1、Dezember 2015DEUTSCHE NORM Preisgruppe 16DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 17.160!%HxE“2378534www.din.deDIN 19277Zustandsberwachung und diagnostik von Maschin
2、en Thermografie Allgemeine Methoden (ISO 184341:2008, modifiziert)Condition monitoring and diagnostics of machines Thermography General procedures (ISO 184341:2008, modified)Surveillance et diagnostic de ltat des machines Thermographie Procdures gnrales (ISO 184341:2008, modifie)Alleinverkauf der No
3、rmen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 33 SeitenDDIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP)DIN 19277:2015-12 2 Inhalt Seite Nationales Vorwort 3 Einleitung 4 1 Anwendungsbereich . 5 2 Normative Verweisungen . 6 3 Begriffe 6 4 Thermografieverfahren 9 5 Vergleichende Thermog
4、rafie 9 5.1 Arten der vergleichenden Thermografie 9 5.2 Vergleichende quantitative Thermografie 10 5.3 Vergleichende qualitative Thermografie . 11 6 Berhrungslose Temperaturmessung mit Hilfe von Infrarotkameras 11 7 Nullmessungen 11 8 Sicherheit . 12 9 Kalibrierung . 12 10 Aufnahme der Messdaten 12
5、11 Verantwortlichkeiten des Kunden . 13 12 Feldmessungen der Hintergrundtemperatur und des Emissionsgrades, abschwchende Zwischenmedien 13 13 Kritische Temperaturen (Fehlerklassifizierung) . 14 13.1 Aufstellen von Kriterien zur Fehlerklassifizierung . 14 13.2 Kriterien hinsichtlich des Temperaturunt
6、erschiedes 14 13.3 Kriterien hinsichtlich von maximal zulssigen Temperaturen . 15 14 Kriterien zur Beurteilung des Profils 15 15 Diagnostik und Prognostik . 16 15.1 Zeitabstnde zwischen den Untersuchungen . 16 15.2 Auswertung der Bilder . 16 15.3 Verfahren zur Identifizierung von Fehlern . 16 16 Prf
7、bericht 17 17 Qualifizierung des Personals 18 Anhang A (normativ) Feldmessungen der Hintergrundtemperatur und des Emissionsgrades . 19 Anhang B (informativ) Beispiele fr sicherheitstechnische Regeln und Leitlinien . 25 Anhang C (informativ) Beispiele fr historische Flle 26 Literaturhinweise 33 DIN 1
8、9277:2015-12 3 Nationales Vorwort Dieses Dokument wurde vom nationalen Arbeitsausschuss NA 062-08-27 AA Visuelle und thermografische Prfung“ im DIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP) erarbeitet. Der Norm-Entwurf ist als DIN ISO 18434-1:2014-12 erschienen. Die internationale Norm ISO 18434-1:2008-0
9、3 Condition monitoring and diagnostics of machines Thermography Part 1: General procedures“ wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 108, Mechanical vibration, shock and condition monitoring, Unterkomitee SC 5, Condition monitoring and diagnostics of machines erarbeitet und ist mit nationalen Modifizier
10、ungen in dieses Dokument bernommen worden. Die folgenden Modifizierungen gegenber ISO 18434-1:2008-03 wurden vorgenommen: a) in der Einleitung und in Abschnitt 1 wurde ISO 18434-1“ durch DIN 19277“ ersetzt; b) in Abschnitt 3 wurde die Definition der Begriffe berarbeitet; c) in Abschnitt 8 wurde die
11、Verweisung auf Anhang B durch eine Verweisung auf die entsprechenden gesetzlichen Reglungen ersetzt; d) Anhang B wurde komplett gestrichen. Von den nationalen Modifizierungen sind ergnzende oder ersetzende Festlegungen gerastert; Festlegungen die nicht gelten sind lesbar durchgestrichen. Es wird auf
12、 die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. DIN 19277:2015-12 4 Zustandsberwachung und -diagnostik von Maschinen Thermografie Te
13、il 1: Allgemeine Methoden Einleitung Dieser Teil der ISO 18434 DIN 19277 ist eine Anleitung zur Anwendung der Thermografie (IRT, en: infrared thermography) als Teil eines Programms zur Zustandsberwachung und -diagnostik von Maschinen. Die IRT kann zur Identifizierung und Dokumentation von Anomalien
