Über Jahrzehnte hinweg hielten Techniker den Handrücken in die Nähe eines Leistungsschalters. Fühlte er sich heiß an, wussten sie, dass etwas nicht stimmte. Heute verwandelt eine Infrarotkamera diese einfache Prüfung in kürzester Zeit in eine präzise Temperaturkarte.
Dieses Beispiel verdeutlicht den Wandel von traditionellen „Tricks“ hin zu fortschrittlichen Instandhaltungspraktiken und unterstreicht die Bedeutung der vorausschauenden Instandhaltung (Predictive Maintenance, PdM). Sie basiert auf präzisen Zustandsbewertungen, um Probleme an Maschinen frühzeitig zu erkennen, bevor sie sich zu schwerwiegenden Schäden entwickeln.
Infrarot-Thermografie in Predictive-Maintenance-Lösungen ist eine leistungsstarke Zustandsüberwachungstechnik, mit der thermische Anomalien durch die Analyse der von Anlagenoberflächen abgegebenen Wärme erkannt werden. Als zentrales Element von Predictive-Maintenance-Services ermöglicht sie die Identifikation von Abweichungen oft lange vor einem funktionalen Ausfall und trägt so wesentlich zur Reduzierung ungeplanter Stillstände bei. Durch die Bereitstellung von thermischen Echtzeitdaten ergänzt die IR-Thermografie andere Predictive-Maintenance-Technologien und stärkt die Entscheidungsfindung in der Instandhaltung.
Dieser Artikel dient als Leitfaden zur Infrarot-Thermografie-Analyse. Er erläutert, wie diese Technologie funktioniert, welche spezifischen Werkzeuge sie erfordert und wie sie in eine Predictive-Maintenance-Plattform integriert wird. Darüber hinaus werden die Arten von Anomalien beschrieben, die mit dieser Methode erkannt werden können, die typischerweise überwachten Maschinen und Anlagen sowie sowohl die Vorteile als auch die Grenzen der IR-Thermografie. Abschließend werden praxisnahe Anwendungsbeispiele und konkrete Mehrwerte dieser leistungsstarken Technik in verschiedenen Industrien aufgezeigt.
Table of Contents
Was ist Infrarot-Thermografie?
Die Infrarot-Thermografie ist eine leistungsstarke, berührungslose und zerstörungsfreie Condition-Monitoring-Technik, mit der thermische Anomalien erkannt werden. Dies geschieht durch die Messung und Analyse radiometrischer Infrarotdaten, die während des Betriebs von den Oberflächen von Maschinen, Schaltschränken, Rohrleitungen, Ventilen usw. abgegeben werden.
Diese Methode wird in der vorausschauenden Instandhaltung (Predictive Maintenance) häufig eingesetzt, zusammen mit anderen Condition-Monitoring-Techniken wie Schwingungsanalyse, Ölanalyse, Ultraschallanalyse, Motion Magnification und Motorstromkreisanalyse.
Alle Objekte oberhalb des absoluten Nullpunkts besitzen thermische Energie und emittieren Strahlung über das gesamte elektromagnetische Spektrum. Strahlung im Infrarotbereich kann mithilfe von Infrarottechnologie erfasst und visualisiert werden. Fehler wie lose elektrische Verbindungen, überlastete Stromkreise, Lagerreibung, beschädigte Isolierungen, Durchflussblockaden oder Kohlenwasserstoff-Leckagen erzeugen dabei charakteristische Wärmemuster auf der Oberfläche der Maschine.
Im Rahmen der vorausschauenden Instandhaltung führen Techniker Infrarot-Inspektionen mit speziellen Wärmebild- oder Gasbildkameras durch, um Temperaturabweichungen zu erfassen und zu interpretieren. Auf diese Weise lassen sich sich entwickelnde Defekte frühzeitig erkennen, lange bevor sie Energieverluste, Brände, Umweltfreisetzungen oder kostspielige Stillstände verursachen.
Was soll die Infrarot-Thermografie erkennen?
Die Infrarot-Thermografie erkennt eine Vielzahl thermischer Anomalien, die die Betriebsleistung und die Zuverlässigkeit von Maschinen beeinträchtigen. Diese Anomalien sind frühe Indikatoren für Ausfälle und ermöglichen ein früheres Eingreifen sowie eine effektivere Instandhaltung der Maschinen. Der zentrale Mehrwert liegt in der Identifikation dieser Probleme anhand abnormaler Wärmemuster, bevor es zu einem Ausfall kommt.
