紅外成像技術(shù)在現(xiàn)代化電廠的應(yīng)用

柳 斌

(陜西省咸陽(yáng)市大唐渭河熱電廠，陜西 咸陽(yáng) 712085)

1 紅外成像原理概述

在自然界中，任何高于絕對(duì)溫度(-273℃)的物體都是紅外輻射源，具有輻射現(xiàn)象，紅外成像就是測(cè)量通過(guò)物體的熱量和熱流的傳遞，當(dāng)物體內(nèi)部存在裂縫或其它缺陷時(shí)，它將改變物體的熱傳導(dǎo)，使物體表面溫度分布出現(xiàn)差異或不均勻變化，利用這一差異或不均勻的變化圖像，可直觀地查出物體的缺陷位置。紅外成像的測(cè)量原理是利用被測(cè)物體的小連續(xù)性缺陷對(duì)熱傳導(dǎo)性能的影響，進(jìn)而反映在物體表面溫度的差別上，導(dǎo)致物體表面紅外輻射能力發(fā)生差異，檢測(cè)出這種差異，就可以推斷物體內(nèi)部是否存在缺陷。

紅外成像具有作用距離遠(yuǎn)、抗干擾性好、穿透煙霧能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在軍用和民用領(lǐng)域都取得極為廣泛的應(yīng)用。在軍事上，包括對(duì)軍事目標(biāo)的搜索、觀察、探測(cè)以及識(shí)別;對(duì)遠(yuǎn)、中、近程軍事目標(biāo)的檢測(cè)、告警、預(yù)警與追蹤;紅外的精確制導(dǎo);進(jìn)行光電對(duì)抗等。在民用領(lǐng)域，在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、消費(fèi)電子，測(cè)試計(jì)量和科學(xué)研究等領(lǐng)域也取得了廣泛的應(yīng)用。

2 紅外成像技術(shù)在我廠生產(chǎn)中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，現(xiàn)代化電力系統(tǒng)對(duì)于設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提出了極為嚴(yán)格的要求。為了保證設(shè)備的安全平穩(wěn)運(yùn)行，這就要求我們的專業(yè)技術(shù)人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，做到防微杜漸以確保將安全隱患扼殺在搖籃之中，這其中就包括絕緣狀況，電力數(shù)據(jù)以及溫度等各項(xiàng)參數(shù)的時(shí)時(shí)監(jiān)控。

溫度對(duì)于電力設(shè)備，就好比體溫對(duì)于我們每一個(gè)人一樣。它的異常就好比設(shè)備在“發(fā)燒”，表明此時(shí)的設(shè)備運(yùn)行狀況不良，如果不及時(shí)處理就可能造成極為嚴(yán)重的后果。可見(jiàn)溫度是衡量一個(gè)電力設(shè)備正常運(yùn)行的重要技術(shù)指標(biāo)。在如今這個(gè)科學(xué)技術(shù)日新月異的時(shí)代，傳統(tǒng)意義上的測(cè)溫儀器對(duì)于電力設(shè)備溫度時(shí)時(shí)監(jiān)控已經(jīng)難以滿足當(dāng)前的需求，逐漸被高精度的紅外成像技術(shù)所取代。

鑒于紅外成像技術(shù)的日趨成熟，對(duì)于現(xiàn)代化電廠這樣一座自動(dòng)化程度高度集中的現(xiàn)代化電廠來(lái)說(shuō)，紅外成像已經(jīng)成為了我們對(duì)電力設(shè)備溫度時(shí)時(shí)監(jiān)控的一項(xiàng)重要參考依據(jù)。下面我就紅外成像在我廠的應(yīng)用做一下說(shuō)明。

2.1 紅外成像對(duì)現(xiàn)代化電廠的設(shè)備的適用范圍以及作用

2.1.1 對(duì)發(fā)電機(jī)本體、碳刷以及滑環(huán)進(jìn)行紅外成像。發(fā)電機(jī)滑環(huán)的溫度控制監(jiān)測(cè)更是重中之重。一旦滑環(huán)的溫度過(guò)高，可能導(dǎo)致滑環(huán)因受熱膨脹，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成滑環(huán)從發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上的脫落，釀成重大的發(fā)電機(jī)事故，因此對(duì)發(fā)電機(jī)本體、碳刷以及滑環(huán)進(jìn)行紅外成像是十分必要的。

