Keysight Technologies Inspection par thermographie IR de système électro-technique, avec le détecteur Infra-rouge U5855A U5855A

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1 Keysight Technologies Inspection par thermographie IR de système électro-technique, avec le détecteur Infra-rouge U5855A U5855A Note d application Pour nous contacter : Tel. : Fax. : info@mbelectronique.fr

2 Introduction La maintenance prévisionnelle d équipements se développe en complément des maintenances préventives et curatives (fonctionnement jusqu au défaut), avec succès en raison de ses bénéfices et avantages, lesquels incluent une réduction des temps d arrêt de production et de l optimisation des coûts de maintenance. Lorsque des installations de fabrication générale ou industrielle utilisent la maintenance prévisionnelle, beaucoup incluent volontairement l imagerie IR en inspection électrique et électro-technique. Certaines installations nécessitent de mener une étude IR dans le but de renouveler les polices d assurance incendie. Les compagnies d assurances effectuent une inspection ou peuvent exiger qu elles soient effectuées par une partie tierce et impartiale Dans ce cas, il est toujours préférable d avoir anticipé la détection et l amélioration des zones à risques. Dans d autres cas, ce sont des nécessités de conformité ISO qui exigent cette inspection. Cette note d application considère les avantages et les inconvénients des pratiques de la maintenance prévisionnelle, préventive et curative. Elle explique comment les programmes de maintenance sont améliorés par l utilisation d imageurs (caméras thermiques) tels que l imageur infra-rouge TrueIR U5855A de Keysight.

3 03 Keysight Note d application Inspection thermographique IR avec l imageur U5855A sur système électrique Comparaison des méthodes de maintenance Une comparaison simple entre les pratiques de maintenance prévisionnelle, préventive et curative est donnée dans le tableau 1. Tableau 1. Comparaison de maintenance prévisionnelle, préventive et curative. Description Prévisionnelle Préventive Curative Surveillance continue ou inspections de maintenance périodique afin de détecter des symptômes de panne système Maintenance périodique ou basée sur l expérience. Le système est démonté ou arrêté, même si il n y a aucune panne. Intervient uniquement quand un composant, une chaîne de défaillances, un défaut majeur ou secondaire du système tombe en panne. Avantages La maintenance peut être effectuée pendant le fonctionnement de l installation, ou lorsqu elle n est pas utilisée. Le temps d arrêt pour réparation est réduit. Le coût global de la maintenance est réduit. Le travail de la maintenance régulière est planifié. Le coût global de la maintenance est facile à gérer. Moins de surveillance et tâches d inspection pour la maintenance de l installation et le personnel. Élimine la nécessité de créer un calendrier de maintenance. Inconvénients Charges de travail avec diverses méthodes d inspections et de surveillances pour le personnel de maintenance de l installation. Le coût de la maintenance reste élevé, les composants sont remplacés même s ils n ont pas atteint la fin de leur durée de vie. Temps d arrêt imprévus et les réparations perturbent la production. Risque de temps d arrêt prolongé si des composants spéciaux doivent être commandés. Le coût global est élevé puisque le site de production doit être arrêté de façon inattendue.

4 04 Keysight Note d application - Inspection thermographique IR avec l imageur U5855A TrueIR Inspection par thermographie La maintenance prévisionnelle typique des systèmes électriques inclut des tâches telles que l analyse des vibrations (sur table vibrante), acoustique, ultrasonique et inspection thermographique infrarouge (IR). La thermographie est utilisée pour identifier les points chauds d un équipement. Cette tâche est typiquement effectuée à l aide d instruments détectant la température tels que des capteurs par thermocouple ou d autres types de thermomètres. La limitation de cette pratique est que ce type d instruments peut uniquement fournir au personnel de la maintenance la mesure de température de certains points chauds et non celle globale du module ou système électrique. Une inspection thermographique utilise généralement un instrument infrarouge pour numériser et créer un profil de température de la cible concernée.. Dans une usine de fabrication, les inspections thermographiques sont faites sur les systèmes électriques tels que les panneaux de commutation électrique, les équipements de distribution haute tension, les moteurs et commandes associées, les transformateurs et autres panneaux de contrôle. La figure 1 illustre quelques exemples d images thermiques ou thermogrames de systèmes trouvés dans des installations industrielles. L imagerie IR est un autre moyen de numériser et d identifier un point chaud électrique (voir la figure 2), elle a l avantage de pouvoir obtenir l image du profil global (ou thermograme) des pièces électriques visées. Cette représentation donne une meilleure perception très fine de la santé de l exploitation des systèmes électriques visés. Figure 1 & 2 : Images thermiques (thermogrames) et images visibles de systèmes électriques