Jeder Ausfallmechanismus erzeugt eine spezifische thermische Signatur, die sich häufig als Hotspots, Asymmetrien oder Fahnenmuster in Thermogrammen oder in optischen Gasbildaufnahmen zeigt.
Hinter jedem Hotspot oder jeder Wärmfahne steht ein Wärmeübertragungsphänomen: Wärmeleitung erzeugt Temperaturgradienten in Festkörpern, Konvektion verändert Oberflächentemperaturen durch Flüssigkeits- oder Luftbewegungen, und all dies wird als Strahlung sichtbar.
Die Infrarot-Thermografie erfasst diese Strahlungsmuster, um präzise zu lokalisieren, wo ein abnormaler Wärmefluss auf einen sich entwickelnden Defekt hinweist.
Konkret kann die IR-Thermografie unter anderem Folgendes erkennen:
- Hotspots: Konzentrierte Hochtemperaturzonen, die typischerweise an Sicherungen, Leistungsschaltern oder elektrischen Klemmen auftreten.
- Elektrische Anomalien: Ungleichmäßige Erwärmung oder lokalisierte Temperaturanstiege an losen Verbindungen, überlasteten Stromkreisen oder bei Phasenungleichgewichten.
- Isolationsfehler: Wärmeverluste, Wärmebrücken oder ungleichmäßige Temperaturverteilungen über isolierten Oberflächen oder Komponenten.
- Reibungswärme: Erhöhte Oberflächentemperaturen an Lagern, Getrieben, Riemenscheiben oder Bremsen. Diese treten häufig an rotierenden Maschinen auf und sind in der Regel auf Verschleiß, Fehlstellungen oder unzureichende Schmierung zurückzuführen.
- Gas leaks (OGI): Dynamic, semi-transparent plume shapes visible in infrared videos, indicating the presence of specific gases (hydrocarbons, refrigerants, or volatile organic compounds (VOC) gases) absorbing IR radiation.
Welche Anlagen werden typischerweise mit Infrarot-Thermografie überwacht?
In der Praxis kann die Infrarot-Thermografie auf eine Vielzahl von Anlagen in industriellen, kommerziellen und infrastrukturellen Umgebungen angewendet werden. Ihre Wirksamkeit zeigt sich insbesondere bei der Überwachung von Maschinen oder Systemen, bei denen die Wärmeverteilung ein zuverlässiger Zustandsindikator ist.
Bereits geringfügige Abweichungen in Wärmemustern können auf sich entwickelnde Probleme hinweisen und ermöglichen es Instandhaltungsteams, einzugreifen, bevor Leistung, Sicherheit oder Effizienz beeinträchtigt werden.
Typische Anlagen, die mit IR-Thermografie überwacht werden, sind unter anderem:
- Elektrische Schaltanlagen, Schaltschränke, Transformatoren, Wechselrichter und Gleichrichter
- Elektromotoren
- Getriebe
- Pumpen
- HLK-Systeme (Heizung, Lüftung, Klima)
- Fördersysteme
- Rohrleitungssysteme
- Gasleitungen (für Optical Gas Imaging)
- Wärmetauscher
- Kondensatoren und Verdampfer
- Industrieöfen
- Photovoltaik-Module, inspiziert sowohl von der Vorderseite (Glasseite) als auch von der Rückseite (Rückfolie bzw. Anschlussdosenbereich)
Über die Überwachung von Anlagen hinaus wird die Infrarot-Thermografie auch direkt auf Produkte in Produktionslinien angewendet, um die Produktqualität und die Prozesseffizienz zu bewerten. In Industrieöfen prüfen Inspektionen beispielsweise nicht nur Wände, Isolierungen und potenzielle Energieverluste des Ofens selbst, sondern auch den Zustand der darin befindlichen Produkte. Die Erkennung ungleichmäßiger Erwärmungsmuster, etwa wenn Ziegel auf einer Seite aufgrund falsch ausgerichteter Brenner heißer sind, kann auf Risiken von Inhomogenitäten im Endmaterial hinweisen und dabei helfen, Prozesseinstellungen zu korrigieren, bevor die Qualität beeinträchtigt wird.
Wie funktioniert die Infrarot-Thermografie?
