摘 要：隨著技術(shù)的不斷進步，各行各業(yè)的電氣設(shè)備、電子元件不斷增多，例如，變壓器、斷路器、電動機、互感器、半導(dǎo)體器件等，很多設(shè)備、器件都需要運行在環(huán)境比較復(fù)雜的情況下，會受到多方面因素影響出現(xiàn)一定的溫升，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)局部過熱，如果不能及時發(fā)現(xiàn)，就會給設(shè)備帶來很大影響，甚至損壞設(shè)備，影響工作正常開展，從而造成經(jīng)濟，甚至人身傷亡。因此，就需要不斷研究新的技術(shù)，來檢測設(shè)備的溫度，從而有效地降低安全隱患，提高安全性，達到預(yù)知性維修的目的。文章主要研究了便攜式熱成像儀在電氣設(shè)備預(yù)知性維修中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：便攜式；熱成像儀；電氣設(shè)備；預(yù)知性維修

電氣設(shè)備是現(xiàn)代生產(chǎn)的源動力，其運行的安全性和可靠性是各項生產(chǎn)活動的最基本保障。一旦電氣設(shè)備出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致設(shè)備停機，既造成經(jīng)濟上的損失，又可能造成人身傷亡的技術(shù)安全事故。電氣設(shè)備因絕緣老化、接觸不良等導(dǎo)致?lián)p壞前均會出現(xiàn)溫度異常的現(xiàn)象，所以，避免電氣設(shè)備出現(xiàn)發(fā)熱的問題是主要的防范目標，是維護設(shè)備的主要內(nèi)容。經(jīng)過多年的發(fā)展和研究，紅外測溫技術(shù)逐漸成為檢測電氣設(shè)備的主要方式。便攜式熱成像儀是一種新型的先進技術(shù)，對于電氣設(shè)備預(yù)知性維修具有重大作用，可以進行定量分析和溫度定性顯示，可以及時地發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備故障問題，促進電氣設(shè)備很好的實現(xiàn)預(yù)知性維修。

1 預(yù)知維護的概念

預(yù)知性維護也可以稱為預(yù)測維護，也就是說利用先進的檢測技術(shù)、預(yù)測壽命方式以及可靠性評價方式來合理地判斷設(shè)備的運行情況，辨別早期故障的癥狀，依據(jù)設(shè)備的運行現(xiàn)狀和歷史，使用系統(tǒng)工程的方式來分析和判斷，以便于可以明確設(shè)備故障情況、內(nèi)部情況以及異常的性質(zhì)，預(yù)測設(shè)備安全隱患的發(fā)展情況，提出相應(yīng)的有效解決措施，這種方式被稱為預(yù)測檢測方式，合理把這種方式得出的檢測結(jié)果歸入到維修管理中，這就是預(yù)知維護。所以，適當?shù)氖褂妙A(yù)知維護可以增加設(shè)備使用效率，明確檢測目的[1]。

2 紅外熱成像技術(shù)基本概述

紅外熱成像技術(shù)是一種利用不可見紅外線來輻射出一定的能量，從而合理地轉(zhuǎn)化為溫度圖像，不同的溫度利用不同顏色來合理表示。上世紀七十年代開始出現(xiàn)，經(jīng)過這么多年的發(fā)展和進步，逐漸從軍用領(lǐng)域發(fā)展到民用方面，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，大大降低了儀器的成本，應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣泛，已經(jīng)成為五大常規(guī)檢測方式之后，使用最多的檢測技術(shù)，例如，射線、超聲波、磁粉、滲透以及渦流等五大技術(shù)，紅外熱成像技術(shù)主要有以下幾方面特點：一是，可以進行遠距離檢測，不需要一定的技術(shù)，比較安全；二是，檢測便捷、實時以及全面；三是，具有直觀的檢測結(jié)果形成二維熱圖像；四是，可以檢測強磁、運動以及腐蝕性中的物體。紅外熱成像儀實際上是利用非接觸方式來檢測紅外能量，并且適當?shù)霓D(zhuǎn)化為電信號，從而可以把形成的溫度值和熱圖像顯示在顯示器上，合理地對得到的溫度數(shù)據(jù)進行一定計算的檢測設(shè)備。紅外熱成像儀可以在一定程度上把測量的熱量進行精確化，不僅可以方便于檢測和觀察熱圖像，還可以對出現(xiàn)故障發(fā)熱的區(qū)域進行一定的識別和分析，從而提高精確度[2]。

