便攜式熱成像儀在電氣設(shè)備預(yù)知性維修中的應(yīng)用

摘 要：隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，各行各業(yè)的電氣設(shè)備、電子元件不斷增多，例如，變壓器、斷路器、電動(dòng)機(jī)、互感器、半導(dǎo)體器件等，很多設(shè)備、器件都需要運(yùn)行在環(huán)境比較復(fù)雜的情況下，會(huì)受到多方面因素影響出現(xiàn)一定的溫升，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)局部過熱，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，就會(huì)給設(shè)備帶來很大影響，甚至損壞設(shè)備，影響工作正常開展，從而造成經(jīng)濟(jì)，甚至人身傷亡。因此，就需要不斷研究新的技術(shù)，來檢測設(shè)備的溫度，從而有效地降低安全隱患，提高安全性，達(dá)到預(yù)知性維修的目的。文章主要研究了便攜式熱成像儀在電氣設(shè)備預(yù)知性維修中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：便攜式；熱成像儀；電氣設(shè)備；預(yù)知性維修

電氣設(shè)備是現(xiàn)代生產(chǎn)的源動(dòng)力，其運(yùn)行的安全性和可靠性是各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)的最基本保障。一旦電氣設(shè)備出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)，既造成經(jīng)濟(jì)上的損失，又可能造成人身傷亡的技術(shù)安全事故。電氣設(shè)備因絕緣老化、接觸不良等導(dǎo)致?lián)p壞前均會(huì)出現(xiàn)溫度異常的現(xiàn)象，所以，避免電氣設(shè)備出現(xiàn)發(fā)熱的問題是主要的防范目標(biāo)，是維護(hù)設(shè)備的主要內(nèi)容。經(jīng)過多年的發(fā)展和研究，紅外測溫技術(shù)逐漸成為檢測電氣設(shè)備的主要方式。便攜式熱成像儀是一種新型的先進(jìn)技術(shù)，對(duì)于電氣設(shè)備預(yù)知性維修具有重大作用，可以進(jìn)行定量分析和溫度定性顯示，可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備故障問題，促進(jìn)電氣設(shè)備很好的實(shí)現(xiàn)預(yù)知性維修。

1 預(yù)知維護(hù)的概念

預(yù)知性維護(hù)也可以稱為預(yù)測維護(hù)，也就是說利用先進(jìn)的檢測技術(shù)、預(yù)測壽命方式以及可靠性評(píng)價(jià)方式來合理地判斷設(shè)備的運(yùn)行情況，辨別早期故障的癥狀，依據(jù)設(shè)備的運(yùn)行現(xiàn)狀和歷史，使用系統(tǒng)工程的方式來分析和判斷，以便于可以明確設(shè)備故障情況、內(nèi)部情況以及異常的性質(zhì)，預(yù)測設(shè)備安全隱患的發(fā)展情況，提出相應(yīng)的有效解決措施，這種方式被稱為預(yù)測檢測方式，合理把這種方式得出的檢測結(jié)果歸入到維修管理中，這就是預(yù)知維護(hù)。所以，適當(dāng)?shù)氖褂妙A(yù)知維護(hù)可以增加設(shè)備使用效率，明確檢測目的[1]。

2 紅外熱成像技術(shù)基本概述

紅外熱成像技術(shù)是一種利用不可見紅外線來輻射出一定的能量，從而合理地轉(zhuǎn)化為溫度圖像，不同的溫度利用不同顏色來合理表示。上世紀(jì)七十年代開始出現(xiàn)，經(jīng)過這么多年的發(fā)展和進(jìn)步，逐漸從軍用領(lǐng)域發(fā)展到民用方面，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，大大降低了儀器的成本，應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣泛，已經(jīng)成為五大常規(guī)檢測方式之后，使用最多的檢測技術(shù)，例如，射線、超聲波、磁粉、滲透以及渦流等五大技術(shù)，紅外熱成像技術(shù)主要有以下幾方面特點(diǎn)：一是，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離檢測，不需要一定的技術(shù)，比較安全；二是，檢測便捷、實(shí)時(shí)以及全面；三是，具有直觀的檢測結(jié)果形成二維熱圖像；四是，可以檢測強(qiáng)磁、運(yùn)動(dòng)以及腐蝕性中的物體。紅外熱成像儀實(shí)際上是利用非接觸方式來檢測紅外能量，并且適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)化為電信號(hào)，從而可以把形成的溫度值和熱圖像顯示在顯示器上，合理地對(duì)得到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行一定計(jì)算的檢測設(shè)備。紅外熱成像儀可以在一定程度上把測量的熱量進(jìn)行精確化，不僅可以方便于檢測和觀察熱圖像，還可以對(duì)出現(xiàn)故障發(fā)熱的區(qū)域進(jìn)行一定的識(shí)別和分析，從而提高精確度[2]。