Die Infrarot-Thermografie ist ein systematischer Prozess, der die folgenden fünf detaillierten Schritte umfasst:
1. Einsatz über handgeführte Systeme, drohnenmontierte Lösungen, fest installierte Systeme oder robotische Stationen
2. Datenerfassung der emittierten Infrarotenergie (und von OGI-Gasfahnen)
3. Basislinienvergleich neuer Thermogramme mit bekannten Referenzen unter vergleichbaren Bedingungen. In vielen Inspektionen reicht es aus, das neue Wärmebild mit einer früheren Aufnahme oder einer Referenz-Basislinie unter ähnlicher Last und ähnlichen Umgebungsbedingungen zu vergleichen. Auch ohne hochpräzise Temperaturmessungen ist die Beobachtung relativer Veränderungen in der Wärmeverteilung häufig ausreichend, um ein sich entwickelndes Problem zu identifizieren.
4. Datentransformation radiometrischer Messwerte (scheinbare Temperaturen) in emissivitäts- und umgebungskorrigierte Temperaturen. Wenn eine vertiefte Analyse erforderlich ist, etwa zur Berechnung von Energieverlusten oder zur Quantifizierung der Schwere eines Defekts, müssen die rohen Infrarotmessungen hinsichtlich Emissionsgrad, reflektierter Temperatur und Umwelteinflüssen korrigiert werden. Diese Korrekturen führen die scheinbaren Temperaturen näher an die tatsächlichen Werte heran und stellen sicher, dass diagnostische Auswertungen oder energiebezogene Berechnungen so genau wie möglich sind.
5. Zuordnung von Fehlersignaturen, indem thermische Anomalien mit einer Fehlerbibliothek abgeglichen werden, um Klassifizierung und Priorisierung zu ermöglichen
Schritt 1: Einsatzarten
Die Infrarot-Thermografie kann in drei praxisnahen Einsatzarten mithilfe einer Infrarotkamera umgesetzt werden: handgeführt, drohnenmontiert oder fest installiert. Aus einer übergeordneten Perspektive gelten handgeführte und drohnenbasierte Lösungen als mobile Ansätze, während fest installierte Systeme eine kontinuierliche Überwachung ermöglichen.
Die Entscheidung zwischen mobiler und fester Installation hängt nicht direkt von der Kritikalität der Maschine ab, sondern davon, ob eine kontinuierliche Überwachung erforderlich ist. Mobile Inspektionen (handgeführt oder per Drohne) bieten Flexibilität und eine breite Abdeckung für Inspektionskampagnen, während fest installierte Systeme eine unterbrechungsfreie Überwachung sicherstellen, wenn Sicherheits-, Risiko- oder Prozesskritikalität dies erfordern.
- Handgeführter Modus: Dies ist die flexibelste und am weitesten verbreitete Einsatzform und ermöglicht sowohl routenbasierte Inspektionen als auch spontane diagnostische Prüfungen. Techniker verwenden kompakte, tragbare Infrarotkameras, um punktuelle thermische Prüfungen an Maschinen während vordefinierter Inspektionsrouten durchzuführen.
Bediener können Anomalien in Echtzeit direkt über das integrierte Display interpretieren und Wärmebilder oder Videos sofort zur Dokumentation erfassen. Handgeführte IR-Kameras können zudem aus der Ferne (USB, WLAN oder Bluetooth) betrieben werden, insbesondere in Hochrisikobereichen, in denen ein direkter Zugang unsicher ist. Dank ihrer Mobilität und einfachen Handhabung sind handgeführte Infrarotkameras ein zentrales Werkzeug in Workflows der vorausschauenden Instandhaltung. - Drohnenmontierter Modus: Er bietet eine luftgestützte Inspektionslösung für entfernte, erhöhte oder schwer zugängliche Infrastrukturen. In diesem Modus werden Infrarotkameras an unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs) befestigt, sodass Techniker großflächige thermische Scans von Anlagen wie Rohrleitungen, Solarparks, elektrischen Umspannwerken oder Dächern durchführen können – ohne Gerüste oder direkten Bedienerzugang.
