紅外熱像儀在低壓電氣設(shè)備故障診斷的應(yīng)用

陳圣鑫

摘 要：本文通過廣西部分代表性企業(yè)調(diào)研情況，在了解紅外熱像儀在低壓電氣設(shè)備故障診斷應(yīng)用的基本現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對傳統(tǒng)常用低壓電氣設(shè)備故障診斷的方法及局限性進(jìn)行分析，說明了紅外熱像儀的成像原理；并從紅外診斷的角度研究了低壓電氣設(shè)備的故障診斷機(jī)理；介紹了紅外熱像儀在低壓電氣設(shè)備的故障診斷的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：紅外熱像儀 故障診斷 低壓電氣設(shè)備

中圖分類號：O434.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）01-0-01

近年來，隨著我國工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，企業(yè)電氣設(shè)備及其供電和控制線路呈多樣化和復(fù)雜化。電氣設(shè)備功能增多結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，其機(jī)械零部件、電氣部件、電子元件、供電線路和控制線路復(fù)雜眾多。面對如此復(fù)雜的電氣設(shè)備及其供電和控制線路，如何準(zhǔn)確診斷故障并進(jìn)行快速修復(fù)是擺在每一個(gè)維修電工面前的重要課題，值得我們深入研究。

一、紅外熱像儀在低壓電氣設(shè)備故障診斷應(yīng)用的現(xiàn)狀

許多研究數(shù)據(jù)表明， 紅外熱像儀在高壓輸配電線路及高壓電氣設(shè)備的故障診斷中應(yīng)用較為普遍。然而，紅外熱像儀在低壓配電線路及低壓電氣設(shè)備的故障診斷幾乎沒有得到推廣應(yīng)用。筆者歷時(shí)一個(gè)多月奔赴廣西各地先后對中信大猛公司、明陽生化公司、廣西中糧生物質(zhì)能源有限公司、廣西盛隆冶金有限公司、廣西欽州金桂諾磷化工有限公司、柳州五菱聯(lián)合發(fā)展有限公司、中鋁廣西分公司平果鋁業(yè)公司、華銀鋁業(yè)公司等區(qū)內(nèi)多家企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，從生產(chǎn)一線維修電工、機(jī)修工中了解到：紅外熱像儀在低壓電氣設(shè)備故障診斷中均沒有得到應(yīng)用。

二、傳統(tǒng)常用低壓電氣設(shè)備故障診斷的方法及局限性

目前，傳統(tǒng)常用低壓電氣設(shè)備故障的診斷方法是用電工測量儀表測量各種電路和電氣設(shè)備的電流、電壓、電阻等參數(shù)，然后根據(jù)測量結(jié)果對低壓電氣設(shè)備故障進(jìn)行分析和診斷。傳統(tǒng)常用的電工儀表主要有萬用表、鉗形電流表、兆歐表、直流單臂電橋、直流雙臂電橋、示波器等。傳統(tǒng)常用電工測量儀表在電工測量中存在以下局限性：1. 對測量人員要求較高。除了要根據(jù)被測量對象正確選擇和使用電工儀表外，還要選取合理的測量方法，掌握正確的操作技能，才能盡可能地提高測量準(zhǔn)確度。2.要進(jìn)行多個(gè)參數(shù)測量才能對故障進(jìn)行綜合診斷，測量周期長速度慢效率低。3.對電流大的大功率低壓電氣設(shè)備在測量過程存在一定的危險(xiǎn)性。4.不適用于惡劣環(huán)境下的在線測量，否則會對測量人員造成極大的傷害。如：高溫、高壓、高空、有毒、強(qiáng)腐蝕等環(huán)境。5. 不適用于夜間或光線較弱環(huán)境下的在線測量。6.對電氣設(shè)備內(nèi)部無法進(jìn)行檢測。7. 不能與其它電氣設(shè)備進(jìn)行通迅，無法進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測和控制。

