Termovizní systémy. Protipožární ochrana skládek materiálu, průmyslové a bezpečnostní použití

Termovizní systémy společnosti ENELEX jsou využívány v řadě aplikací včetně protipožární ochrany skládek materiálu a pásových dopravníků, při analýze produktů i sledování a zabezpečení provozů a technologií. Systémy umožňují detekci pohybu, sledování teplotních úrovní, monitorování teplotních trendů v rozlehlých venkovních prostorech nebo i pokročilé analýzy dle požadavků konkrétních aplikací.

Firma Enelex s.r.o. má dlouholeté zkušenosti s instalacemi termovizních systémů ve zvlášť obtížných podmínkách skládek uhlí, odpadů a podobných převážně energetických provozů. Významnou část instalací tvoří termovizní protipožární systémy na monitorování a vyhodnocení povrchových teplot uloženého materiálu na skládkách a jako protipožární systém ve venkovních prostorech s vysokou možností vzniku požáru.

Bohaté zkušenosti s aplikací termovizních systémů využíváme při návrhu systémů nových. Ty před uskutečněním projektu ověřujeme pomocí přenosných systémů a studií, například „Studie vzniku záparů v uhlí“. Na základě požadavku zákazníka navrhneme řešení, zpracujeme cenovou nabídku a projektovou dokumentaci, dodáme technologii, provedeme montáž, zaškolíme obsluhu a převezmeme systém do servisní péče.

Přednosti

  • odolnost proti extrémním klimatickým podmínkám, vibracím a mechanickému namáhání
  • odolnost proti vysoké prašnosti
  • odolnost proti vysokým teplotám (speciální chlazený kryt HE-168 COOL)
  • vysoká odolnost proti elektrickému a elektromagnetickému rušení
  • současné sledování objektu v infračerveném i viditelném spektru
  • fixní, polohovací systémy řízené vlastní inteligencí
  • plně automatický provoz
  • vysoká teplotní citlivost (lepší než 0,1 °C)
  • lokalizace místa poplachu se zvýšenou teplotou
  • systém s eliminací falešných poplachových stavů

Základní popis

Systém měření (detekce) povrchových teplot využívá termovizních kamer FLIR ThermoVision® řady A, které umožňují měření hodnoty povrchové teploty sledovaných objektů, výrobní či jiné technologie. Speciální kryt kamery umožňuje společně s každou termovizní kamerou připojení standardní CCTV kamery pro současné sledování objektu ve viditelném spektru. Termokamery mohou být instalovány buď jako statické, nebo jako otočné, umístěné na polohovacích hlavicích, popřípadě na různých polohovacích zařízeních. Speciální kryty řady HE 168 s průhledem propustným pro infračervené záření dovolují použití termokamer pro venkovní a jiné speciální použití.

Základní technické údaje systému

Pracovní teplota*-35°C až +50°C
Měřicí rozsah*-20°C až +250°C (volitelně až do + 2000°C)
Teplotní citlivost*0,05°C při 30°C
Rozlišení detektoru*320 x 240 bodů (640x480 bodů)
Stupeň krytí*IP 65, IP 66
VýstupyEthernet, LAN ,video, alarmy, stav systému
Přenosy signáluethernet - optický kabel, bezdrátový přenos,
metalická vedení
ZobrazeníDynamické zobrazení půdorysu s vyznačením míst alarmu a pohledu kamer, výpis alarmů,
živý obraz z kamer, zobrazení záznamu
Signalizace alarmů Vizuální (na displeji, zvukový výstup, e-mail,
kontakt relé
* Jiné možnosti na dotaz

Přenos a ukládání informací

K přenosu, záznamu a vyhodnocení obrazové informace a telemetrických dat je využíváno plně digitální technologie, která přenáší informace o sledovaném prostoru v nejvyšší možné kvalitě až k příslušnému operátorovi. Tento systém využívá možností sítě TCP/IP a proto je plně propojitelný se sítěmi Internet či Intranet. Digitální systém detekce povrchových teplot pracuje plně automaticky a pro funkci není nutný zásah obsluhy.