Drohnenbasierte Inspektionen werden in der Regel bedarfsorientiert eingesetzt und ermöglichen eine schnelle, umfassende Abdeckung, während sie gleichzeitig die Inspektionseffizienz und die Sicherheit des Instandhaltungspersonals deutlich verbessern. Als Erweiterung mobiler Inspektionen sind sie besonders wertvoll, wenn großflächige oder unzugängliche Anlagen systematisch überwacht werden müssen. - Fest installierter Modus: Dies ist der einzige Einsatzmodus, der eine wirklich kontinuierliche, permanent verfügbare thermische Überwachung ohne Abhängigkeit von Inspektionsplänen ermöglicht. Infrarotkameras werden dauerhaft an strategischen Positionen installiert, um eine thermische Echtzeitüberwachung spezifischer Maschinen, Prozesse oder Umgebungen sicherzustellen.
Diese IR-Kameras ermöglichen automatisierte thermische Alarme, Gasleck-Erkennung (mit OGI-fähigen Systemen) sowie Langzeit-Trendanalyse. Sie werden typischerweise dort eingesetzt, wo Komponenten eine 24/7-Überwachung erfordern, beispielsweise bei der Überwachung eines Schmelzbads in einer Produktionslinie, oder wo ein hohes Brand- oder Explosionsrisiko besteht, etwa in Abfalllageranlagen.
Im Gegensatz dazu werden in Umgebungen wie elektrischen Umspannwerken oder Leitständen bei periodischen Inspektionskampagnen meist tragbare Kameras bevorzugt, da jede Anlage individuell analysiert werden muss. In der Praxis wird häufig zunächst eine mobile Inspektion durchgeführt, um die geeignetste Hardware, die Messbereiche und die erforderliche Auflösung zu bestimmen, bevor ein fest installiertes System implementiert wird.
Schritt 2: Datenerfassung
Die Infrarot-Thermografie erfasst die von Oberflächen emittierte Infrarotstrahlung (Wärmeenergie) und wandelt sie in eine Wärmebilddarstellung bzw. thermische Kartografie um.
Dieser Prozess basiert auf Sensoren, sogenannten Mikrobolometern (gekühlt oder ungekühlt), die die einfallende Infrarotstrahlung in elektrische Impulse umwandeln, welche als scheinbare Oberflächentemperaturen dargestellt werden. In diesem Stadium entsprechen die angezeigten Werte ausschließlich scheinbaren Temperaturen, die in der Regel von der tatsächlichen Temperatur des Objekts abweichen.
Die Kamera wird so positioniert, dass sie direkt auf die Maschine oder den interessierenden Bereich ausgerichtet ist, wobei eine freie Sichtlinie, der richtige Abstand und eine korrekte Fokussierung sichergestellt werden.
Gaslecks können zusätzlich mithilfe von Optical Gas Imaging (OGI) visualisiert werden. Diese spezialisierte Form der IR-Thermografie verwendet Kameras mit schmalbandigen spektralen Filtern, die gezielt auf die Detektion bestimmter Gase abgestimmt sind.
Schritt 3: Datentransformation
Eine korrekte Einrichtung ist entscheidend, um zuverlässige Ergebnisse thermografischer Inspektionen sicherzustellen, insbesondere bei der Identifikation subtiler Temperaturabweichungen.
Rohdaten aus dem Infrarotbereich werden in Temperaturmesswerte umgewandelt, basierend auf der Intensität der emittierten Infrarotstrahlung, und anschließend entsprechend dem Emissionsgrad sowie den Umgebungsbedingungen korrigiert.
Sobald die für die inspizierten Anlagen relevanten Parameter korrekt hinterlegt sind, erfolgt diese Umrechnung in der Regel direkt in der Kamera. Dies ermöglicht eine sofortige Diagnose und Feldanalyse, sodass Bediener Temperaturwerte und Thermogramme in Echtzeit anzeigen können.
In fortgeschritteneren Anwendungen können die rohen radiometrischen Daten exportiert und später mit spezieller Software weiterverarbeitet werden. Dies erlaubt eine feinere Anpassung von Emissionsgrad, reflektierter Temperatur und Umgebungskorrekturen und führt zu einer höheren diagnostischen Effizienz. Dieser Ansatz ist insbesondere dann sinnvoll, wenn eine höhere Genauigkeit oder eine detaillierte Nachanalyse erforderlich ist.
Die aufgezeichneten Thermogramme werden anschließend analysiert, um das Vorhandensein thermischer Gradienten zu erkennen und den Ursprung der Wärme zu bestimmen. Dies hilft dabei, die Grundursache der Anomalie zu ermitteln. Abhängig von der Art der analysierten Anlage, ihren Betriebsbedingungen, der auf sie wirkenden Last sowie den beobachteten Temperaturabweichungen bestimmt die Thermografie den Schweregrad der Anomalie.