3 熱成像儀在電氣設(shè)備預(yù)知性維護中的作用

設(shè)備預(yù)知性維修實際上就是一種在設(shè)備穩(wěn)定運行的情況下維修和管理設(shè)備的方式，需要一定的技術(shù)支持，包括分析潤滑油、紅外成像、振動監(jiān)視以及其他非破壞性設(shè)備技術(shù)。利用相應(yīng)的技術(shù)方式來得到一定的設(shè)備系統(tǒng)運行情況，依據(jù)實際的具體情況來對維修工作進行安排。盡可能降低設(shè)備在使用生產(chǎn)過程中計劃之外的機械設(shè)備和電氣設(shè)備的停機情況。在設(shè)備出現(xiàn)嚴重的安全隱患之前就能進行相應(yīng)的判斷和識別。如果可以及時地檢測出設(shè)備的故障，就可以最大程度降低設(shè)備故障的發(fā)生，保證做到設(shè)備利益最大化，從而降低維護設(shè)備的成本。熱成像儀在電氣設(shè)備預(yù)知性維修中，是利用物體可以發(fā)射一定的紅外輻射的特點，非接觸的方式來測量設(shè)備的溫度，利用二維圖像記錄相應(yīng)的設(shè)備以及部分零件的運行情況和溫度狀況，相關(guān)操作人員可以比較、測量以及檢查設(shè)備線路中的一切熱情況，不需要停止設(shè)備運行。如果測量出來的設(shè)備示數(shù)與之前記錄的不一樣，需要利用其他設(shè)備進行維護，從而明確出現(xiàn)誤差的原因，找到解決問題的方式。合理地把紅外線技術(shù)與別的技術(shù)測量出來的信息進行聯(lián)系，就可以得到一種具有綜合數(shù)據(jù)信息的報告，實時反映設(shè)備運行情況，所以，在電氣設(shè)備預(yù)知性維修的過程中熱成像儀是第一道防線[3]。

4 便攜式熱成像儀

美國Fluke公司發(fā)明生產(chǎn)的Ti20型等便攜式熱成像儀是一種方便、輕巧的非接觸式測量溫度的儀器。能夠準確、及時地測量距離比較遠的輻射讀數(shù)和熱圖像。是依據(jù)人工照相機原理設(shè)計而成的，僅僅只需要扣動扳機就能夠得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)和熱圖像，左右手都能夠進行使用。可以利用電腦下載存儲的熱圖像和數(shù)據(jù)，利用InsideIR軟件來輔助分析熱圖像。這種軟件可以用來檢測、分析以及顯示數(shù)據(jù)和熱圖像，從而能夠很好的確定設(shè)備相關(guān)的定性和定量發(fā)展趨勢。還能夠依據(jù)設(shè)備、資產(chǎn)管理等不同的實際需要，使用該軟件進行一定的數(shù)據(jù)維護。主要維護指標有：測量精度為±2，測量范圍為-10～350℃，光學(xué)分辨率為75：1，聚焦范圍為61cm～∞，目標瞄準為單束激光，環(huán)境溫度為0～50℃，設(shè)置輻射系數(shù)為0.01～1.00，液晶屏顏色質(zhì)量為256色，存儲圖像容量為50張，防護等級為IP54[4]。

5 檢測流程和標準以及案例

在利用Ti20型號熱成像儀來檢測電氣設(shè)備情況的時候，規(guī)定了一定的檢測標準為：在溫度為75℃以下的情況下，每天進行一次檢測，并且合理觀察；在溫度為75～100℃范圍內(nèi)的時候，每天檢測兩次，進行重點監(jiān)視，當溫度高于100℃的時候，每天進行三次檢測，依據(jù)實際的溫度變化情況來確定設(shè)備是否需要停電維修?；玖鞒倘鐖D1所示。

檢測電氣設(shè)備的時候，檢測接線部位、隔離開關(guān)觸頭、低壓電磁柜中電氣零件和電纜接頭，應(yīng)用一段時間以后，熱成像儀會發(fā)現(xiàn)很多存在設(shè)備隱患，從而達到了設(shè)備的電氣預(yù)知性維修的目的[5]。

案例一，在煉鋼廠的煉鋼車間利用熱成像儀來對電源刀閘進行一定的熱成像檢測，利用輔助軟件InsideIR檢測刀閘三相接點附近的溫度，并且進行合理的標記，B項接點區(qū)域標記為1，A、C項接點區(qū)域標記為2和標記3，測量標記1氛圍內(nèi)部的平均溫度為59.3℃，最高溫度為132.8℃，最低溫度為33.7℃。標記2氛圍內(nèi)的最低溫度為27℃，最高溫度為38.3℃，平均溫度為32.4℃；標記3氛圍內(nèi)最低溫度為27℃，最高溫度為40.9℃，平均溫度為32.1℃。

通過熱成像儀標記出來的溫度數(shù)據(jù)，可以很好地反映出刀閘B相的平均溫度和最高溫度明顯大于其他兩相，利用輔助軟件可以發(fā)現(xiàn)B相區(qū)域中最高溫度的部位為頭部，是重點檢測部位。在檢測過程中，發(fā)現(xiàn)一些設(shè)備隱患之后，應(yīng)該及時地通知設(shè)備運行操作人員，并且對設(shè)備進行一定的檢測和維修，從而可以找到是由于刀閘B相出現(xiàn)虛接導(dǎo)致的[6]。

