|
W obecnej części pokazane jest zastosowanie termowizji w badaniach i kontroli procesów technologicznych oraz monitoringu procesów produkcyjnych w przemyśle szklarskim, z uwzględnieniem urządzeń bezpośrednio związanych z produkcją. Uwidoczniono możliwości wykorzystania badań termowizyjnych rozkładów temperatury w wybranych węzłach produkcyjnych w branży szkła opakowaniowego i gospodarczego. Wprowadzenie
Procesy technologiczne w przemyśle szklarskim powinny przebiegać w określonych warunkach, zwłaszcza temperaturowych. Coraz bardziej wydajne urządzenia do formowania wyrobów powodują konieczność utrzymywania parametrów technologicznych w możliwie wąskim zakresie, zatem istnieje potrzeba badania i kontroli przebiegających procesów produkcyjnych. W wielu przypadkach jest to pracochłonne i czasochłonne, często wręcz niemożliwe, gdyż nie zawsze wystarczający jest punktowy pomiar temperatury. W wielu punktach procesu technologicznego istnieje potrzeba poznania zjawisk cieplnych zachodzących w czasie tego procesu. Wtedy bardzo pomocnym narzędziem okazują się metody termograficzne, które pozwalają uzyskać informacje o rozkładach temperatury na zewnętrznych powierzchniach badanych obiektów. Umożliwia to wykrycie kolejno wszystkich temperatur, od najniższych do najwyższych oraz określić obszary ich występowania. Możliwa jest obserwacja i rejestracja, a następnie analiza występujących pól temperaturowych. Termowizja może być zatem, i powinna być, narzędziem pomocnym technologom nie tylko w sytuacji zaburzeń technologicznych, ale także do bieżącej kontroli cyklu produkcyjnego.
Nowoczesne metody diagnostyki i kontroli procesów produkcyjnych
Badania termowizyjne obejmują pomiar i zobrazowanie promieniowania podczerwonego pochodzącego z badanego obiektu. Kamera umożliwia cyfrową rejestrację rozkładu temperatur badanego obiektu. Termografia i termowizja to metody badawcze oparte na obserwacji i zapisie niewidzialnego promieniowania podczerwonego wysyłanego przez każde ciało, którego moc zależna jest od temperatury i przekształceniu tego promieniowania na światło widzialne. Tak powstała mapa temperatur jest następnie interpretowana graficznie, tzn. każdej temperaturze przypisywana jest inna barwa, dzięki czemu w wizjerze widziany jest termalny obraz obiektu. Ponieważ zapisywane dane w praktyce są mapą temperatur obiektu, ten sam obiekt, w zależności od przyjętej skali barw oraz jej relacji do skali temperatur, może wyglądać różnie. Ponadto możliwa jest analiza termogramów, np. wykreślanie izoterm, określanie rozkładu temperatur wzdłuż dowolnego profilu, tworzenie histogramów, pobieranie danych z termogramu bezpośrednio do wykonywania obliczeń. Posiadane oprogramowanie daje duże możliwości obróbki obrazów, gwarantujące szczegółową analizę obserwowanych zjawisk jak również diagnostykę. Efektem tej obróbki są barwne obrazy (termogramy) otrzymane na monitorze komputera, z wartościami temperatur przyporządkowanymi poszczególnym barwom. Cyfrowa rejestracja obrazów daje możliwości ich łączenia, analizowania i przetwarzania. Obrazy termalne można sporządzić w formie barwnych wydruków tworząc obszerną dokumentację. Pozwala to w sposób przejrzysty przedstawić wyniki badań w formie raportów z kolorowymi wydrukami komputerowymi.
