowie einen umfangreichen Thermografie-Bericht. Das Messgerät besticht zudem durch seine hohe Verarbeitungsqualität und das mitgelieferte Zubehör. Zusätzlich bietet Testboy die TV300 mit dem abnehmbaren Weitwinkelobjektiv als bezahlbares Paket an. Der Einsatz von thermografischen Kontrollverfahren hilft Materialschäden rechtzeitig zu erkennen und teure Folgekosten durch Ausfallzeiten in der Produktion zu vermeiden.

Norbert Schwerter, Testboy / Dr. Peter Stipp

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