紅外熱成像測溫系統(tǒng)在神東選煤廠的應(yīng)用

摘要：通過介紹紅外熱成像測溫系統(tǒng)的技術(shù)原理、功能及應(yīng)用優(yōu)勢，結(jié)合紅外熱成像測溫系統(tǒng)在神東煤炭廠的現(xiàn)場實際應(yīng)用情況，證明了該在線測溫系統(tǒng)在促進選煤廠智能化建設(shè)方面具有重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：紅外熱成像;測溫技術(shù)原理;應(yīng)用優(yōu)勢;檢測方法

0 引言

煤炭洗選加工作為提升煤質(zhì)的一個重要環(huán)節(jié)，其設(shè)備設(shè)施種類繁多，工藝較為復(fù)雜，給設(shè)備檢修維護工作帶來了一定困難。神東煤炭集團的煤炭生產(chǎn)外運緊張，為確保加工與外運工作的有序開展，現(xiàn)場檢修人員常利用日常停機時間對生產(chǎn)系統(tǒng)進行檢查，但因設(shè)備停機時間短，使設(shè)備檢查存在不及時、不全面、不徹底的問題，加上設(shè)備逐年老化等原因，設(shè)備故障時有發(fā)生，給企業(yè)造成了一定的經(jīng)濟損失。

為了有效提升設(shè)備隱患預(yù)判能力，降低設(shè)備故障發(fā)生率，神東煤炭選煤廠利用紅外熱成像測溫系統(tǒng)，實現(xiàn)了對部分電氣設(shè)備溫度的實時檢測，及時消除了設(shè)備隱患。

1 紅外熱成像測溫技術(shù)原理

紅外熱成像測溫技術(shù)是通過探測器吸收物體發(fā)出的紅外射線，再將能量進行轉(zhuǎn)換，最終以圖像、信號等形式展現(xiàn)出來的一種測溫技術(shù)。

1.1 ? ?紅外線概念

紅外線是一種電磁波，波長在0.76 μm～1 mm，自然界中一切高于絕對零度的物質(zhì)都能輻射紅外線。它介于無線電波與可見光之間，是人眼無法識辨的一種光源。

1.2 ? ?紅外熱成像技術(shù)原理

紅外熱成像技術(shù)利用高于絕對零度的所有物質(zhì)能夠輻射紅外線這一基本原理，通過物鏡成像裝置、光柵等設(shè)施對紅外射線進行處理，使被測物體所輻射的紅外線能有效被光敏元件所吸收，再經(jīng)光、電能量轉(zhuǎn)換、信號放大、A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換等多個環(huán)節(jié)，最終將物體表面溫度狀態(tài)實現(xiàn)熱成像分布，根據(jù)不同區(qū)域熱成像的色相差異，及時指導(dǎo)現(xiàn)場技術(shù)人員查找故障點，進一步縮小設(shè)備故障影響范圍。

1.3 ? ?紅外熱成像測溫系統(tǒng)組成

紅外熱成像測溫系統(tǒng)主要由紅外熱成像裝置、NVR、交換機、客戶端、管理平臺等設(shè)備組成，如圖1所示，對電氣設(shè)備溫度進行在線檢測，實時記錄、存儲設(shè)備溫度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備溫度值越限，系統(tǒng)能及時報警。

其中，NVR是網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機，用于實時保存現(xiàn)場視頻信號和檢測溫度;管理平臺主要用于對紅外熱成像裝置及NVR進行管理，提供全方位的測溫分析功能;客戶端主要部署在集控室及調(diào)度指揮中心，用于實時呈現(xiàn)相應(yīng)設(shè)備的溫度并報警，還可查驗歷史記錄。

2 紅外熱成像測溫系統(tǒng)的功能

神東煤炭洗選中心所選用的?？低暭t外熱成像測溫系統(tǒng)可實現(xiàn)實時預(yù)覽圖像、呈現(xiàn)溫度曲線、溫度閾值超限告警及建立設(shè)備隱患“預(yù)控檔案”等功能。

2.1 ? ?圖像實時預(yù)覽

紅外熱成像測溫系統(tǒng)具有視頻預(yù)覽功能，可以通過測溫?zé)岢上駭z像機對電氣設(shè)施實時進行線測溫、框測溫、點測溫。其測溫范圍為-40～150 ℃或0～550 ℃，測溫精度達±2 ℃或量程的±2%（取最大值）。

2.2 ? ?呈現(xiàn)溫度曲線

紅外熱成像測溫系統(tǒng)可實時呈現(xiàn)溫度曲線，當(dāng)操作人員點擊某一測溫點、測溫線、測溫框時，從當(dāng)前時間開始可以呈現(xiàn)出該測溫點、測溫線、測溫框的溫度變化曲線。

2.3 ? ?溫度閾值超限告警

紅外熱成像測溫系統(tǒng)對設(shè)備進行實時監(jiān)控，通過設(shè)置溫度閾值，在監(jiān)測到設(shè)備運行溫度或環(huán)境溫度超過溫度閾值設(shè)置范圍時，系統(tǒng)會自動生成告警信號，上報調(diào)度室，提醒技術(shù)人員對設(shè)備進行檢查、整改，及時消除設(shè)備故障點。

2.4 ? ?建立設(shè)備隱患“預(yù)控檔案”

紅外熱成像測溫系統(tǒng)在電氣設(shè)備使用維護中可起到事故預(yù)判的作用，通過對檢測數(shù)據(jù)進行歸類分析，逐步形成設(shè)備隱患“預(yù)控檔案”，為后期設(shè)備故障維護及日常管理工作提供參考，從而有效提升設(shè)備管理水平，降低設(shè)備維護成本及故障損失。