3 熱成像儀在電氣設(shè)備預(yù)知性維護(hù)中的作用

設(shè)備預(yù)知性維修實(shí)際上就是一種在設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的情況下維修和管理設(shè)備的方式，需要一定的技術(shù)支持，包括分析潤滑油、紅外成像、振動(dòng)監(jiān)視以及其他非破壞性設(shè)備技術(shù)。利用相應(yīng)的技術(shù)方式來得到一定的設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行情況，依據(jù)實(shí)際的具體情況來對(duì)維修工作進(jìn)行安排。盡可能降低設(shè)備在使用生產(chǎn)過程中計(jì)劃之外的機(jī)械設(shè)備和電氣設(shè)備的停機(jī)情況。在設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重的安全隱患之前就能進(jìn)行相應(yīng)的判斷和識(shí)別。如果可以及時(shí)地檢測出設(shè)備的故障，就可以最大程度降低設(shè)備故障的發(fā)生，保證做到設(shè)備利益最大化，從而降低維護(hù)設(shè)備的成本。熱成像儀在電氣設(shè)備預(yù)知性維修中，是利用物體可以發(fā)射一定的紅外輻射的特點(diǎn)，非接觸的方式來測量設(shè)備的溫度，利用二維圖像記錄相應(yīng)的設(shè)備以及部分零件的運(yùn)行情況和溫度狀況，相關(guān)操作人員可以比較、測量以及檢查設(shè)備線路中的一切熱情況，不需要停止設(shè)備運(yùn)行。如果測量出來的設(shè)備示數(shù)與之前記錄的不一樣，需要利用其他設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，從而明確出現(xiàn)誤差的原因，找到解決問題的方式。合理地把紅外線技術(shù)與別的技術(shù)測量出來的信息進(jìn)行聯(lián)系，就可以得到一種具有綜合數(shù)據(jù)信息的報(bào)告，實(shí)時(shí)反映設(shè)備運(yùn)行情況，所以，在電氣設(shè)備預(yù)知性維修的過程中熱成像儀是第一道防線[3]。

4 便攜式熱成像儀

美國Fluke公司發(fā)明生產(chǎn)的Ti20型等便攜式熱成像儀是一種方便、輕巧的非接觸式測量溫度的儀器。能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地測量距離比較遠(yuǎn)的輻射讀數(shù)和熱圖像。是依據(jù)人工照相機(jī)原理設(shè)計(jì)而成的，僅僅只需要扣動(dòng)扳機(jī)就能夠得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)和熱圖像，左右手都能夠進(jìn)行使用?？梢岳秒娔X下載存儲(chǔ)的熱圖像和數(shù)據(jù)，利用InsideIR軟件來輔助分析熱圖像。這種軟件可以用來檢測、分析以及顯示數(shù)據(jù)和熱圖像，從而能夠很好的確定設(shè)備相關(guān)的定性和定量發(fā)展趨勢。還能夠依據(jù)設(shè)備、資產(chǎn)管理等不同的實(shí)際需要，使用該軟件進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)維護(hù)。主要維護(hù)指標(biāo)有：測量精度為±2，測量范圍為-10～350℃，光學(xué)分辨率為75：1，聚焦范圍為61cm～∞，目標(biāo)瞄準(zhǔn)為單束激光，環(huán)境溫度為0～50℃，設(shè)置輻射系數(shù)為0.01～1.00，液晶屏顏色質(zhì)量為256色，存儲(chǔ)圖像容量為50張，防護(hù)等級(jí)為IP54[4]。

5 檢測流程和標(biāo)準(zhǔn)以及案例

在利用Ti20型號(hào)熱成像儀來檢測電氣設(shè)備情況的時(shí)候，規(guī)定了一定的檢測標(biāo)準(zhǔn)為：在溫度為75℃以下的情況下，每天進(jìn)行一次檢測，并且合理觀察；在溫度為75～100℃范圍內(nèi)的時(shí)候，每天檢測兩次，進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)視，當(dāng)溫度高于100℃的時(shí)候，每天進(jìn)行三次檢測，依據(jù)實(shí)際的溫度變化情況來確定設(shè)備是否需要停電維修?；玖鞒倘鐖D1所示。

檢測電氣設(shè)備的時(shí)候，檢測接線部位、隔離開關(guān)觸頭、低壓電磁柜中電氣零件和電纜接頭，應(yīng)用一段時(shí)間以后，熱成像儀會(huì)發(fā)現(xiàn)很多存在設(shè)備隱患，從而達(dá)到了設(shè)備的電氣預(yù)知性維修的目的[5]。

案例一，在煉鋼廠的煉鋼車間利用熱成像儀來對(duì)電源刀閘進(jìn)行一定的熱成像檢測，利用輔助軟件InsideIR檢測刀閘三相接點(diǎn)附近的溫度，并且進(jìn)行合理的標(biāo)記，B項(xiàng)接點(diǎn)區(qū)域標(biāo)記為1，A、C項(xiàng)接點(diǎn)區(qū)域標(biāo)記為2和標(biāo)記3，測量標(biāo)記1氛圍內(nèi)部的平均溫度為59.3℃，最高溫度為132.8℃，最低溫度為33.7℃。標(biāo)記2氛圍內(nèi)的最低溫度為27℃，最高溫度為38.3℃，平均溫度為32.4℃；標(biāo)記3氛圍內(nèi)最低溫度為27℃，最高溫度為40.9℃，平均溫度為32.1℃。

