紅外熱成像技術(shù)在設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用介紹
2012-10-13
紅外熱成像技術(shù)在設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用介紹
1、電機(jī)檢測
電機(jī)的部件較多，發(fā)生故障的部位及原因也較多，通過紅外熱像儀可發(fā)現(xiàn)以下問題：
l 電氣接線（電氣接線盒外殼）
問題點(diǎn)：接線端子過熱
可能原因：連接松脫、接線端子氧化腐蝕、連接過緊。
建議措施：重新連接或更換接線端子。
問題點(diǎn)：電纜過熱
可能原因：不平衡電壓或過載。
建議措施：使用萬用表、鉗表或電能質(zhì)量分析儀予以確認(rèn)具體原因。
l 電機(jī)外殼溫度分布
問題點(diǎn)：外殼部分區(qū)域溫度過高
可能原因：內(nèi)部鐵芯、繞組因絕緣層老化或損壞導(dǎo)致短路。
建議措施：拆卸外殼進(jìn)行檢修。
問題點(diǎn)：外殼整體溫度過高
可能原因：空氣流動不充分導(dǎo)致散熱故障。
建議措施：如果停機(jī)時間短，則只對電機(jī)空氣進(jìn)口格柵進(jìn)行清洗；并在下一次有計劃的停機(jī)檢修中，安排一次
徹底的電機(jī)清洗。
l 與電機(jī)連接的軸承、連軸器
問題點(diǎn)：軸承、連軸器溫度過高
可能原因：潤滑不良或軸未對中。
建議措施：檢查潤滑情況或?qū)S進(jìn)行調(diào)整。
2、紅外熱成像技術(shù)在設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用-變壓器檢測
變壓器箱體由于油路管道堵塞、渦流損耗、內(nèi)部異常、鐵芯絕緣不良等造成發(fā)熱，紅外熱像儀對變壓器箱體的檢測可以使變壓器箱體始終處于正常溫度，避免變壓器因溫度過高而損壞。
3、電容器柜
電容器在供電系統(tǒng)中主要作無功補(bǔ)償或移相使用，大量裝設(shè)在各級變配電系統(tǒng)里。在用電負(fù)荷較高的行業(yè)（如石化、冶金、造紙、汽車等），電容器柜是車間內(nèi)最常見的電氣設(shè)備，其發(fā)生故障的頻率相對較高；一旦電容器發(fā)生故障，輕則會影響到供電質(zhì)量，嚴(yán)重時還會引發(fā)爆炸，導(dǎo)致停產(chǎn)事故。電容器內(nèi)部的電介質(zhì)或載流導(dǎo)體附近電氣絕緣的電介質(zhì)在交流電壓作用下引起的能量損耗(介質(zhì)損耗)，即使在正常狀態(tài)下，設(shè)備內(nèi)部的介質(zhì)和導(dǎo)體周圍的絕緣介質(zhì)在交流電壓作用下，也會有介質(zhì)損耗發(fā)熱。當(dāng)絕緣介質(zhì)的絕緣性能出現(xiàn)缺陷時，會引起介質(zhì)損耗增大，電容值變大，導(dǎo)致介質(zhì)損耗發(fā)熱功率增加，從而引起設(shè)備運(yùn)行溫度增加。
根據(jù)DL/T 664《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》，耦合電容器的異常熱像特征為整體或局部有明顯發(fā)熱，允許的最大溫升為1.5℃（膜紙型），允許的同類溫差為0.5℃（膜紙型）。
4、傳送帶和皮帶輪
橡膠制傳送帶的應(yīng)用范圍最廣，但橡膠因受長期摩擦或過熱軸承的熱量傳遞，容易發(fā)生老化、導(dǎo)致斷裂，嚴(yán)重時會引發(fā)停產(chǎn)等生產(chǎn)事故。紅外熱像儀可在橡膠傳送帶發(fā)生過熱、老化的初級階段及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，避免事故損失。
在橡膠傳送帶上受到兩個摩擦力：一是與傳送帶上物體的靜摩擦力，若物體與傳送帶有相對運(yùn)動，靜摩擦力則變?yōu)閯幽Σ亮?；二是與傳動軸的靜摩擦力，若傳送帶發(fā)生老化，與軸承間也將轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽Σ亮Α幽Σ亮Ρ褥o摩擦力給傳動帶造成的發(fā)熱量大，橡膠是容易受到高溫老化的材料，長時間處于高溫狀態(tài)下，橡膠會發(fā)生損壞、斷裂。此外，由于傳送帶上的物品放置不平衡，導(dǎo)致傳送帶向一惻傾斜，也會導(dǎo)致橡膠傳送帶與一惻的傳動軸的壓力增大，造成橡膠傳動帶局部過熱。
5、軸承檢測