案例二，圖2所示為某焦化廠電源開歐冠熱成像儀檢測之后出現(xiàn)的溫度曲線，在圖中可以發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)的三個曲線峰值實際上就是開關(guān)電源的三相溫度，發(fā)現(xiàn)B相電源溫度比其他兩項溫度明顯要高。從曲線走勢圖上可以發(fā)現(xiàn)三相溫度不均勻，B相在84.3℃左右，A、C兩相溫度在65℃左右，與此同時，可以適當使用熱成像儀來檢測高溫區(qū)域是否會存在與電源進線端附近的端子連接處異常問題，但是其他部位的溫度一般都是正常的。因此，我們可以發(fā)現(xiàn)B相電源進線端存在一定的隱患，為了能夠更加明確隱患的所在，在不能馬上停止設(shè)備運行的情況下，需要相關(guān)人員對于設(shè)備進行重點監(jiān)護。

6 應(yīng)用中的問題以及解決方式

6.1 溫度測量數(shù)據(jù)失真

原因：第一，熱成像儀與實際測量物體之間具有比較大的夾角；第二，被測設(shè)備與熱成像儀沒有最佳的物距距離；第三，熱成像儀本身具有很低的靈敏度，導(dǎo)致降低了測量準確度[7]。

解決方式：第一，在測量設(shè)備的時候，保證被測物體與熱成像儀表面之間能夠垂直，進行平移測量。第二，合理地設(shè)置物距。在進行設(shè)備測量的時候，物距D應(yīng)該充分滿足S>D/L，熱成像儀距離系數(shù)值為L，被測設(shè)備的目標直徑為S，依據(jù)熱成像儀的光學(xué)分辨率，系數(shù)為75，因此，最佳物距為1m；第三，在測量溫度的時候，如果對于誤差需求比較小，需要選擇相對靈敏度比較好的熱成像儀，從而可以適當?shù)卦黾釉O(shè)備的測量精度，此外，在關(guān)閉照明燈進行測量的時候，應(yīng)該盡可能與其他設(shè)備隔離，避免受到熱輻射影響[8]。

6.2 強烈陽光導(dǎo)致與實際溫度具有差異

原因：在進行設(shè)備測量的過程中，如果陽光直接照射到熱成像儀上，會導(dǎo)致出現(xiàn)一定數(shù)據(jù)偏差，誤差相對比較大。

解決方式：在檢測陽光照射電氣設(shè)備的時候，應(yīng)該盡可能選擇在傍晚或者早上陽光不是十分強烈的時候，也可以適當?shù)剡x擇在陰天進行設(shè)備的測量和檢測。在對設(shè)備進行檢測的時候，應(yīng)該選擇相對比較適合的測試位置，避免出現(xiàn)反射、入射以及散射太陽輻射的問題。

6.3 圖像模糊

原因：在設(shè)置熱成像儀的時候色板出現(xiàn)一定問題。

解決方式：在使用熱成像儀進行設(shè)備檢測的時候，應(yīng)該合理地把調(diào)色板設(shè)置為鐵紅或者灰度，從而保證熱成像儀可以形成清晰的圖像[9]。

7 結(jié)束語

總而言之，便攜式熱成像儀在電氣設(shè)備預(yù)知性維修中具有重大的作用，可以在一定程度上增加設(shè)備故障檢驗的效率，避免出現(xiàn)重大的設(shè)備安全事故，降低不必要事故出現(xiàn)的可能性，促進企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益的發(fā)展，不斷地把便攜式熱成像儀應(yīng)用到各個領(lǐng)域，為電氣設(shè)備的發(fā)展提供保障和依據(jù)。

參考文獻

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[2]張韶華.熱成像儀在輸變電設(shè)備測溫中的應(yīng)用與分析[J].科協(xié)論壇：下半月，2011（12）：39-40.

[3]鄧國明.電氣設(shè)備過溫紅外遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)在變電站的應(yīng)用[J].激光與紅外，2010，40（11）：1211-1214.

[4]李亞峰.紅外熱成像技術(shù)在電力工業(yè)上的應(yīng)用[C].//2010年全國輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)交流研討會論文集，2010：1019-1022.

[5]劉新業(yè)，常大定，歐陽倫多，等.紅外熱成像在電氣設(shè)備維護中的應(yīng)用[J].紅外與激光工程，2012，31（3）：220-224.

[6]王支軍.紅外熱成像技術(shù)在國華北京熱電分公司的應(yīng)用[C].//2012年度全國發(fā)電企業(yè)設(shè)備檢修技術(shù)大會論文集，2012：281-296.

作者簡介：林慶洪（1975，8-），男，云南西疇人，本科，工程師，研究方向：通訊、無線廣播。