In OGI-Workflows isoliert die spektrale Filterung die Absorptionsbänder des Zielgases und erzeugt Überlagerungen oder thermische Videobilder, die Gaslecks und deren Bewegung hervorheben.
Schritt 4: Basislinienvergleich
Thermische Anomalien können häufig bereits während der Inspektion direkt durch den Bediener identifiziert werden, anhand visueller Hinweise wie unerwarteter Hotspots, Asymmetrien oder Gasfahnen.
Im ersten Ansatz wird jedes neue Thermogramm oder jede Gasleck-Aufnahme mit einer gespeicherten Basislinie verglichen, die das normale thermische Verhalten der Anlage repräsentiert. Diese Methode, bekannt als qualitative Thermografie, basiert auf einem einfachen Bild-zu-Bild-Vergleich und ermöglicht es auch Technikern mit begrenzter Erfahrung, potenzielle Anomalien zu erkennen, ohne Temperaturen messen zu müssen.
Basislinien können aus Herstellerspezifikationen, Industrienormen oder Auslegungsvorgaben stammen. Die zuverlässigste Praxis besteht jedoch darin, vor Ort Basislinien unter nachweislich guten Bedingungen zu erstellen, etwa unmittelbar nach Inbetriebnahme oder Wartung. Diese Referenzen bilden eine Datenbasis, die es ermöglicht, zukünftige Inspektionen konsistent mit einem bekannten Sollzustand zu vergleichen.
Wenn eine tiefere Analyse erforderlich ist, wenden Thermografen die quantitative Thermografie an. Dabei arbeiten sie mit korrigierten Temperaturwerten und detaillierten Anlagendaten wie Konstruktionsmerkmalen, zulässigen Lasten, Normen und Herstellergrenzwerten. Dies ermöglicht die Ermittlung von Grundursachen, die Quantifizierung von Zuverlässigkeitsrisiken und die Ableitung proaktiver Maßnahmen.
Ein effektiver Vergleich erfordert identische Betriebszustände, Lastbedingungen, Umgebungstemperaturen sowie eine gleichbleibende Betrachtungsgeometrie (Winkel, Abstand und Ausrichtung).
Abweichungen von der Basislinie, die sich häufig als Temperaturunterschiede zeigen, können auf potenzielle Probleme hinweisen.
Schritt 5: Zuordnung von Fehlersignaturen
Sobald die Infrarotdaten verarbeitet und visualisiert sind, werden thermische Anomalien oder Ergebnisse aus dem Optical Gas Imaging (OGI) anhand bekannter Ausfallmodi interpretiert.
In der Infrarot-Thermografie gehören zu den häufigsten Fehlersignaturen unter anderem:
- Lokalisierter Hotspot an einer elektrischen Verbindung, der als mögliche Ursachen eine fehlerhafte Verbindung, unzureichendes oder thermisch bzw. mechanisch geschädigtes Crimpen oder einen defekten internen Kontakt haben kann.
- Übermäßige Erwärmung an einem Lager oder Wellenende, deren mögliche Ursachen Reibung infolge von Fehlstellung oder unzureichender Schmierung sind.
- Asymmetrische Wärmeverteilung über Motorphasen hinweg, die auf eine ungleichmäßige Phasenbelastung hindeuten kann. Zur Bestätigung sind jedoch Strommessungen erforderlich. Sind die Ströme ausgeglichen, müssen andere Ursachen wie interne Defekte oder Korrosion in Betracht gezogen werden.
- Wärmebrücken über Isolierschichten hinweg, die durch Isolationsalterung oder -schäden verursacht sein können oder durch normale Wärmeleitung über Befestigungselemente wie Halterungen an heißen Rohrleitungen entstehen.
- Kaltstelle in einer beheizten Rohrleitung oder Prozessleitung, die auf eine Durchflussblockade oder einen schlechten Wärmeübergang hinweisen kann.
- Sichtbare Gasfahne in OGI-Videos, die auf Leckagen von Kohlenwasserstoffen, Kältemitteln oder VOC-Gasen zurückzuführen sein kann.
- Heißzone an einer isolierten Dampfleitung, die als mögliche Ursache einen Kondensationseffekt haben kann, der im Laufe der Zeit zu Rohrkorrosion führt.