14、zu Zwecken der Zustandsberwachung und -diagnostik von Maschinen angewendet werden. Diese Anomalien werden blicherweise durch den normalen Betrieb, unsachgeme Schmierung, fehlerhafte Ausrichtung, verschlissene Bauteile oder mechanische Belastungsanomalien verursacht. Die IRT basiert auf der Messung d
15、er rumlichen Verteilung des Wrmeflusses, die von einer Objektoberflche emittiert wird. Die gemessenen Werte werden in Strahlungsintensitten oder Temperaturen umgerechnet und ortsaufgelst in einem Thermogramm dargestellt. Der Thermograf bentigt deshalb als Voraussetzung fr die Durchfhrung eines Messp
16、rogramms Fachwissen ber die Zusammenhnge von Wrme, Temperatur und die unterschiedlichen Arten der Wrmebertragung. Im Betrieb erzeugen alle Maschinen Wrmeenergie. Sie kann in Form von Reibung oder anderen Energieverlusten und als eine Eigenschaft der Prozessmedien auftreten. Wrmeenergie kann auch dur
17、ch den eigentlichen Prozess selbst erzeugt werden. Folglich kann die Temperatur eine wichtige Kenngre zur berwachung der Leistungsfhigkeit und des Zustands von Maschinen sowie zur Diagnostik von Maschinenproblemen sein. Die IRT eignet sich optimal fr die Durchfhrung dieser Temperaturberwachung, da s
18、ie vollstndige Thermogramme einer Maschine oder eines Maschinenbauteils zerstrungsfrei liefert; der technische Aufwand des Versuchsaufbaus gering ist und die Ergebnisse in einer sehr kurzen Zeit zur Verfgung gestellt werden. Ein wichtiger Vorteil von Strahlungsthermometern gegenber Kontaktthermomete
19、rn ist ihre kurze Reaktionsgeschwindigkeit. Die Strahlungsenergie bewegt sich in Lichtgeschwindigkeit von der Objektoberflche bis zum Sensor. Die Reaktionsgeschwindigkeit des Messgerts betrgt Millisekunden oder sogar nur Mikrosekunden. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Empfindlichkeit der Messgerte,
20、 wodurch im Thermogramm sehr geringe Temperaturunterschiede der Objektoberflche aufgelst werden knnen. Trotz der genannten Vorteile ist die IRT dahingehend eingeschrnkt, dass sie bei Oberflchen mit geringem Emissionsgrad falsche Werte anzeigt. DIN 19277:2015-12 5 1 Anwendungsbereich Dieser Teil der
21、ISO 18434 DIN 19277 gibt eine Einleitung fr die Anwendung der Thermografie (IRT) zur Zustandsberwachung und -diagnostik von Maschinen, wobei im Begriff Maschinen“ die zustzliche Ausrstung fr Maschinen, beispielsweise Ventile, fluid- und elektrisch betriebene Maschinen sowie maschinenbezogene Wrmeaus
22、tauschgerte, eingeschlossen ist. Zustzlich werden IR-Anwendungen beschrieben, die zur Beurteilung der Leistung von Maschinen genutzt werden. Dieser Teil der ISO 18434 DIN 19277 null fhrt in die Terminologie der IRT ein, die zur Zustandsberwachung und -diagnostik von Maschinen erforderlich ist; null
23、beschreibt die Arten der IRT-Verfahren und deren Vorteile; null enthlt Regeln fr Kriterien zur Beurteilung des Schweregrades von durch die IRT identifizierten Anomalien; null regelt Verfahren und Anforderungen zum Durchfhren der IRT an Maschinen, einschlielich Empfehlungen hinsichtlich der Sicherhei
24、t; null beschreibt die Interpretation von Daten, Beurteilungskriterien und die Anforderungen an die Erstellung des Prfberichts; null beschreibt die Bestimmung und Kompensation der Hintergrundtemperatur, des Emissionsgrades und des Einflusses von abschwchenden Medien. Dieser Teil der ISO 18434 DIN 19
25、277 beschreibt auerdem die Prfverfahren zur Bestimmung und zum Kompensieren der reflektierten scheinbaren Temperatur, des Emissionsgrades und von abschwchenden Medien, die bei der Messung der Oberflchentemperatur einer Objektoberflche mit einer quantitativ auswertenden IR-Kamera unbedingt bercksicht
