ปัจจุบันภาพถ่ายความร้อนด้วยกล้องอินฟราเรด(Infrared Thermography) เป็นการทดสอบแบบไม่ทำลาย (Nondestructive testing: NDT) วิธีหนึ่งที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในงานด้านวิทยาศาสตร์ วิศวกรรม และภาคอุตสาหกรรมต่างๆ ส่วนใหญ่จะใช้ในงานบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ (Condition Based Maintenance) และด้านการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน (Preventive Maintenance) เพื่อจะได้ทราบปัญหาก่อนที่จะเกิดความเสียหายขึ้น ไม่เพียงแค่นั้นยังทำให้ระบบในโรงงานมีความเชื่อถือได้สูงและสามารถแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นได้ถูกจุด แล้วสามารถนำเทคโนโลยีนี้ไปประยุกต์ใช้เพื่อประเมินความเสียหายของเครื่องจักรร่วมกับเทคโนโลยีอื่นๆ ได้ด้วย เช่น การวิเคราะห์การสั่นสะเทือน และตรวจสอบสภาพสารหล่อลื่น เป็นต้น

 

 

ภาพถ่ายความร้อนด้วยกล้องอินฟราเรด (Infrared Thermography) เป็นภาพถ่ายที่ได้จากการแผ่รังสีความร้อนของวัตถุ ซึ่งเป็นรังสีที่มีช่วงความยาวคลื่น 0.75 – 1,000 ไมโครเมตร ที่เรียกว่า รังสีอินฟราเรด (Infrared) สามารถประยุกต์ใช้ในงานตรวจสอบเครื่องจักรได้อย่างกว้างขวาง สำหรับการตรวจสอบอุปกรณ์ทางกลเราต้องมีความรู้เรื่องต่าง ๆ เช่น

 

-  การทำงานพื้นฐานของเครื่องจักรนั้น ๆ

-  ลักษณะการถ่ายเทภาพความร้อนของเครื่องจักร

-  กลไกของการชำรุดเสียหายทางกลที่เกี่ยวกับความร้อน

 

ส่วนข้อมูลทางความร้อนที่ได้จะเป็นสิ่งที่ช่วยพิจารณาการทำงานของเครื่องจักรนั้นเป็นไปตามปัญหาทั่วไปที่เราจะพบในเครื่องจักรจะมีความสัมพันธ์กับปัจจัยต่าง ๆ ดังนี้

 

-  ความเสียดทานที่สูงเกินไป (Excessive friction) เช่น ในแบริ่งและเกียร์

-  การถ่ายเทความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอ (casting operation) ในกรณีงานหล่อขึ้นรูปชิ้นงาน

-  การกระจายตัวของอุณหภูมิไม่สม่ำเสมอ (non uniform temperature distribution) เช่นภายในตู้อบ

-  การระบายความร้อนไม่ดีพอ (inadequate cooling or heating) เช่นในตัวระบายความร้อน

-  การไหลของของเหลวไม่ดี (inadequate liquid flow) เช่นการอุดตันภายในท่อ

-  ความแตกต่างของความจุความร้อน (difference in capacitance) ใช้ในการวัดระดับของเหลว

-  ความแตกต่างของการนำความร้อน (conductive heat flow) เช่นกรณีของวัสดุทนไฟหลุดร่อน

-  การรั่วของอากาศ (air leakage) เช่นกรณีของคอนเดนเซอร์ตัวอย่างการตรวจสอบเครื่องจักรด้วยกล้องถ่ายภาพความร้อน

 

1.1 มอเตอร์ (Motor) มอเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้งานในภาคอุตสาหกรรมเป็นจำนวนมาก และเป็นอุปกรณ์ที่คาบเกี่ยวระหว่างงานด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและเครื่องกล ซึ่งการวิเคราะห์สิ่งผิดปกติที่เกิดขึ้นในมอเตอร์ไฟฟ้านั้นจะมีอุปกรณ์หลายประเภทที่นำมาใช้เพื่อตรวจสอบสิ่งผิดปกติ สำหรับกล้องถ่ายภาพความร้อนก็เป็นอุปกรณ์ชนิดหนึ่งที่สามารถวิเคราะห์สิ่งผิดปกติที่เกิดขึ้นได้ซึ่งส่วนประกอบต่างๆที่จะต้องตรวจสอบด้วยกล้องถ่ายภาพความร้อนนั้น โดยส่วนประกอบทางกลที่สำคัญของมอเตอร์หรือเครื่องจักรหมุนอื่นๆ คือ ตลับลูกปืน (Bearing) ซึ่งเป็นจุดแรกที่ทำการตรวจสอบสำหรับมอเตอร์ เรามักจะพบว่าตลับลูกปืนอาจเกิดการชำรุดเสียหายได้จากขาดสารหล่อลื่นหรือสารหล่อลื่นที่มากเกินไป จึงเกิดการเสียดทานสูงทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นกว่าปกติ หลักทั่วไปคือบริเวณตลับลูกปืนจะต้องไม่ร้อนเกินกว่าตัวมอเตอร์ โดยตลับลูกปืนด้าน Inboard และ outboard อาจมีอุณหภูมิไม่เท่ากันได้ขึ้นอยู่กับโหลด ค่าอุณหภูมิสูงสุดที่ยอมให้เกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิบรรยากาศ 40 องศาเซลเซียส หากอุณหภูมิของมอเตอร์สูงกว่าที่กำหนดไว้ก็จะทำให้คุณสมบัติของฉนวนไฟฟ้าของขดลวดมอเตอร์เกิดการเสื่อมสภาพได้อย่างรวดเร็ว ปกติเราวัดอุณหภูมิสูงสุดที่พื้นผิวภายนอกของมอเตอร์ได้เท่าไร อุณหภูมิของขดลวดในจะมีค่าต่ำกว่าประมาณ 20 องศาเซลเซียส สำหรับทุก ๆ 10 องศาเซลเซียสที่เพิ่มขึ้นจากค่าที่กำหนด ทำให้อายุการใช้งานของมอเตอร์สั้นลงประมาณ ½ ของอายุการใช้งานปกติ