V případě poplachu jsou zaznamenány obrazové informace pro pozdější analýzu události, včetně záznamu o místě a času vzniku poplachu. Zároveň je na nebezpečí upozorněna obsluha a jsou jí poskytnuty obrazové informace o lokalitě – pohled na místo události jak z termovizní kamery, tak i CCTV kamery.

Využití systému

Systém využívá jednu z nejdůležitější vlastnosti špičkových termokamer – jejich měřicí schopnost, která jim umožňuje zjišťovat povrchovou teplotu objektů s rozlišením lepším než 0,1°C. Tato vlastnost umožňuje využití termokamer od poměrně jednoduchých bezpečnostních aplikací noční ostrahy až k možnosti řízení technologických procesů pomocí přesného teplotního čidla s velmi rychlou odezvou na změnu teploty sledovaného objektu nebo procesu a navíc s možností zaznamenávat detailně průběh procesu. Nespornou výhodou termovizních systémů je zobrazení a vyhodnocení několika tisíc měřících bodů současně, tedy schopnost nahradit mnoho měřicích zařízení.

Vzduchem chlazené provedení kamerového krytu s jednotkou úpravy a chlazení vzduchu a ochranou průhledu proudícím vzduchem umožňuje aplikace do vysokých teplot, začlenění termokamerových systémů v extrémně prašném či horkém prostředí, ale i v prostředí, kde by vlivem velkých výkyvů teploty ohrožovalo funkci kamery zamrzání.

Systémová integrace

Vzhledem k plné digitalizaci je detekční systém připraven k okamžitému začlenění do různých nadřazených systémů. Nejčastěji je systém začleňován do analogových a digitálních systémů CCTV. Řídicí jednotka polohovací hlavice umožňuje každou jednotlivou termokameru začlenit i do systému nadřízených PLC za účelem řízení výrobních technologií nebo sběru dat a zároveň je schopna ukládat provozní data a údaje o chybách do separované databáze pro diagnostické a servisní účely.

Možnosti aplikace

Sledování skládek materiálu

Sledování nebezpečí vzniku požáru, prevence samovznícení, prevence nabrání žhavého materiálu
skládky uhlí, odpadu ropné produkty, chemikálie, dřevo, dřevěný odpad

Protipožární zabezpečení

Detekce vzniku vysokých teplot i na vzdálenost několika set metrů, různé stupně poplachu podle tepelných úrovní
místa bez možnosti montáže čidel EPS, venkovní prostory

Sledování spalovacího procesu

Detekce teplot v prostoru spalování a teploty vnitřních zařízení kotle, diagnostika povrchu tepelných zařízení
sledování plamene, měření teploty povrchu tepelných zařízení

Bezpečnostní aplikace

Sledování a detekce pohybu osob na velké vzdálenosti v úplné tmě – letiště, výrobní haly, vojenské prostory, jaderné elektrárny apod
vnější prostory, velmi rozlehlé výrobní prostory

 

Slévárenství, metalurgie

Měření teploty roztaveného kovu, odlévání oceli z konvertoru do licí pánve, detekce strusky, měření teploty forem na odlitky
řízení výrobní technologie, měření teploty materiálu

Energetika a elektrotechnika

Detekce přehřátí částí pod napětím vlivem přechodového odporu, měření pracovní teploty zařízení
teplota elektrických zařízení VN, VVN, provozní teplota motorů, transformátorů, rozvoden, apod.