3 紅外熱成像測溫系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 ? ?安全性高

紅外熱成像測溫系統(tǒng)是一種非接觸性檢測裝置，通過實時在線檢測，避免人工檢測過程中，因誤碰機械設(shè)備、設(shè)施造成安全事故。紅外熱成像測溫系統(tǒng)只要設(shè)備運行，就能根據(jù)工作溫差直接判斷設(shè)備是否發(fā)生故障，安全性高。

3.2 ? ?靈敏度高

紅外熱成像測溫系統(tǒng)利用紅外熱成像原理，對電氣設(shè)備、設(shè)施進行檢測，通過對設(shè)備溫升、溫差進行分析判斷，能及時檢測設(shè)備故障情況，與人工檢測手段相比較，其靈敏度遠高于人工檢測方法。

3.3 ? ?診斷效率快

紅外熱成像測溫系統(tǒng)在檢測過程中，能及時檢測到設(shè)備在工作狀態(tài)下的發(fā)熱情況，檢測時間快，且不需要設(shè)備停機，從而提高了設(shè)備故障診斷效率。而傳統(tǒng)檢測方法，往往受限于人員技術(shù)水平、檢測設(shè)備、檢測流程等因素影響，所以紅外熱成像測溫技術(shù)在診斷效率方面明顯優(yōu)于人工檢測方法。

4 紅外熱成像測溫系統(tǒng)在洗選中心的應(yīng)用

紅外熱成像測溫系統(tǒng)能夠以圖像形式清晰顯示物體熱量分布情況，通過對設(shè)備故障顏色進行分析、對比，可快速指導(dǎo)人員現(xiàn)場維護、檢修設(shè)備，提高設(shè)備檢修效率。因此，紅外熱成像測溫系統(tǒng)在煤炭洗選中心的應(yīng)用范圍廣，可應(yīng)用于現(xiàn)場電動機監(jiān)測、電氣短路監(jiān)測及電阻監(jiān)測等領(lǐng)域。

4.1 ? ?電動機監(jiān)測

紅外熱成像測溫系統(tǒng)對運行設(shè)備進行在線監(jiān)測，將不同耐熱等級的電動機溫升及允許溫度進行閾值告警設(shè)定，有效避免電動機超限運行造成事故，同時通過溫度監(jiān)測，也可快速、準(zhǔn)確地查明電動機發(fā)生故障的原因，為現(xiàn)場作業(yè)人員的設(shè)備檢修維護提供參考。

4.2 ? ?電氣短路監(jiān)測

在電氣線路中，由于各種原因，負載擊穿等情況時有發(fā)生，使線路中瞬時產(chǎn)生較大電流，引起電弧或電火花，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致金屬導(dǎo)體熔化，發(fā)生火災(zāi)事故。紅外熱成像測溫系統(tǒng)的在線檢測功能，能及時查看電流過熱點，并進行跟蹤，及時消除電氣短路故障[1]。

4.3 ? ?電阻監(jiān)測

在電氣回路中，有很多連接點存在電阻較大的問題，容易造成線路接觸不良，局部電阻較大等情況，使局部過熱，當(dāng)熱量達到一定值時，可能造成金屬導(dǎo)體熔化，引起電氣火災(zāi)。利用紅外熱成像測溫系統(tǒng)，可有效避免上述情況發(fā)生，并能在溫度異常的情況下及時報警[1]。

5 紅外熱成像技術(shù)在電氣設(shè)備故障診斷中的常見檢測方法

5.1 ? ?對表面溫度進行檢測判斷

紅外熱成像測溫系統(tǒng)利用紅外檢測設(shè)備對物體表面溫度進行檢測，對照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，確定設(shè)備過熱故障點。

5.2 ? ?對設(shè)備溫差進行檢測判斷

電氣設(shè)備在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生熱量屬于正?，F(xiàn)象，但當(dāng)熱量持續(xù)升高，溫升高于設(shè)備允許正常溫度點時，需要技術(shù)人員對設(shè)備溫度進行反復(fù)對比，區(qū)分異常點與正常點的溫度差異，最終通過檢測辨識，快速查找設(shè)備故障點。

5.3 ? ?利用紅外熱圖譜進行判斷

同一設(shè)備、同類設(shè)備在正常工作狀態(tài)下的紅外熱圖譜顯示狀態(tài)相同，但如果某一設(shè)備發(fā)生故障，其熱圖譜顯示結(jié)果就會出現(xiàn)差別，將已有的兩個圖譜進行對比，可以直接找到設(shè)備故障點位置，為進一步的設(shè)備檢修、維護工作提供理論依據(jù)。

6 結(jié)語

鑒于洗選設(shè)備種類繁多，工藝流程復(fù)雜，紅外熱成像測溫系統(tǒng)在神東煤炭上灣選煤廠218個設(shè)備上得到了成功應(yīng)用，選煤廠將此系統(tǒng)進行大范圍推廣，以在線測溫取代人工測溫，減輕現(xiàn)場作業(yè)人員勞動強度，進一步提高設(shè)備檢修維護管理水平，為實現(xiàn)選煤廠智能化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

[參考文獻]

[1] 牛小玲，劉勇.紅外熱成像在電氣設(shè)備故障診斷的應(yīng)用[J].電子測試，2020（14）：91-92.

收稿日期：2020-09-01

作者簡介：云艷（1983—），女，內(nèi)蒙古呼和浩特人，工程師，從事選煤廠機電設(shè)備管理及煤質(zhì)管理工作。