 

           

 

 

 

 

1.2 คัปปลิ้ง (Coupling) การตรวจสอบคัปปลิ้งในกรณีที่เกิดการเยื้องศูนย์ (Misalignment) แรงกระทำทางกลที่เกิดขึ้นจะถูกแปลงเป็นความร้อนหรือเกิดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น รูปแบบความร้อนที่เกิดขึ้นจะเห็นเป็นความร้อนสะสมในด้านหนึ่งของคัปปลิ้ง สำหรับกรณีที่คัปปลิ้งเป็นโลหะมันเงาก็อาจจะมองเห็นได้ยาก หากเป็นไปได้ให้ทาสีเพื่อเพิ่มค่า emissivity ให้มีค่าสูงเพื่อง่ายในการตรวจสอบ สภาพของการเยื้องศูนย์ของคัปปลิ้งในตอนต้นจะทำให้เกิดความร้อนขึ้นที่ตัวคัปปลิ้งก่อน แล้วตามด้วยความร้อนที่เกิดขึ้นที่แบริ่ง เนื่องด้วยแรงทางกลถูกถ่ายทอดต่อไปในการขับเคลื่อนโหลด

 

 

 

 

 

1.3 การส่งกำลังโดยใช้สายพาน (Belt Drive) การส่งกำลังโดยใช้สายพานนั้น กำลังบางส่วนจะถูกเปลี่ยนเป็นความร้อนแทนที่จะเป็นแรงขับเคลื่อนเครื่องจักร สายพานไม่ควรมีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิอากาศมาก แต่ถ้าพบว่าอุณหภูมิของสายพานมีอุณหภูมิสูงก็ควรหาสาเหตุที่แท้จริง เช่น สายพานหรือลูกรอกชำรุด การเยื้องศูนย์ และชุดสายพานไม่ตรงรุ่น เป็นต้น

 

1.4 หม้อน้า (Boiler) เป็นเครื่องจักรที่ใช้ผลิตน้าร้อนหรือไอน้าร้อนซึ่งเป็นเครื่องจักรที่มีแรงดันและอุณหภูมิสูงเนื่องจากต้องมีการเผาไหม้เชื้อเพลิงเพื่อให้ความร้อนแก่น้า ดังนั้นการตรวจสอบหม้อน้าจึงเป็นสิ่งที่ต้องทาอย่างสม่าเสมอ การตรวจสอบสภาพหม้อน้าด้วยภาพถ่ายความร้อนสามารถตรวจสอบอุณหภูมิโดยรอบของอุปกรณ์และหม้อน้าเพื่อตรวจสอบการเสื่อมสภาพ การรั่วซึมของเปลือกภายนอกหม้อน้าและฉนวนกันความร้อนหรือความเสียหายของอุปกรณ์ที่เกี่ยวกับหม้อน้า นอกจากนี้สามารถตรวจสอบ การรั่วซึมของลิ้นนิรภัย (Safety Relief valve) กับดักไอน้า (Stream tap) และข้อต่อต่างๆได้

 

 

 

 

1.5 ตรวจสอบระดับของเหลวในถังเก็บ (Tank Level) การตรวจสอบระดับของเหลวในถังได้ด้วยภาพถ่ายความร้อน เนื่องจากความแตกต่างของค่าความจุความร้อนของของเหลวและอากาศภายในถังเก็บ สำหรับถึงที่ไม่มีฉนวนห่อหุ้ม เราสามารถมองเห็นระดับได้ค่อนข้างชัดเจน แต่กรณีที่มีฉนวนหุ้มอยู่การสังเกตุระดับอาจทำได้ยากเนื่องจากการส่งความร้อนออกมาที่พื้นผิวถึงทำได้ยากขึ้น และสำหรับถังที่มีผนังสองชั้น จะตรวจสอบยากมากหรือไม่สามารถตรวจสอบได้เลย

 

 

 

 

 

 

[1] ความรู้ในการถ่ายภาพความร้อน ระดับ 1, บริษัท เอ็นเทค แอสโซซิเอท จำกัด, 2558

[2] แนวทางการตรวจสอบเครื่องจักรด้วยภาพถ่ายความร้อน, นายทกูณ สุวภาพ สานักงานทะเบียนเครื่องจักรกลาง กรมโรงงานอุตสาหกรรม