Geschulte Thermografen interpretieren diese Muster anhand einer Kombination aus Referenzbibliotheken, Betriebskontext und Anlagenkenntnissen, um die Anomalie präzise zu klassifizieren und die Grundursache zu bestimmen.
Welche Werkzeuge werden in der Infrarot-Thermografie eingesetzt?
Die Infrarot-Thermografie stützt sich auf zwei Kategorien von Werkzeugen: Hardware, die thermische oder gasbildgebende Daten erfasst, und Software, die diese Daten verarbeitet, korrigiert und interpretiert.
Hardware-Werkzeuge
- Handgeführte Infrarotkameras: Tragbare Wärmebildkameras, die für routenbasierte Inspektionen eingesetzt werden, um radiometrische Bilder und Temperaturwerte in Echtzeit zu erfassen. Sie ermöglichen flexible Diagnosen im laufenden Betrieb, sind in unterschiedlichen Auflösungen erhältlich – abhängig vom erforderlichen Inspektionsdetailgrad – und verfügen häufig über Konnektivitätsfunktionen für einen sicheren Fernbetrieb sowie einen schnellen Datenupload in PdM-Plattformen.
- Fest installierte oder montierte Infrarotkameras: Dauerhaft installierte Systeme, die eine kontinuierliche 24/7-Thermüberwachung kritischer Anlagen oder risikoreicher Bereiche ermöglichen. Sie sind fest mit Strom- und Datenleitungen verbunden und integrieren sich in PLC/SCADA- und PdM-Plattformen, um Echtzeit-Alarme, automatisierte Trendanalysen und eine zentrale Berichterstattung bereitzustellen.
- Automatisierte IR-Inspektionsstationen: Robotische oder fest installierte Systeme, die Wärmebildtechnik mit automatisierten Bewegungen kombinieren, um wiederholbare und hochfrequente Inspektionen durchzuführen. Sie verbessern die Konsistenz der Inspektionen, den Durchsatz und die frühzeitige Erkennung von Anomalien und integrieren sich in PLC/SCADA- und PdM-Plattformen, um Inspektionen automatisch auszulösen, radiometrische Daten zu protokollieren sowie Echtzeit-Alarme und Trendberichte zu erzeugen.
- Drohnenmontierte IR-Kameras: UAV-basierte Wärmebildsysteme zur Inspektion großer, erhöhter oder schwer zugänglicher Anlagen. Sie ermöglichen systematische, automatisierte Flugrouten, erfassen während des Flugs thermische Videos und laden radiometrische Bilder sowie Flugprotokolle in PdM-Plattformen hoch, um nahezu in Echtzeit Analysen, Trendbildung und Alarmierung zu unterstützen.
Software-Werkzeuge
- Thermografie-Analyse-Software: Werkzeuge zur Verarbeitung und Interpretation radiometrischer Daten nach der Inspektion. Sie ermöglichen Anpassungen des Emissionsgrads, Umgebungskorrekturen und historische Vergleiche und erzeugen standardisierte Berichte sowie Temperaturtrends, die eine präzise Diagnose und fundierte Instandhaltungsentscheidungen unterstützen.
Wie wird die Infrarot-Thermografie in eine Predictive-Maintenance-Plattform integriert?
Daten aus der Infrarot-Thermografie – unabhängig davon, ob sie live von fest installierten Kameras gestreamt oder stapelweise von handgeführten Geräten oder Drohnen hochgeladen werden – fließen in die PdM-Plattform ein (z. B. I-see™).
Nach dem Upload in die PdM-Plattform werden normalisierte radiometrische Bilder mit Anlagen-Metadaten versehen, und die Plattform führt anschließend folgende Schritte aus:
1. Sie stellt Temperaturtrends im Vergleich zu historischen Basislinien dar, um schleichende Degradationen zu erkennen.
2. Sie führt Regeln zur Anomalieerkennung oder Machine-Learning-Modelle aus, um plötzliche Abweichungen zu identifizieren.
3. Sie löst Alarme aus, wenn definierte Temperaturschwellen überschritten werden.
4. Sie generiert Arbeitsaufträge in CMMS- (Computerized Maintenance Management System) oder EAM- (Enterprise Asset Management) Systemen, um priorisierte Folgemaßnahmen sicherzustellen.
Welche Vorteile bietet die Infrarot-Thermografie?
Durch die sofortige und sichere Aufdeckung thermischer und gasförmiger Anomalien, die andernfalls unentdeckt bleiben würden, hebt sich die Infrarot-Thermografie durch fünf zentrale Vorteile ab.