26、igt werden mssen. ANMERKUNG Es ist vorgesehen, dass zuknftige Teile dieses Standards die anwendungsspezifischen Leitlinien zur Analyse behandeln. DIN 19277:2015-12 6 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendu
27、ng dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). ISO 13372, Condition monitoring and diagnostics of machines Vocabulary ISO 133
28、79, Condition monitoring and diagnostics of machines General guidelines on data interpretation and diagnostics techniques ISO 13381-1, Condition monitoring and diagnostics of machines Prognostics Part 1: General guidelines ISO 17359, Condition monitoring and diagnostics of machines General guideline
29、s ISO 18436-7, Condition monitoring and diagnostics of machines Requirements for qualification and assessment of personnel Part 7: Thermography ASTM E1897, Standard test methods for measuring and compensating for transmittance of an attenuating medium using infrared imaging radiometers 3 Begriffe Fr
30、 die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach ISO 13372 und die folgenden Begriffe: 3.1 Hintergrundtemperatur nicht kompensierte Temperaturanzeige einer Infrarotkamera, die die gesamte Strahlung enthlt, die auf den Strahlungsempfnger fllt, ohne Bercksichtigung der Quelle 3.2 abschwchende
31、Medien Schutzfenster, Filter, Atmosphre, externe Optiken oder andere Medien, die die Infrarotstrahlung abschwchen, die von einer Quelle emittiert wird 3.3 schwarzer Krper idealer, perfekter Emitter und Absorber von Wrmestrahlung bei allen Wellenlngen ANMERKUNG Der schwarze Krper wird durch das Planc
32、ksche Gesetz beschrieben. 3.4 Emissionsgrad Verhltnis der Strahlungsleistung einer Objektoberflche zur Strahlungsleistung eines schwarzen Krpers, bei derselben Temperatur und im gleichen Spektralintervall DIN 19277:2015-12 7 3.5 Infrarotkamera IR-Kamera Gert, durch das die infrarote Strahlungsenergi
33、e von einer Objektoberflche gesammelt und daraus ein monochromes (schwarz-weies) oder farbiges Bild erzeugt wird, wobei die Grau- oder Farbtne sich auf die Verteilung der scheinbaren Temperatur auf der Objektoberflche beziehen ANMERKUNG Derartige Bilder werden auch als Infrarotthermogramme bezeichne
34、t. 3.6 Bildbearbeitung Umwandeln eines Bildes in Digitalform und weitere Manipulationen des Bildes, um es fr die Computer- oder visuelle Analyse vorzubereiten ANMERKUNG Dazu zhlen bei einem Infrarotbild oder -thermogramm z.B. die Darstellung des Temperaturbereiches (Temperaturskalierung), das Einfge
35、n von Isothermen, Messfunktionen, thermischen Profilen oder die Durchfhrung einer Bildsubtraktion. 3.7 infrarot IR Teil des elektromagnetischen Kontinuums, der von der Wellenlnge des sichtbaren Lichts im Rotbereich von 0,75 m bis 1 000 m reicht ANMERKUNG Aufgrund von berlegungen hinsichtlich der kon
36、struktiven Ausfhrung von Messgerten und der Eigenschaften der Infrarottransmission der Atmosphre erfolgen die meisten Infrarotmessungen zwischen 0,75 m und 15 m. 3.8 Isotherme farbliche Markierung aller Bildpunkte mit gleichen Strahlungswerten, bzw. gleicher Temperatur 3.9 Thermografie IRT Berhrungs
37、lose Erfassung, Aufbereitung und bildhafte Darstellung der flchenhaften Verteilung der von einer Oberflche ausgehenden und mit einem IR-Detektorsystem registrierten elektromagnetischen Strahlung Erfassung und Analyse von Wrmestrahlung mit einem IR-Detektorsystem 3.10 Wrmestrahlung Art der Wrmebertra