5 05 Keysight Note d application - Inspection thermographique IR avec l imageur U5855A TrueIR Origines des points chauds L inspection thermique par IR donne une bonne analyse qualitative de la température et un bon profilage de l objet ciblé. Souvent un point chaud valide est identifié en comparant sa température à d autres circuits similaires, terminaisons, ou systèmes. Par exemple en figure 2 les points chauds sur les bornes sont valides puisqu ils apparaissent plus chaud en les comparant à d autres bornes similaires avec des charges électriques semblables. Quelques causes typiques de points chauds électriques, sont données dans le tableau 2. En fonction de la sévérité (gravité) de ces points chauds électriques, ces parties et systèmes électriques peuvent être réparés et corrigés. Certains problèmes électriques critiques doivent être réparés immédiatement car ils peuvent causer des pannes et arrêter la production et l exploitation. D autres moins critiques peuvent être planifiés pour une date ultérieure. Table 2. Points chauds typiques de systèmes électriques Causes potentielles Mauvaise connexion Brins de cuivre cassés dans le fil Surcharge Déséquilibre de la charge Court-circuit Circuit ouvert Description de points chauds Une connexion lâche de câble ou fil entraîne une résistance additionnelle, provoquant un chauffage résistif excessif Entraîne une augmentation de la résistance suivie d un chauffage non prévisible Le système électrique est chargé au delà de la valeur prévue lors de la conception, et entraîne un chauffage plus élevé sur les bornes Provoque une charge plus élevée sur certaines bornes d alimentation (phase) et des températures l de fonctionnement supérieures à la normale to have higher load and higher operating Flux de courant excessif entraînant un point chaud Aucun flux de courant aux bornes, elles apparaissent plus froides que les autres bornes Figure 3 : Points chauds sur un système de câblage électrique

6 06 Keysight Note d application - Inspection thermographique IR avec l imageur U5855A TrueIR Conseils pour la capture d images de qualité Normalement, une formation et une expérience en thermographie IR est requise pour garantir que les points chauds pris sur la caméra IR sont valides. Il est aussi essentiel pour l utilisateur du thermographe de capturer des images IR correctes et précises. Quelques recommandations simples sont listées ci-dessous afin d aider l utilisateur à prendre des images IR de bonnes qualité sur des systèmes électriques. 1. Obtenir une bonne focalisation de la zone ciblée pour de bonnes mesures de température. 2. Effectuer un rapide balayage du système/carte/panneau électrique. Régler la gamme de température et l échelle de température en mode Auto et passer le U5855A autour de la zone ciblée pour rechercher les points chauds. 3. Une fois qu un point chaud suspecté est trouvé, focaliser manuel-lement sur la zone. L échelle de température peut être ajustée en passant l échelle en mode manuel permettant au U8555A de saisir une image thermique plus stable. 4. Valider le point chaud par d éventuelles vérifications de toutes les sources de chaleur réfléchies possibles ou les effets de charges solaires si l inspection est effectuée dans un espace ouvert ou sous la lumière du soleil. Se déplacer d un côté à l autre afin d éliminer les sources de chaleur possibles extérieures ou réfléchies. 5. Contrôler l état de la surface de la zone du point chaud et appliquer le coefficient d émissivité approprié (facteur Є). Noter : si la surface de l objet est polie ou de nature brillante, l énergie IR et le facteur Є seront faibles. Ces surfaces peuvent aussi refléter l énergie IR d autres sources. Dans de tel cas, un faible Є sur une énergie IR réfléchie produit une mesure de température imprécise par les imageurs IR. 6. Capturer et sauvegarder l image IR pour l établissement de rapports. Une identification et des informations complémentaires sur les zones de points chauds peuvent être effectuées en libellant les photos ou simplement en écrivant des notes dans un PC. Solution pour inspection de thermographie L inspection par thermographie IR a acquit sa popularité comme une pratique de maintenance prédictive pour les installations et les usines de fabrication. Pour effectuer cette tâche, l imageur IR U5855A TrueIR de Keysight Technologies est un outil idéal. Il est équipé de la fonction résolution fine (FR), donnant réellement une image IR 240 x 320. Le U5855A est doté d un zoom numérique X4 permettant une focalisation sur de petits objets. Cette fonction est également utile lors d inspection par thermographie de zone difficile d accès puisque les points chauds ou l objet ciblé peuvent être agrandis sur l écran LCD du U5885A. Cette caméra est équipée de diverses fonctions de mesure tel que Point "spot", Cadre "box", température minimale, maximale et l écart de température. Le logiciel gratuit "Keysight TrueIR Analysis and Reporting Tool" apporte un confort d utilisation pour la génération de rapports et de résultats d inspection par thermographie. Keysight TrueIR Analysis and Reporting Tool Figure 3. Outil d analyse IR et de présentation de rapports Keysight TrueIR Effectuer une analyse post-thermographie IR, comme l ajout d autres mesures de points de température à l aide d un logiciel PC, tel que «Keysight TrueIR Analysis and Reporting Tool livré avec l instrument, en figure 3. Ce logiciel peut aussi être utilisé pour générer des rapports de thermographie et des résultats. Pour nous contacter : Tel. : Fax. : info@mbelectronique.fr