Der erste und wichtigste Vorteil besteht darin, dass sie die Überwachung von Anlagen unter normalen Betriebsbedingungen ermöglicht. Inspektionen können durchgeführt werden, ohne die Produktion zu unterbrechen, ohne direkten Kontakt mit der Anlage und bei gleichzeitiger Minimierung der Risiken für das durchführende Personal.
Ein weiterer Vorteil ist die Fähigkeit, Temperaturgradienten und thermische Anomalien sichtbar zu machen, die mit bloßem Auge nicht erkennbar sind oder von vielen anderen Diagnosetechnologien nicht detektiert werden können. Diese detaillierten thermischen Einblicke ermöglichen es Instandhaltungsteams, Defekte im Frühstadium zu lokalisieren, bevor sie sich zu kostspieligen Ausfällen entwickeln.
Eine weitere Stärke der Infrarot-Thermografie ist ihre Fähigkeit, große Anlagengruppen oder weitläufige physische Bereiche in kurzer Zeit zu scannen. Dadurch ist sie besonders wertvoll in Fertigungsbetrieben, Produktionsanlagen oder anderen industriellen Standorten mit umfangreichen Anlagenstrukturen, bei denen traditionelle Inspektionsmethoden langsam und ressourcenintensiv wären.
Die Technologie ermöglicht zudem die optische Detektion von Gaslecks, einschließlich Kohlenwasserstoffen und Kältemitteln, ohne den Einsatz chemischer Sensoren oder Schnüffelgeräte. Dieser berührungslose Ansatz erhöht nicht nur die Sicherheit durch die Reduzierung der Exposition des Personals, sondern vereinfacht auch die Lecksuche in komplexen oder gefährlichen Umgebungen erheblich.
Schließlich unterstützt die Infrarot-Thermografie sichere, fernbediente Inspektionen von unter Spannung stehenden Hochspannungssystemen. Instandhaltungsteams können den Zustand elektrischer Infrastrukturen ohne direkten Kontakt beurteilen, wodurch Abschaltungen vermieden und Risiken für das Personal reduziert werden, während gleichzeitig sichergestellt wird, dass kritische Anlagen in Betrieb bleiben.
Bereit, unsichtbare Anomalien in verwertbare Erkenntnisse zu verwandeln?
Hotspots, degradierte Isolierungen, überhitzte Lager oder Leckagen bleiben häufig unbemerkt, bis sie kostspielige Ausfälle verursachen.
Mit den Infrarot-Thermografie-Inspektionen von I-care werden diese Anomalien frühzeitig erkannt – für eine sichere, zuverlässige und kosteneffiziente Anlage.
Welche Einschränkungen hat die Infrarot-Thermografie?
So leistungsfähig sie auch ist, die Infrarot-Thermografie unterliegt praktischen Grenzen, die bestimmen, ob sie quantitativ (mit zuverlässigen Temperaturwerten) oder lediglich qualitativ (auf Basis scheinbarer Temperaturmuster) eingesetzt werden kann:
- Beschränkte Analyse mechanischer Anlagen auf externe Oberflächen, da die Infrarot-Thermografie ausschließlich Wärme sichtbar macht, die sich an der Oberfläche zeigt. Sie kann Zonen lokalisieren, die für weiterführende Untersuchungen priorisiert werden sollten, erfordert jedoch ergänzende Techniken wie Schwingungsanalyse für mechanische Fehler oder Motorstromanalyse für elektrische Fehler, um interne Defekte zu identifizieren.
- Begrenzte Frühwarnfähigkeit bei sich langsam entwickelnden mechanischen Problemen, die keine wahrnehmbare Wärme erzeugen.
- Erforderliche Oberflächenvorbereitung oder präzise Emissionsgradanpassungen ausschließlich für quantitative Messungen an reflektierenden oder isolierten Materialien. Bei qualitativen Inspektionen, bei denen der Fokus auf der Wärmeverteilung und nicht auf exakten Temperaturwerten liegt, sind weder Vorbereitung noch Emissionsgradeinstellung notwendig.
- Herausforderungen in mechanischen Anwendungen aufgrund variabler Emissivität (z. B. durch Korrosion, Verschmutzung oder Oxidation), durch Umwelteinflüsse (Wind, Feuchtigkeit, Reflexionen) sowie durch komplexe Geometrien. Diese Faktoren machen häufig den Einsatz ergänzender Verfahren wie der Ultraschallprüfung erforderlich, insbesondere bei der Bewertung des Betriebsrisikos kritischer Systeme.