Termowizyjny monitoring procesów technologicznych wykonywany głównie za pomocą termowizyjnych kamer przenośnych lub stacjonarnych to wykrywanie anomalii temperaturowych celem uniknięcia kłopotliwych i kosztownych strat produkcji jakościowo dobrej, a wynikających z zaburzeń technologicznych. Monitoring i diagnostyka termowizyjna ma zastosowanie wszędzie tam, gdzie możliwa jest dzięki temu ocena i poprawa jakości wyrobów, przyczyniając się do zwiększenia produkcji jakościowo dobrej. Termowizyjna metoda kontroli procesu technologicznego Termowizyjne metody badania pól temperaturowych mogą znaleźć zastosowanie wszędzie tam, gdzie na podstawie rozkładu temperatury lub ich zmian w czasie można wnioskować o zachodzących zjawiskach. Wykorzystywane być mogą do kontroli ciągu produkcyjnego od momentu topienia do formowania i odprężania wyrobów. Najważniejszym zagadnieniem, które może być w ten sposób rozwiązane, to określenie obszarów, w których występują znaczne gradienty temperatury. Parametr temperaturowy jest szczególnie istotny dla kropli szkła podawanej z zasilacza lecz również w czasie formowania i odprężania wyrobów. Ważnym zagadnieniem w procesie formowania jest rozkład temperatury na wewnętrznych i zewnętrznych powierzchniach form i przedform. W dotychczasowej praktyce badawczej wykorzystywano metody termowizyjne do rozwiązywania następujących problemów technologicznych: •pomiaru rozkładu temperatury na powierzchni kropli szkła (korygowanie pracy zasilacza), •badanie rozkładu temperatur na powierzchni form szklarskich, określających jakość i konstrukcję form, •badania rozkładu temperatur na wyrobach szklanych w różnych fazach ich procesu wytwarzania (transport do odprężarki, stan temperaturowy po odprężaniu), •badania porównawcze typów pieców przez określanie temperatury na powierzchni lustra szkła w częściach wyrobowych oraz w zasilaczach, •badanie jakości opalania przez określanie rozkładów temperatury w różnych obszarach lustra szkła części topliwnej pieca szklarskiego (podczas rewersji), •badania rozkładów temperatury na zewnętrznych powierzchniach obmurzy topliwnych pieców, w przestrzeni ogniowej, zwłaszcza w obszarze sklepień i ścian, pozwala zlokalizować miejsca o podwyższonych temperaturach. Wyniki badań dają informacje o ustawieniu palników, geometrii płomienia, symetrii bądź asymetrii opalania i w połączeniu z regulacjami cieplnymi wpływają na poprawę pracy. Porównanie rozkładów temperatury daje informacje o procesie spalania w poszczególnych palnikach oraz w cyklach miedzyrewersyjnych, •badania rozkładów temperatury na zewnętrznych powierzchniach sklepień oraz skuteczności zaizolowania i szczelności poszczególnych przelotów palnikowych czy komór regeneracyjnych. Badania termowizyjne mogą być wykorzystane także przy ocenie pracy cieplnej urządzeń do odzysku ciepła (regeneratorów lub rekuperatorów).
Stosowanie badań termowizyjnych pozwala niejednokrotnie rozwiązywać zagadnienia pomiarowe poprawiając dokładność, które tradycyjnymi metodami pomiaru temperatury były nierozwiązalne lub trudne do rozwiązania. Możliwa jest kontrola jakości wyrobów gotowych np. butelek, słoików, kieliszków itd. Za pomocą diagnostyki termowizyjnej możemy obserwować promieniowanie podczerwone i analizować to, co jest niezauważalne dla człowieka „gołym okiem”.
