淺談紅外熱成像儀在漆包線行業(yè)的應用

李欽華

（銅陵有色股份銅冠電工有限公司 安徽銅陵 244000）

淺談紅外熱成像儀在漆包線行業(yè)的應用

李欽華

（銅陵有色股份銅冠電工有限公司 安徽銅陵 244000）

紅外線是一種電磁波，具有與無線電波和可見光一樣的本質(zhì)。紅外線的發(fā)現(xiàn)是人類對自然認識的一次飛躍。利用某種特殊的電子裝置將物體表面的溫度分布轉換成人眼可見的圖像，并以不同顏色顯示物體表面溫度分布的技術稱之為紅外熱成像技術。

紅外線；紅外熱成像技術；漆包行業(yè)

1 紅外熱成像儀的工作原理

紅外熱成像儀（熱成像儀）就是利用紅外熱成像技術研制出的一種運用廣泛的儀器，是通過非接觸探測紅外熱量，并將其轉換為電信號，進而在顯示器上生成熱圖像和溫度值，并可以對溫度值進行計算的一種檢測設備。紅外熱成像儀（熱成像儀）能夠將探測到的熱量精確量化，或測量，使人們不僅能夠觀察熱圖像，還能夠對發(fā)熱的故障區(qū)域進行準確識別和嚴格分析。

2 紅外熱像儀的構成

紅外熱像儀的構成包含五大部分：

（1）紅外鏡頭：接收和匯聚被測物體發(fā)射的紅外輻射；

（2）紅外探測器組件：將熱輻射信號變成電信號；

（3）電子組件：對電信號進行處理；

（4）顯示組件：將電信號轉變成可見光圖像；

（5）軟件：處理采集到的溫度數(shù)據(jù)，轉換成溫度讀數(shù)和圖像。

3 紅外熱成像儀在漆包線行業(yè)中的應用

（1）漆包機烘爐結構簡介：

為了確保高速生產(chǎn)過程中可靠性，高速漆包機都是采用單頭單爐的結構。每個爐中有單獨一套加熱、熱風循環(huán)和溫度控制系統(tǒng)。

高速漆包機烘爐結構，包括具有爐口的爐膛、催化燃燒部分，催化燃燒部分位于爐膛上方，催化燃燒器有廢氣排出管，爐膛與催化燃燒器通過一管道相連接，漆包機溫控裝置包括設置在爐膛內(nèi)的多根溫度傳感器和控制柜內(nèi)的PLC溫度控制部分以及工業(yè)PC，如圖1。

圖1

（2）熱像儀在軍事和民用方面都有廣泛的應用。在工業(yè)生產(chǎn)中，許多設備常用于高溫、高壓和高速運轉狀態(tài)，設備發(fā)生故障前基本都會出現(xiàn)溫度異常，及時掌握設備的溫度顯得極為重要，而單憑肉眼我們無法看出設備溫度狀況。通過拍照和實時顯示的方式，熱成像儀可以直觀快速安全地告訴我們整個設備的溫度分布情況，幫助我們及時找出熱點排除隱患。

因此，應用紅外熱成像儀對這些設備進行檢測和監(jiān)控，既能保證設備的安全運轉，又能發(fā)現(xiàn)異常情況以便及時排除隱患。

①敷設電線電纜的監(jiān)測。通過表面溫度可以為我們提供有關電氣系統(tǒng)的許多信息。在透過紅外鏡頭觀察時，平日肉眼看不到的問題會突現(xiàn)眼前。使用紅外熱像儀，可以檢測到電纜橋架內(nèi)、變壓器上過熱的電線電纜等，并對數(shù)據(jù)進行可視化記錄歸檔。通過用這種工具對表面進行掃描，可以快速發(fā)現(xiàn)通常代表潛在問題的溫度變化，并以詳細的圖形報告的形式對數(shù)據(jù)進行記錄。

②電動機、發(fā)電機等。可以發(fā)現(xiàn)的隱患是軸承溫度過高，不平衡負載，繞組短路或開路，碳刷、滑環(huán)和集流環(huán)發(fā)熱，過載過熱，冷卻管路堵塞。其影響為有問題的軸承可以引起鐵芯或繞組線圈的損壞；有毛病的碳刷可以損壞滑環(huán)和集流環(huán)，進而損壞繞組線圈。還可能引起驅動目標的損壞。

在漆包機系統(tǒng)中，循環(huán)風機和排廢風機是整機的一個重要、不可缺少的部件。程序設計中，當這兩種風機出現(xiàn)異常時加熱系統(tǒng)會自動停止工作。而在設備構造中，這兩個風機都處于烘爐頂部的高溫部位，輕易不能發(fā)現(xiàn)電機的異常。因此，我們可以利用熱成像儀遠距離檢查電機的軸承溫度是否過高，便于進行預防性維修，減少開機過程當中故障停車造成的浪費，如圖2。

圖2

③對烘爐各段進行溫度監(jiān)測

烘爐中設置的溫度監(jiān)測點有：烘爐入口、蒸發(fā)區(qū)、固化區(qū)、催化前、催化后；溫度控制點為固化區(qū)。漆包機烘爐爐膛內(nèi)各點的溫度控制要求不同，以進口高速漆包機為例，各點溫度大概為：烘爐入口大約150℃；蒸發(fā)區(qū)大約450℃，固化區(qū)大約590℃，催化前大約590℃，催化后大約620℃，如圖3。

圖3

通過紅外熱成像儀，可監(jiān)測到表面溫度，來判斷烘爐內(nèi)部各點溫度是否有大的變化（如圖4）。

4 熱成像儀參數(shù)的選擇

熱成像儀成像的質(zhì)量參數(shù)客觀地反映了熱成像儀對各種目標的分辨能力、探測能力、工作波段、精度、范圍等重要特性。在熱成像儀的型號選擇時，考慮到有部分設備可能在室外工作，低溫量程一般要求到達-20℃，根據(jù)漆包機的工作特性，我們根據(jù)選擇高溫至600℃的熱像儀。對于一般的機械、機電設備，熱像儀像素在160×120，并選用標準鏡頭。對于部分遠距離、小目標測量（如高空管道檢測等），建議選配長焦鏡頭。

圖4

[1]楊立，楊楨.紅外熱成像測溫原理與技術.科學出版社，2012，6.

[2]邢素霞.紅外熱成像與信號處理.國防工業(yè)出版社，2011，1.

[3]石曉光，高蘭蘭.紅外物理.浙江大學出版社，2013，9.

[4]邸旭.微光與紅外成像技術.機械工業(yè)出版社，2012，2.

[5]FLIR紅外熱成像儀資.

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2016-3-28