Praxisbeispiel aus der Anwendung
In einem Photovoltaik-(PV)-Park wurden handgeführte Infrarotkameras eingesetzt, um die Rückseite der PV-Module zu inspizieren, mit Fokus auf Anschlussdosen und Rückseitenfolien.
Thermogramme zeigten einen lokal begrenzten Hotspot an einer Anschlussdose, der deutlich heißer war als die umliegenden Module.
Die Bilder wurden in die PdM-Plattform hochgeladen, wo eine automatisierte Analyse das thermische Profil mit den Basisbedingungen verglich und einen Alarm auslöste. Die Anomalie wurde auf eine fehlerhafte Verbindung innerhalb der Anschlussdose zurückgeführt, die unbehandelt zu einer beschleunigten Degradation des Moduls und zu einer Verringerung des gesamten Energieertrags hätte führen können.
Die Instandhaltungsteams konnten den gezielten Austausch des fehlerhaften Moduls während eines geplanten Wartungsfensters einplanen. Die frühzeitige Erkennung erhielt die Systemeffizienz, reduzierte das Risiko weiterer elektrischer Schäden und vermeidete kostspielige Stillstände in der gesamten Anlage.
Erforderliche Kompetenzen und Schulungen
Die Infrarot-Thermografie erfordert ein Kompetenzspektrum, das – abhängig von Rolle und Einbindungstiefe des Anwenders – von der grundlegenden Bilderfassung bis hin zur fortgeschrittenen thermischen Diagnose reicht.
Erforderliche Fähigkeiten
Die Infrarot-Thermografie erfordert ein grundlegendes bis mittleres Kompetenzniveau, abhängig vom Umfang und der Komplexität der durchgeführten Inspektionen. Für Standardinspektionen benötigen Techniker ein fundiertes Verständnis der Infrarottechnologie, einschließlich der grundlegenden Theorie und zentraler Konzepte wie Emissionsgrad, reflektierte Temperatur und Wärmeübertragung.
Sie müssen außerdem in der Lage sein, Kameraeinstellungen wie Fokus, Emissionsgrad, Farbpalette und Temperaturbereich anzupassen und Thermogramme aus geeigneten Blickwinkeln und Entfernungen aufzunehmen. Während Einführungsschulungen die grundlegenden Thermografietechniken abdecken, erfordern zuverlässige Inspektionen zusätzlich tiefgehende Kenntnisse des Aufbaus, der Materialien und der Betriebsbedingungen jeder einzelnen Anlage. Nur mit diesem Systemverständnis können Techniker normale thermische Muster von tatsächlichen Anomalien unterscheiden.
Über Standardinspektionen hinaus erfordern fortgeschrittene Diagnosen eine tiefere Interpretation und ein ausgeprägtes Kontextverständnis. Die Auswertung thermografischer Daten auf diesem Niveau setzt ein höheres Maß an Fachwissen voraus, einschließlich der Fähigkeit, Befunde einzuordnen, echte Defekte von Fehlalarmen (z. B. durch Reflexionen oder Umwelteinflüsse) zu unterscheiden und thermische Muster spezifischen Ausfallmechanismen zuzuordnen. Qualifizierte Anwender bewerten zudem feinere Indikatoren wie Wärmebrücken, ungleichmäßige Lastverteilungen oder die Dynamik von Gasfahnen in Optical-Gas-Imaging-(OGI)-Workflows. Dieses Analyselevel erfordert in der Regel eine formale Schulung und Zertifizierung, beispielsweise nach ISO 18436-7 Kategorie I, II oder III, sowie eine sichere Beherrschung der für die Inspektion eingesetzten Ausrüstung.
Schulung
Hat Ihr Team Schwierigkeiten, Infrarot-Erkenntnisse effektiv zu nutzen oder die Anforderungen der ISO 18436-7-Zertifizierung zu erfüllen?
Die Thermografie-Schulungen von Technical Associates of Europe – von praxisnahen Einführungskursen bis hin zu mehrtägigen Fortgeschrittenenprogrammen – wurden entwickelt, um diese Kompetenzlücke zu schließen und Ihr Personal gezielt zur Zertifizierung zu führen.