Rozpoznávání materiálů

Detekce rozdílů tepelného vyzařování materiálů jinak nerozlišitelných – průmysl textilní, papírenský apod
řízení výrobní technologie, hledání vad materiálu, chemická výroba

Detekce samovznícení na skládce uhlí

Skladování uhlí na skládkách přináší komplikace zejména z důvodů chemických reakcí v uhlí, které způsobují samovznícení. Systém včasné detekce samovznícení a požáru v prostoru skládky dokáže zamezit škodám na technologii a samotném uhlí, uvolňování nebezpečných exhalací do ovzduší, pomáhá chránit zdraví obyvatel. Systém detekce povrchových teplot TCamBase je schopen 24 hodin denně sledovat povrch skládky. Využitím funkce zpětného vyhodnocení vývoje teplot detekuje kritické lokality a určuje jejich polohu. V mnoha případech systém odhalí samovznícení ještě před jeho viditelnými příznaky, jako je kouř či výskyt popela.

Systém vyhledává a vyhodnocuje teplotní extrémy na povrchu skládky a v případě nebezpečí vyvolá alarm. Operátor má přístup k informacím o aktuální situaci na skládce včetně obrazu z termovizních i vizuálních kamer instalovaných na měřicím místě. Systém používá dva stupně alarmu – pro varování před nebezpečím a pro vyvolání okamžitého poplachu.

Na skládce jsou instalována samostatná měřicí místa vybavená otočnou termokamerou a řídicí jednotkou. V závislosti na velikosti skládky je obvykle použito 4 až 6 měřicích míst. Řídicí jednotky provádějí nepřetržité sledování prostoru a vyhodnocují teploty. Informace o svém provozu, podezřelých lokalitách a alarmových událostech předávají do záznamového serveru TCamBase umístěného poblíž dispečerské místnosti. Obrazové informace z podezřelých lokalit jsou uchovávány v elektronickém archivu po dobu několika týdnů, údaje o poloze alarmových událostí a provozu systému mohou být uloženy po dobu až několika let.

Jednotlivá měřicí místa pracují nezávisle na záznamovém zařízení, samostatně vyhodnocují teploty ve sledovaném prostoru. Celý systém je postaven tak, aby v případě výpadku některých jeho částí systém zachovával maximální funkčnost i v nouzovém režimu. Provoz systému je plně automatický s možností připojit několik operátorských pracovišť.

Protipožární ochrana pasových dopravníků

Systém je pomocí termovizních kamer schopen detekovat a následně vyvolat alarm v případě výskytu horkého materiálu na běžícím pasovém dopravníku. Jedná se o vhodnou alternativu pro ochranu transportních mostů, kde tradiční systémy protipožární ochrany selhávají vzhledem k velké rychlosti pohybu horkého materiálu. Systém ochrany přísunových pasů je buď instalován samostatně jako detekční čidlo nebo jako součást systému TCamBase pro ochranu skládky uhlí. Systém TCamBase zajišťuje kompletní archivaci informací, událostí a naměřených hodnot. Vyvolání poplachové události může být propojeno s automatikou řízení technologie a dokáže tak zabránit transportu horkého materiálu například do zásobníků uhlí nebo drtičů, či spustit automatický hasicí systém.  Systém je také možné nastavit pro detekci teploty techniky (zejména přehřátí válečků dopravníku) a omezit tak možnost vznícení z důvodu závady.

Termovizní bezpečnostní systém pro detekci osob

Systém je instalován jako součást bezpečnostních kamerových systémů. Je určen ke sledování perimetru zejména za ztížených podmínek, umožňuje sledování osob pomocí termovizních kamer FLIR i v naprosté tmě bez přísvitu, v mlze, dešti nebo skrz vegetaci. Použité termovizní termovizní kamery snímají a zobrazují vyzářené teplo a podávají tak mimořádné výkony při detekci osob, zvířat nebo strojů.

Systém je postaven na SW řešení Milestone XProtect™, které umožňuje integraci velkého počtu síťových, případně analogových kamer do jednoho nebo více serverů. Síťový server zajišťuje široké spektrum činností potřebných pro ochranu hlídané oblasti. Struktura systému je otevřená s podporou síťových kamer různých výrobců.