38、gung des Wrmeflusses, der durch Emission und Absorption von elektromagnetischer Strahlung erfolgt auftritt, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet ANMERKUNG Im Gegensatz zur Wrmeleitung und Konvektion zum konduktiven und konvektiven Wrmefluss kann sich die Wrmestrahlung auch im Vakuum ausbreit
39、en. Eine Form der Wrmebertragung, auf der die Funktionsweise der IRT basiert, da die Wrmeenergie Infrarotenergie ber die Strahlung von der Objektoberflche zum Strahlungsempfnger transportiert wird. DIN 19277:2015-12 8 3.11 Reflexionsgrad Verhltnis der gesamten reflektierten Strahlungsleistung Energi
40、eleistung einer Oberflche zur gesamten auf diese Oberflche einfallenden Strahlungsleistung Energieleistung ANMERKUNG 1 = 1 , bei einem Spiegel erreicht der Reflexionsgrad 1,0; bei einem schwarzen Krper ist = 0. ANMERKUNG 2 Technisch gesehen ist der Reflexionsgrad das Verhltnis der Intensitt der refl
41、ektierten Strahlung zur Gesamtstrahlung; der Remissionsgrad ist das Verhltnis des reflektierten Lichtstroms zum einfallenden Lichtstrom. Bei der IRT werden beide Begriffe oft synonym verwendet. 3.12 Strahlungstemperatur der Umgebungsobjekte Treflunkorrigierte Temperatur anderer Objekte, die durch di
42、e Objektoberflche in die Infrarotkamera reflektiert werden 3.13 Wiederholbarkeit Thermografie Fhigkeit, mit einem Messgert genau den gleichen auf einer festgelegten Objektoberflche ermittelten Messwert ber einen kurzen oder langen Zeitraum beizubehalten ANMERKUNG Die Wiederholbarkeit wird in null Gr
43、ad Celsius oder als Prozentsatz des gesamten Messbereiches angegeben. 3.14 Signalverarbeitung Manipulation eines Temperatursignals oder von Bilddaten, um einen Prozess besser berwachen oder steuern zu knnen BEISPIEL 1 Bei Infrarot-Strahlungsthermometern: Peak Hold, Valley Hold, Sample Hold und Mitte
44、lwertbildung. BEISPIEL 2 Bei Scannern, Kameras/bildgebenden Systemen Kameras und Bildwandlern: Hervorheben von Isothermen, Durchschnittsdaten von Bildern, Ausrichtung, Bildsubtraktion und Bildfilterung. 3.15 rumliche Auflsung Messpunktgre in Bezug auf den Arbeitsabstand ANMERKUNG In einem Infrarot-S
45、trahlungsthermometer wird diese Auflsung in mrad oder als Verhltnis der Zielpunktgre (umfasst 95 % der Strahlungsenergie bei blicher Anwendung) zum Arbeitsabstand angegeben. Bei Scannern, Kameras/bildgebenden Systemen Kameras und Bildwandlern wird sie oft in mrad angegeben. 3.16 Objektoberflche Ober
46、flche eines zu messenden Gegenstandes 3.17 Thermogramm bildliche Darstellung der rtlichen Verteilung der Strahlungstemperatur einer Objektoberflche Wrmekarte oder bild einer Objektoberflche, in der/dem die Grautne oder Farbtne die Verteilung der infraroten Wrmestrahlenergie ber die Oberflche der Obj
47、ektoberflche darstellen DIN 19277:2015-12 9 3.18 Transmissionsgrad Remissionsgrad Verhltnis der durchgelassenen Strahlungsleistung Strahlungsenergie zur einfallenden Strahlungsleistung auffallenden Strahlungsenergie ANMERKUNG 1 = 1 Dabei ist der Transmissionsgrad; der Emissionsgrad; der Reflexionsgr
48、ad. ANMERKUNG 2 Bei einem schwarzen Krper ist = 0. Der Transmissionsgrad ist der Anteil der einfallenden Strahlung, der durch Materie hindurchgeleitet wird. 3.19 Arbeitsabstand Abstand von der Objektoberflche zum Messgert, blicherweise zum primren optischen Element 4 Thermografieverfahren Es gibt me
49、hrere anerkannte IRT-Verfahren, die in der Industrie angewendet werden. Die vergleichende Thermografie ist das am hufigsten angewendete Verfahren und wird blicherweise angewendet, um anstelle von idealen (absoluten) Daten aus thermischen Messungen die bestmglichen verfgbaren Daten zu gewinnen. Bei sich ndernden Betriebsbedi