2.1.2 對(duì)重要的變壓器(主變壓器，廠用變壓器和零號(hào)啟備變)，全廠所有干式變壓器以及與GIS相連接的接頭進(jìn)行紅外成像。有消息報(bào)道，電氣設(shè)備故障花樣繁多，其中的25%是由電氣連接不牢固引起的。相間不平衡，無(wú)論是正常還是超出參數(shù)范圍的，貫穿該相或者發(fā)生過(guò)載部分電路將會(huì)顯現(xiàn)出同樣的發(fā)熱。紅外成像可以確認(rèn)各個(gè)連接頭處連接是否松動(dòng)。對(duì)于同一設(shè)備的A、B、C三相接頭要確保其三相溫差不大于3℃，否則在松動(dòng)接頭處就可能出現(xiàn)由于接觸電阻增大，電流流過(guò)該處發(fā)熱量增大的情況，長(zhǎng)時(shí)期運(yùn)行就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備燒壞。所以在設(shè)備大修以后，試運(yùn)行期間一定要進(jìn)行紅外成像以確保設(shè)備各個(gè)接頭螺絲緊固，防止因松動(dòng)而造成的設(shè)備過(guò)熱最終損壞設(shè)備。

2.1.3 對(duì)全廠高壓電機(jī)的前后軸承以及本體進(jìn)行紅外成像。若前后軸承的溫度超標(biāo)，可能會(huì)導(dǎo)致軸承因溫度過(guò)高而軟化變形，最終高壓電機(jī)由于軸承變形致使電機(jī)掃堂損壞電機(jī)。

2.1.4 對(duì)全廠電纜橋架進(jìn)行紅外成像。交聯(lián)電纜局部由于絕緣老化或受損會(huì)導(dǎo)致其溫度超標(biāo)，利用紅外成像就可以快速準(zhǔn)確的查找到故障點(diǎn)。

2.2 紅外成像技術(shù)與DCS系統(tǒng)的結(jié)合

紅外成像還可與現(xiàn)代化電廠的DCS系統(tǒng)上的重要設(shè)備的在線溫控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，用以判斷其深入至設(shè)備內(nèi)部的溫度傳感器是否良好。

2.3 紅外成像適應(yīng)最佳工作環(huán)境

現(xiàn)代化電廠一般將紅外成像多安排在晚上進(jìn)行，因?yàn)榇藭r(shí)設(shè)備周圍的空氣溫度遠(yuǎn)低于設(shè)備自身的溫度，這樣就能以設(shè)備周圍的空氣溫度為參考背景，利用兩者之間巨大的溫度差清晰而準(zhǔn)確的找到設(shè)備故障點(diǎn)的位置。

3 紅外成像技術(shù)案例介紹

以下是某現(xiàn)代化電廠利用紅外成像及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備安全隱患的兩個(gè)實(shí)例。

2010年夏季的某個(gè)晚上，我們?cè)趯?duì)零號(hào)啟備變進(jìn)行紅外成像的過(guò)程中，對(duì)高壓側(cè)B相套管末屏端成像時(shí)，清晰的看到在末屏處溫度很高。領(lǐng)導(dǎo)果斷下令在極短的時(shí)間停下啟備變，并對(duì)套管進(jìn)行介質(zhì)損耗試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果不合格。最終查出是由于B相套管末屏的接地不良，進(jìn)而形成懸浮電位對(duì)套管末屏發(fā)電致使溫度上升，由于發(fā)現(xiàn)及時(shí)最終避免了事故擴(kuò)大化。

2011年夏季某電廠按慣例對(duì)全廠重要電力設(shè)備進(jìn)行紅外成像，最終我們?cè)趯⑺鶞y(cè)數(shù)據(jù)與DCS數(shù)據(jù)的比較中，發(fā)現(xiàn)2B循環(huán)泵電機(jī)的紅外成像數(shù)據(jù)與DCS數(shù)據(jù)相差很大。于是該廠熱工人員對(duì)深入至2B循環(huán)泵電機(jī)內(nèi)部的溫度傳感器進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)傳感器損壞并快速進(jìn)行了處理。由此可見(jiàn)，紅外成像為現(xiàn)代化電廠重要設(shè)備的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控提供了雙重保險(xiǎn)。

4 應(yīng)用中存在的問(wèn)題

雖然我們已經(jīng)將紅外成像運(yùn)用在了現(xiàn)代化電廠的日常生產(chǎn)之中。但是也有一些我們無(wú)法利用紅外成像解決的問(wèn)題：當(dāng)電力設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，在不能拆開(kāi)外蓋的情況下，我們利用紅外成像只能找出發(fā)熱的一個(gè)區(qū)域還難以精確到一個(gè)故障點(diǎn)之上。這將是我們下一步亟待解決的問(wèn)題。

5 總結(jié)

電力系統(tǒng)采用紅外成像儀對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行故障檢測(cè)，實(shí)踐證明是非常有效的，也是十分必要的，熱成像儀顯示的熱圖像清晰、直觀，測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。它可以準(zhǔn)確的判斷電力系統(tǒng)的許多過(guò)熱隱患，以幫助合理安排檢修，大幅度降低維修費(fèi)用，保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，大大降低故障率。