Všechny požadavky na využití kamer jsou řešeny individuálně pro konkrétní místo instalace dle přání zákazníka. Jedná se například o sledování kritických míst v určitém čase, propojení poplachových událostí (PIR čidla, detekce pohybu) s PTZ prepozicemi otočných kamer. Tyto funkce jsou zajištěny automaticky v závislosti na nastavení systému.

Protipožární zabezpečení venkovních prostorů

Požár průmyslového objektu je nejen nebezpečný pro nejbližší okolí, ale především silně zamořuje ovzduší jedovatými plyny. Ochrana venkovních skladovacích prostor v průmyslovém objektu je pro tradiční protipožární zabezpečovací techniku nesmírně náročný úkol.

Vhodným umístěním termovizních kamer je možné sledovat rozsáhlé prostory bez nutnosti instalace rozáhlé infrastruktury a přesto zajistit spolehlivé sledování teplot na ploše až několika hektarů (skladiště hořlavých materiálů, pasové dopravníky, překladiště, transformátory a další důležité objekty nebo zařízení).

V případě, že detekovaná teplota přesáhne nastavenou mez, je alarm vyvolán okamžitě. Místo události je zobrazeno na operátorském monitoru pomocí software TCamBase.

 

Monitoring důležitých technologií

Termovizní kamery mohou být využity pro monitorování kritických částí výrobních linek nebo dalších technologií kde je riziko zničení nebo vznícení vlivem přehřátí nebo nesprávnou funkcí. Pro monitorování kritických technologií se obvykle využívají pevně umístěné kamery pro zajištění nepřetržitého sledování a krátké reakční doby.

Jedna kamera může monitorovat i několik detekčních zón v úhlu záběru s různým nastavením parametrů měření. Každá detekční zóna může mít nastavenou jinou teplotu pro okamžitý alarm a také různě nastavený algoritmus detekce teplotních trendů. Technologie může být zároveň chráněna proti požáru a mohou být i sledovány pracovní teploty pro indikaci neobvyklých provozních stavů. Komplexní systém digitálních filtrů umožňuje potlačit všechny falešné alarmy.

Termovizní měření v metalurgii

Termovizní kamery mohou mít metalurgii různé využití. Kamera je schopna bezdotykově měřit vysoké teploty a zároveň zobrazovat rozložení (tvar) teplotního pole na objektu. Pro ochranu před vysokými teplotami a prachem je kamera uložena ve speciálním krytu HE168 COOL, který zajišťuje odpovídající pracovní podmínky kamer. S výhodou je možné využít nejen teplotní rozdíly na měřených objektech, ale i rozdílnou emisivitu materiálu (schopnost vyzařovat v závislosti na teplotě objektu).

Systém pro monitorování a vyhodnocení povrchových teplot licích pánví pomáhá včas odhalovat vady vyzdívky pánví a upravit jejich servisní intervaly. Termovizní kamery jsou vhodně rozmístěny tak, aby bylo možné měřit teplotu povrchu pánví na všech kritických místech. Systém má za úkol zjišťovat tepelné rozdíly na povrchu pánve a na základě nastavených parametrů zajišťovat signalizaci rizikových stavů.

Při detekci strusky v proudu oceli je využito rozdílné emisivity strusky a oceli k automatické signalizaci přítomnosti strusky. Systém monitoruje zdánlivě detekovanou teplotu v proudu oceli a její prudké změny při výskytu strusky. Pro případnou zpětnou diagnostiku jsou uchovávána naměřená data i obrazová informace. Displej operátora zobrazuje termovizní pohled na sledovaný prostor, údaje o snímané zdánlivé teplotě a informace o alarmu detekce strusky. Signalizaci detekované strusky lze ve spojení s ovládáním náklonu konvertoru využít pro automatické ukončení nalévání.

Další možnost aplikace je kontrola chladnutí velkých odlitků nebo výkovků za účelem zlepšení kvality výroby a řízení procesu chlazení.