軸承的過熱會直接導(dǎo)致電機(jī)故障，造成生產(chǎn)線的突然中斷，但軸承工作時運(yùn)轉(zhuǎn)速度很快，無法使用接觸式溫度計，紅外熱像儀通過非接觸手段，可對軸承的溫度進(jìn)行檢測，及時發(fā)現(xiàn)軸承過熱故障，保證正常的生產(chǎn)。
所有旋轉(zhuǎn)設(shè)備都在系統(tǒng)的摩擦點(diǎn)（即軸承）處產(chǎn)生熱量。潤滑可降低摩擦，因而可減少并在不同程度上（取決于潤滑類型）將熱量散發(fā)。通過熱成像方法，我們可以在揭示軸承狀況時，形象地觀察到這一過程。當(dāng)熱圖像指示出有過熱的軸承時，我們應(yīng)該做出一個維護(hù)決定，將軸承更換或者潤滑。
6、紅外熱成像技術(shù)在設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用-管道泄漏檢測
對管道進(jìn)行溫度檢測一般有以下應(yīng)用：
l 管道堵塞，由于堵塞部位和其他部位熱容量不同導(dǎo)致溫差，這些溫差傳遞到管線外殼，就可以使用紅外熱像儀在管道外部拍攝到故障。
l 管道內(nèi)壁受磨損或是腐蝕導(dǎo)致減薄，其溫度會比正常部位溫度偏高，從而可以檢測出故障。
l 管道由于局部溫度波動較大導(dǎo)致材料熱疲勞造成裂紋、泄漏，故障處會滲漏管道內(nèi)介質(zhì)，如果管道內(nèi)介質(zhì)為低溫介質(zhì)（如氨氣）或是高溫介質(zhì)時，管道滲漏介質(zhì)與管道外壁溫差不同，可使用紅外熱像儀拍攝到故障。
l 管道保溫脫落，其脫落處溫度偏大，可在熱像圖中清晰顯示。熱像儀還可檢測出管道溫度，作為保溫是否達(dá)到規(guī)定效果的判斷依據(jù)。
7、三相不平衡、過載、諧波檢測
過載就是負(fù)荷過大，超過了設(shè)備本身的額定負(fù)載，產(chǎn)生的現(xiàn)象是電流過大，用電設(shè)備發(fā)熱，線路長期過載會降低線路絕緣水平，甚至燒毀設(shè)備或線路；
三相不平衡：是指在電力系統(tǒng)中三相電流（或電壓）幅值不一致，且幅值差超過規(guī)定范圍。變壓器內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流(及過熱),并可使電動機(jī)的效率降低。
電力系統(tǒng)中有非線性（時變或時不變）負(fù)載時，即使電源都以工頻50HZ供電，當(dāng)工頻電壓或電流作用于非線性負(fù)載時，就會產(chǎn)生不同于工頻的其它頻率的正弦電壓或電流，這些不同于工頻頻率的正弦電壓或電流，用傅氏級數(shù)展開，就是人們稱的電力諧波。諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備燒毀。諧波還會引起繼電保護(hù)和自動裝置誤動作，使電能計量出現(xiàn)混亂。對于電力系統(tǒng)外部，諧波對通信設(shè)備和電子設(shè)備會產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。
8、電氣接頭檢測
所謂電氣設(shè)備熱缺陷，通常是指通過一定手段檢測得到，由于其內(nèi)在或外在原因所造成的發(fā)熱現(xiàn)象。根據(jù)缺陷所產(chǎn)生的原因不同，我們通常歸納為以下幾類：
l 長期暴露在空氣中的部件，由于溫度濕度的影響，或表面結(jié)垢而引起的接觸不良。
l 由于外力作用所引起的部件損傷，因而使得的導(dǎo)電截面積減少而產(chǎn)生的發(fā)熱。如接頭連接不良，螺栓，墊圈未壓緊 或過緊。
l 長期運(yùn)行腐蝕氧化；大氣中的活性氣體、灰塵引起的腐蝕；元器件材質(zhì)不良，加工安裝工藝不好造成導(dǎo)體損傷；機(jī)械振動等各種原因所造成的導(dǎo)體實(shí)際截面降低。
l 負(fù)荷電流不穩(wěn)或超標(biāo)等。
l 由于電器內(nèi)部本身故障，如內(nèi)部連接部件接觸不良導(dǎo)致的電阻過大。
我們知道，發(fā)熱功率（P）與接觸電阻（R）、通過電流（I）的平方成正比。正常時，這些連接處（部位）的電阻在允許范圍，通過額定工作電流后發(fā)熱也在設(shè)計允許值以內(nèi)，所以不會影響設(shè)備的安全運(yùn)行。由于以上因素使接觸電阻異常，電流通過時發(fā)熱功率增大，而且通電時間越長、電流越大，會產(chǎn)生異常發(fā)熱，使溫升異常增加，就會產(chǎn)生缺陷。
