谷亞岐 嚴(yán)榮強(qiáng) 伍 芬 張俊華

（萬華化學(xué)（寧波）有限公司設(shè)備部 浙江寧波）

預(yù)防性及預(yù)測性維修作為一種新興的維修方式，相對修復(fù)性維修，有著更多的優(yōu)點(diǎn)和更強(qiáng)的發(fā)展勢頭。發(fā)熱常常是設(shè)備損壞或功能故障的早期征兆，這使它成為在預(yù)防性維修計(jì)劃中監(jiān)視的一個關(guān)鍵性能參數(shù)。進(jìn)行紅外熱像預(yù)測性維護(hù)的技術(shù)人員定期對關(guān)鍵設(shè)備的溫度進(jìn)行檢查，從而可以隨時間跟蹤設(shè)備的運(yùn)行狀況，并快速發(fā)現(xiàn)異常讀數(shù)以便進(jìn)一步檢查。

電氣專業(yè)可通過紅外熱像技術(shù)對電氣設(shè)備預(yù)防性監(jiān)測，了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，針對其出現(xiàn)的隱患，進(jìn)行有計(jì)劃的維修，確保電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

一、紅外熱成像

1.紅外熱成像技術(shù)及優(yōu)點(diǎn)

熱成像技術(shù)是利用熱感應(yīng)照相機(jī)的紅外線成像技術(shù)。熱感應(yīng)照相機(jī)可生成熱而不是光的圖像，它可以測量紅外（IR）能量，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的溫度圖像。采用紅外技術(shù)快速測量物體表面溫度，這種儀表不接觸物體就可以快速顯示溫度讀數(shù)，可安全測量高溫、危險或難接觸表面，而不會污染或損壞待測對象。

2.紅外熱像儀工作原理

物體因?yàn)榘l(fā)熱，會散發(fā)人肉眼看不到的輻射線，輻射線通過熱成像儀的鏡頭射到光柵上，光柵后面的探測器就是從光柵上面采集信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)換，就會在顯示屏上面顯示我們拍攝到的物體表面的溫度，見圖1。將拍攝到的圖片經(jīng)過相應(yīng)的圖片處理軟件進(jìn)行處理后，就可以得到設(shè)備任意部位的溫度，通過進(jìn)行溫度的分析，可以了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

圖1 紅外熱像儀工作原理

二、紅外熱成像主要的檢測方法

1.表面溫度判斷法

通過對設(shè)備的表面進(jìn)行采集資料，對采集的資料進(jìn)行分析后，對照相關(guān)規(guī)定，凡溫度（溫升）超過標(biāo)準(zhǔn)者可根據(jù)設(shè)備溫度超標(biāo)的程度、設(shè)備的重要性及設(shè)備承受機(jī)械應(yīng)力的大小來確定設(shè)備缺陷的性質(zhì)。此種方法主觀決定性太強(qiáng)，判斷缺乏可靠性，往往引起誤判。

2.溫差判斷法

相對溫差法，顧名思義及時根據(jù)相對溫差判定的方法。相對溫差即兩個對應(yīng)測點(diǎn)之間的溫差與其中較熱點(diǎn)的溫升之比的百分?jǐn)?shù)。

3.同類比較法

同類比較法即是在同型號同廠家的設(shè)備之間比較。同類分析法可分為電流致熱型設(shè)備及電壓致熱型設(shè)備比較。在同一電氣回路中，當(dāng)三相電流對稱和三相（或兩相）設(shè)備相同時，比較三相（或兩相）電流致熱型（如電流互感器）設(shè)備對應(yīng)部位的溫升值，可判斷設(shè)備是否正常。一般情況下，當(dāng)同類溫差超過允許溫升值的30%時，應(yīng)定為重大缺陷。當(dāng)三相電壓不對稱時應(yīng)考慮工作電壓的影響。

圖2 檢測電機(jī)發(fā)熱部位

4.熱譜圖分析法

熱譜圖分析法是根據(jù)同類設(shè)備在正常狀態(tài)和異常狀態(tài)下的熱譜圖的差異來判斷設(shè)備是否正常。

5.檔案分析法

圖3 變壓器運(yùn)行狀態(tài)

檔案分析法則是分析同一設(shè)備在不同時期的檢測數(shù)據(jù)（例如溫升、相對溫差和熱譜圖），找出設(shè)備致熱參數(shù)的變化趨勢和變化速率，以判斷設(shè)備是否正常。

三、紅外熱像在電氣設(shè)備應(yīng)用實(shí)例

1.電機(jī)中的應(yīng)用

電機(jī)的部件較多，發(fā)生故障的部位及原因也較多，由于接線端子連接松脫、接線端子氧化腐蝕、發(fā)生接線端子過熱，則需要通過重新連接或更換接線端子。內(nèi)部鐵芯、繞組因絕緣層老化或損壞導(dǎo)致短路，電機(jī)外殼溫度局部分布溫度過高，如果外殼整體溫度過高，則一般由散熱不良引起，需要檢查散熱風(fēng)扇及風(fēng)道。由于潤滑不良或軸承磨損，軸承溫度過高，需采取檢查潤滑及軸承轉(zhuǎn)動聲音。通過圖2，維護(hù)人員能夠非常清晰的看到電機(jī)發(fā)熱的部位，可以結(jié)合電機(jī)的負(fù)荷、電流等運(yùn)行環(huán)境來判斷電機(jī)是否存在故障。

2.變壓器中的應(yīng)用

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。通過拍攝的圖片，維護(hù)人員能夠清晰的看到變壓器冷卻循環(huán)部位的溫度、變壓器進(jìn)出線出的溫度、變壓器進(jìn)出電纜的溫度、主變的溫度等，就可以通過圖3分析出變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。

3.電容器中的應(yīng)用

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。

通過圖4紅外成像很清楚的看到了電容器體、上邊面、端子處的溫度，從而判斷出電容器是否有壞點(diǎn)，上表面是否存在漏液，端子是否松動等隱患。通過圖5，同樣可以看到電抗器器體的溫度，進(jìn)出線處的溫度，來判斷電抗器是否存在溫度過高，端子松動的隱患。

圖4 電容器體的溫度

圖5 電抗器的溫度

4.接線端子中的應(yīng)用

圖6 接線端子

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(jì)允許值以內(nèi)，所以不會影響設(shè)備的安全運(yùn)行。由于腐蝕氧化、連接不良、外力損傷使接觸電阻異常，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。從圖6中，很明顯的看到中間一相溫度異常，比其他兩相高出了20%。從而判斷出接線端子存在松動的現(xiàn)象。

圖7 電纜的溫度

5.電纜中的應(yīng)用

通過圖7維護(hù)人員能夠清楚的看到每根電纜的溫度，通過觀察期的溫度變化，是否存在異常溫度點(diǎn)，再結(jié)合其運(yùn)行的環(huán)境（環(huán)境溫度、電流大小、電纜粗細(xì)等），就可以判斷出其的運(yùn)行狀態(tài)是否良好。

四、綜述

對電氣設(shè)備而言，紅外熱像儀便是一種理想的無損檢測儀器，熱像儀可以準(zhǔn)確地檢測到電氣設(shè)備表面部分的任何一點(diǎn)的溫度并且用顏色表示其溫度分布，還可以在計(jì)算機(jī)上作詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析和儲存，從而對設(shè)備的狀態(tài)建立行之有效的健康檔案?？傊?，紅外熱像等技術(shù)對于電氣專業(yè)預(yù)防性維修很重要，預(yù)防性維修將是未來維修的改革趨勢，也是企業(yè)穩(wěn)定生產(chǎn)力的根本需要。