三、紅外熱像儀在低壓電氣設(shè)備故障診斷的應(yīng)用

筆者經(jīng)過查閱相關(guān)資料和進(jìn)行企業(yè)調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)：迄今為止，由于人們的思想觀念、技術(shù)條件、經(jīng)濟(jì)條件多方面的限制， 紅外熱像儀在低壓電氣設(shè)備故障診斷的應(yīng)用中還是難以應(yīng)用推廣。然而，紅外熱像檢測診斷技術(shù)是一種新興的現(xiàn)代電氣設(shè)備故障檢測技術(shù)，極大地促進(jìn)了企業(yè)電氣設(shè)備維修的變革，是電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)的“革命”。隨著電氣設(shè)備紅外熱像診斷技術(shù)的不斷成熟和日臻完善，筆者通過工作實(shí)踐證明：紅外熱像儀在低壓電氣設(shè)備故障診斷中同樣具有很高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景。

1.工作原理

紅外熱像儀利用紅外探測器和光學(xué)成像物鏡接受被測目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應(yīng)。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。通過查看熱圖像，可以觀察到被測目標(biāo)的整體溫度分布狀況，研究目標(biāo)的發(fā)熱情況，從而進(jìn)行設(shè)備故障診斷。

2.基本特點(diǎn)

紅外熱像儀是一種非接觸式檢測儀表，它無需與設(shè)備直接接觸便可檢測出紅外波長頻譜中的熱圖像，在信號傳輸過程中只有光、電信號。由于紅外熱像儀具有非接觸、直觀、快速、安全等優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)常用電工測量儀表的缺點(diǎn)，因此，紅外熱像儀更適用于高溫、高空、有毒、強(qiáng)腐蝕等惡劣環(huán)境和高壓輸電線路監(jiān)控現(xiàn)場運(yùn)行與測試。

3.診斷機(jī)理

電氣設(shè)備當(dāng)通過電流時(shí)，由于電流的熱效應(yīng)，在有電阻的地方溫度會升高。電路出現(xiàn)故障時(shí)故障部位的電阻和溫度會產(chǎn)生變化，通過紅外熱像儀而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應(yīng)。即同一設(shè)備不同故障有不同溫度得到不同的熱像圖。當(dāng)然，不同的低壓電氣設(shè)備物體表面的熱分布場也不同，其熱像圖也不盡相同。維修電工根據(jù)測量所得熱像圖與正常熱像圖作比對，從而得到故障的準(zhǔn)確部位。

4.實(shí)際應(yīng)用

低壓電氣設(shè)備指工作在交流1200V以下、直流1500V以下電路中的電氣設(shè)備。目前，企業(yè)低壓電氣設(shè)備主要包括控制電器：用于各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器，如接觸器、繼電器等。主令電器：用于自動控制系統(tǒng)中發(fā)送控制指令的電器，如按鈕、行程開關(guān)等。保護(hù)電器：用于保護(hù)電路及用電設(shè)備的電器，如熔斷器、熱繼電器等。配電電器：用于電能的輸送和分配的電器。如低壓斷路器、隔離器、執(zhí)行電器：用于完成某種動作或傳動功能的電器，如電磁鐵、電磁離合器。雖然，不同的低壓電氣設(shè)備物體表面的熱分布場不同，其熱像圖也不盡相同，但是電路故障大體分為短路、斷路、接觸不良、元器件老化幾種。無論是哪一種形式的故障其外特征都是電阻發(fā)生了變化。具體地說當(dāng)電路短路時(shí)電阻為零電阻變小，斷路時(shí)電阻為無窮大，接觸不良時(shí)電阻不穩(wěn)，元器件老化時(shí)電阻變大。由于電流的熱效應(yīng)，電阻變化從而導(dǎo)致溫度變化。因此，無論是哪一種形式的故障其熱像圖也與正常情況明顯不同，從而準(zhǔn)確的判斷出故障的部位和故障的種類。

結(jié)語

目前，紅外熱像儀在高壓輸配電線路及高壓電氣設(shè)備的故障診斷中發(fā)揮著重要作用。紅外熱像故障診斷技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢克服了傳統(tǒng)常用低壓電氣設(shè)備故障診斷方法的局限性，實(shí)踐證明，紅外熱像故障診斷技術(shù)利于低壓電氣設(shè)備早期故障的診斷，能提高低壓電氣設(shè)備故障診斷的及時(shí)性、準(zhǔn)確性和科學(xué)性。總之，隨著紅外熱像技術(shù)的不斷完善，紅外熱像儀的成本不斷降低其性價(jià)比不斷提高，必將開啟紅外熱像低壓電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)的新時(shí)代。

參考文獻(xiàn)

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[2]王智勝.輸電線路紅外成像測溫監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]