9、紅外熱成像技術(shù)在設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用-鐵路運(yùn)輸檢測
l 電力機(jī)車檢測
電力機(jī)車內(nèi)部有大量的電力設(shè)備，其運(yùn)行時會產(chǎn)生很大的熱量，同時由于連接件松動、設(shè)備問題等原因?qū)⒃斐蓹C(jī)車故障，嚴(yán)重時會導(dǎo)致事故的發(fā)生，紅外熱像儀可以在機(jī)車停車間隙進(jìn)行巡檢，及時發(fā)現(xiàn)機(jī)車內(nèi)部的設(shè)備隱患，避免事故的發(fā)生。
電力機(jī)車內(nèi)部涉及到紅外熱像儀檢測的部件主要有：主變壓器、調(diào)壓開關(guān)、變流裝置、牽引電動機(jī)、電子控制柜、制動電阻柜等。
l 輪軸檢測
目前，隨著車速的提高，輪軸溫升的問題愈發(fā)重要。這就需要加強(qiáng)對輪軸溫升的監(jiān)控。當(dāng)輪軸的溫度高于環(huán)境溫度40℃以上的，就必須立即更換，否則會損害軸承強(qiáng)度及剎車片性能，導(dǎo)致事故，所以當(dāng)列車進(jìn)站后就需要進(jìn)行輪軸的檢測，每次發(fā)現(xiàn)的溫度過高情況都需要進(jìn)行記錄并做標(biāo)記（最高溫度的輪軸的位置也需要記錄）。
火車的輪軸安裝不當(dāng)和超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時，與軸瓦摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱量，嚴(yán)重時會使整個車軸發(fā)熱變紅，最后發(fā)生車軸斷裂，造成翻車事故，紅外熱像儀可以通過非接觸測量來及時發(fā)現(xiàn)過熱的輪軸，避免因輪軸溫度過高發(fā)生行車事故。
10、蒸汽系統(tǒng)檢測
在蒸汽系統(tǒng)中，熱分布的異常通常意味著浪費(fèi)和潛在故障。溫度異常意味著阻塞，鍋爐的微小孔洞，零部件的失效或者其他常見問題,根據(jù)美國能源部的《蒸汽閥門性能評估報告》（Steam traps performance Assessment），離開鍋爐后的20%的熱量都在經(jīng)過閥門時損耗掉了。任何上述問題都極大的降低了蒸汽機(jī)的能源利用效率，導(dǎo)致浪費(fèi)，甚至是災(zāi)難性的停機(jī)。紅外熱成像通常是蒸汽機(jī)故障檢測和預(yù)防的有力工具，可以迅速精確的對設(shè)備故障定位，在微小問題變得嚴(yán)重之前發(fā)現(xiàn)和控制，極大的提高運(yùn)行的安全性和可靠性，既保證了安全生產(chǎn)，又提高了效率。
11、石化行業(yè)設(shè)備
石油化工業(yè)是高度自動化的生產(chǎn)系統(tǒng)，大量使用了壓力容器和管道，且經(jīng)常工作在高壓和易腐蝕的環(huán)境下，同時由于工作流程長、不間斷的特點(diǎn)，使得一些關(guān)鍵設(shè)備和重點(diǎn)設(shè)備長期工作在一種較危險的狀態(tài)下，特別是當(dāng)設(shè)備的工作狀態(tài)不佳或工作溫度超過正常工作溫度時極易發(fā)生事故。為此將國外已經(jīng)廣泛采用的狀態(tài)檢修技術(shù)用于國內(nèi)石油化工行業(yè)，必將促進(jìn)整個行業(yè)在設(shè)備維護(hù)、安全生產(chǎn)、節(jié)能降耗方面的技術(shù)進(jìn)步。
另外，石化工業(yè)中有許多關(guān)鍵設(shè)備是需要加熱的，設(shè)備的溫度分布與其保溫效果有著必然的聯(lián)系。若保溫層損壞將會加大散熱損失，增加能源消耗。重者可能導(dǎo)致事故而使整個工廠停產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。采用紅外熱像儀檢測不但可以提早發(fā)現(xiàn)事故隱患，還可以用于保溫效果的分析和評估。例如，某焦炭塔經(jīng)過紅外熱像檢測后，對保溫層進(jìn)行了改造，使平均壁溫由原來的75.2攝氏度降到了65.2攝氏度，僅每年的散熱損失就減少了65KW，相當(dāng)于每年節(jié)約了標(biāo)準(zhǔn)油41.5噸，效果非常明顯。
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