Badania rozkładów temperatury w wybranych węzłach produkcyjnych przy produkcji szkła opakowaniowego Procesy technologiczne w przemyśle szklarskim (zwłaszcza przy produkcji szkła opakowaniowego) powinny przebiegać w ściśle określonych warunkach. Coraz bardziej wydajne urządzenia do formowania wyrobów powodują konieczność utrzymywania parametrów technologicznych w możliwie wąskim zakresie. W każdym punkcie procesu technologicznego istnieje potrzeba poznania zjawisk cieplnych zachodzących w czasie tego procesu. Termowizja może i powinna być narzędziem pomocnym technologom nie tylko w sytuacji zaburzeń technologicznych ale także do bieżącej kontroli cyklu produkcyjnego. Badania mogą być wykorzystywane do kontroli ciągu produkcyjnego od momentu topienia do formowania i odprężania wyrobów. Najważniejszym zagadnieniem, które może być rozwiązane to określenie obszarów, w których występują znaczne gradienty temperatury. Niewłaściwy rozkład temperatury na powierzchni wyrobów w procesie formowania powoduje z reguły nierównomierną grubość ścianek, co najczęściej dyskwalifikuje wyrób. Analiza rozkładów temperatury badanych metodą termowizyjną umożliwia ocenę, a w razie potrzeby ewentualną korektę, co przyczynia się do poprawy jakości wyrobów (rys. 1-6). 
Badania rozkładów temperatury w przy produkcji szkła gospodarczego Badania termowizyjne pozwalają uzyskać barwne mapy temperaturowe obrazujące rozkłady temperatury na powierzchni kropli szkła, porcji szkła podczas formowania w różnych fazach, oraz na wewnętrznej powierzchni materiału elementów formujących, a także podczas wędrówki półwyrobów i wyrobów na transporterze do odprężarki dla poszczególnych linii produkcyjnych wytwarzających np. kieliszki i szklanki. Temperatury kropli szkła mierzone są w różnych fazach jej wypływania oraz tuż przed i bezpośrednio po momencie jej odcięcia nożycami. Pomiary wykonywane z kilku punktów na obwodzie kropli dla różnych zakresów temperatury pozwalają uchwycić rozkłady i ewentualne różnice temperatury. Dla linii produkującej kieliszki badać można osobno proces formowania nóżek i osobno proces formowania czarek do momentu ich złączenia oraz sam ten proces i całe kieliszki w ich drodze do odprężania. Badania te pozwalają zarejestrować prawidłowe rozkłady temperatury, ewentualnie wykryć miejsca o zdecydowanie wyższych lub niższych temperaturach, czyli te, które odbiegają od normy. Porównanie kolejnych pomiarów umożliwia ocenę powtarzalności procesów cieplnych przebiegających podczas formowania i zlokalizowanie miejsca, przyczyny i skutku występujących ewentualnych anomalii (rys. 7-16). 
Podsumowanie W hutnictwie szkła badania termowizyjne powinny być stosowane do kontroli technologicznej ciągu produkcyjnego zwłaszcza w branży szkła opakowaniowego i gospodarczego. Zastosowanie badań termowizyjnych pozwoliło niejednokrotnie rozwiązywać zagadnienia, które tradycyjnymi metodami pomiaru temperatury były nierozwiązalne, a w innych przypadkach znacznie skróciło czas i poprawiło dokładność badań. Analiza uzyskanych obrazów termalnych umożliwia ocenę parametrów technologicznych, a w razie potrzeby ewentualną ich korektę i poprawę jakości wyrobów. Metoda ta pozwala na wyciągnięcie wielu wniosków, dzięki którym można bardzo precyzyjnie ustalić miejsca, w których występuje lub dopiero może wystąpić problem. Uzyskane doświadczenia mogą być wykorzystane w przyszłych pracach projektowych zasilaczy, urządzeń formujących i odpreżarek. 
Termowizja może być zatem narzędziem pomocnym technologom nie tylko w sytuacji zaburzeń technologicznych, ale także do bieżącej kontroli cyklu produkcyjnego. Możliwa jest dzięki temu ocena i poprawa jakości wyrobów, przyczyniająca się do procentowego zwiększenia produkcji jakościowo dobrej, co ma niebagatelne znaczenie, biorąc pod uwagę fakt, że produkcja wyrobów niespełniających wymagań normy powoduje znaczne straty. Józef OsiadłyDIAGNOTERM Kraków . |