通過熱成像儀標(biāo)記出來的溫度數(shù)據(jù)，可以很好地反映出刀閘B相的平均溫度和最高溫度明顯大于其他兩相，利用輔助軟件可以發(fā)現(xiàn)B相區(qū)域中最高溫度的部位為頭部，是重點(diǎn)檢測部位。在檢測過程中，發(fā)現(xiàn)一些設(shè)備隱患之后，應(yīng)該及時(shí)地通知設(shè)備運(yùn)行操作人員，并且對(duì)設(shè)備進(jìn)行一定的檢測和維修，從而可以找到是由于刀閘B相出現(xiàn)虛接導(dǎo)致的[6]。

案例二，圖2所示為某焦化廠電源開歐冠熱成像儀檢測之后出現(xiàn)的溫度曲線，在圖中可以發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)的三個(gè)曲線峰值實(shí)際上就是開關(guān)電源的三相溫度，發(fā)現(xiàn)B相電源溫度比其他兩項(xiàng)溫度明顯要高。從曲線走勢圖上可以發(fā)現(xiàn)三相溫度不均勻，B相在84.3℃左右，A、C兩相溫度在65℃左右，與此同時(shí)，可以適當(dāng)使用熱成像儀來檢測高溫區(qū)域是否會(huì)存在與電源進(jìn)線端附近的端子連接處異常問題，但是其他部位的溫度一般都是正常的。因此，我們可以發(fā)現(xiàn)B相電源進(jìn)線端存在一定的隱患，為了能夠更加明確隱患的所在，在不能馬上停止設(shè)備運(yùn)行的情況下，需要相關(guān)人員對(duì)于設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)護(hù)。

6 應(yīng)用中的問題以及解決方式

6.1 溫度測量數(shù)據(jù)失真

原因：第一，熱成像儀與實(shí)際測量物體之間具有比較大的夾角；第二，被測設(shè)備與熱成像儀沒有最佳的物距距離；第三，熱成像儀本身具有很低的靈敏度，導(dǎo)致降低了測量準(zhǔn)確度[7]。

解決方式：第一，在測量設(shè)備的時(shí)候，保證被測物體與熱成像儀表面之間能夠垂直，進(jìn)行平移測量。第二，合理地設(shè)置物距。在進(jìn)行設(shè)備測量的時(shí)候，物距D應(yīng)該充分滿足S>D/L，熱成像儀距離系數(shù)值為L，被測設(shè)備的目標(biāo)直徑為S，依據(jù)熱成像儀的光學(xué)分辨率，系數(shù)為75，因此，最佳物距為1m；第三，在測量溫度的時(shí)候，如果對(duì)于誤差需求比較小，需要選擇相對(duì)靈敏度比較好的熱成像儀，從而可以適當(dāng)?shù)卦黾釉O(shè)備的測量精度，此外，在關(guān)閉照明燈進(jìn)行測量的時(shí)候，應(yīng)該盡可能與其他設(shè)備隔離，避免受到熱輻射影響[8]。

6.2 強(qiáng)烈陽光導(dǎo)致與實(shí)際溫度具有差異

原因：在進(jìn)行設(shè)備測量的過程中，如果陽光直接照射到熱成像儀上，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)一定數(shù)據(jù)偏差，誤差相對(duì)比較大。

解決方式：在檢測陽光照射電氣設(shè)備的時(shí)候，應(yīng)該盡可能選擇在傍晚或者早上陽光不是十分強(qiáng)烈的時(shí)候，也可以適當(dāng)?shù)剡x擇在陰天進(jìn)行設(shè)備的測量和檢測。在對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測的時(shí)候，應(yīng)該選擇相對(duì)比較適合的測試位置，避免出現(xiàn)反射、入射以及散射太陽輻射的問題。

6.3 圖像模糊

原因：在設(shè)置熱成像儀的時(shí)候色板出現(xiàn)一定問題。

解決方式：在使用熱成像儀進(jìn)行設(shè)備檢測的時(shí)候，應(yīng)該合理地把調(diào)色板設(shè)置為鐵紅或者灰度，從而保證熱成像儀可以形成清晰的圖像[9]。

7 結(jié)束語

總而言之，便攜式熱成像儀在電氣設(shè)備預(yù)知性維修中具有重大的作用，可以在一定程度上增加設(shè)備故障檢驗(yàn)的效率，避免出現(xiàn)重大的設(shè)備安全事故，降低不必要事故出現(xiàn)的可能性，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的發(fā)展，不斷地把便攜式熱成像儀應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，為電氣設(shè)備的發(fā)展提供保障和依據(jù)。

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作者簡介：林慶洪（1975，8-），男，云南西疇人，本科，工程師，研究方向：通訊、無線廣播。