紅外成像技術在現代化電廠的應用

柳 斌

(陜西省咸陽市大唐渭河熱電廠，陜西 咸陽 712085)

1 紅外成像原理概述

在自然界中，任何高于絕對溫度(-273℃)的物體都是紅外輻射源，具有輻射現象，紅外成像就是測量通過物體的熱量和熱流的傳遞，當物體內部存在裂縫或其它缺陷時，它將改變物體的熱傳導，使物體表面溫度分布出現差異或不均勻變化，利用這一差異或不均勻的變化圖像，可直觀地查出物體的缺陷位置。紅外成像的測量原理是利用被測物體的小連續性缺陷對熱傳導性能的影響，進而反映在物體表面溫度的差別上，導致物體表面紅外輻射能力發生差異，檢測出這種差異，就可以推斷物體內部是否存在缺陷。

紅外成像具有作用距離遠、抗干擾性好、穿透煙霧能力強等優點。在軍用和民用領域都取得極為廣泛的應用。在軍事上，包括對軍事目標的搜索、觀察、探測以及識別;對遠、中、近程軍事目標的檢測、告警、預警與追蹤;紅外的精確制導;進行光電對抗等。在民用領域，在工業、醫學、消費電子，測試計量和科學研究等領域也取得了廣泛的應用。

2 紅外成像技術在我廠生產中的應用

隨著科學技術發展的日新月異，現代化電力系統對于設備的穩定運行提出了極為嚴格的要求。為了保證設備的安全平穩運行，這就要求我們的專業技術人員對設備運行的各項指標進行實時在線檢測，做到防微杜漸以確保將安全隱患扼殺在搖籃之中，這其中就包括絕緣狀況，電力數據以及溫度等各項參數的時時監控。

溫度對于電力設備，就好比體溫對于我們每一個人一樣。它的異常就好比設備在“發燒”，表明此時的設備運行狀況不良，如果不及時處理就可能造成極為嚴重的后果。可見溫度是衡量一個電力設備正常運行的重要技術指標。在如今這個科學技術日新月異的時代，傳統意義上的測溫儀器對于電力設備溫度時時監控已經難以滿足當前的需求，逐漸被高精度的紅外成像技術所取代。

鑒于紅外成像技術的日趨成熟，對于現代化電廠這樣一座自動化程度高度集中的現代化電廠來說，紅外成像已經成為了我們對電力設備溫度時時監控的一項重要參考依據。下面我就紅外成像在我廠的應用做一下說明。

2.1 紅外成像對現代化電廠的設備的適用范圍以及作用

2.1.1 對發電機本體、碳刷以及滑環進行紅外成像。發電機滑環的溫度控制監測更是重中之重。一旦滑環的溫度過高，可能導致滑環因受熱膨脹，嚴重時還會造成滑環從發電機的轉子上的脫落，釀成重大的發電機事故，因此對發電機本體、碳刷以及滑環進行紅外成像是十分必要的。

2.1.2 對重要的變壓器(主變壓器，廠用變壓器和零號啟備變)，全廠所有干式變壓器以及與GIS相連接的接頭進行紅外成像。有消息報道，電氣設備故障花樣繁多，其中的25%是由電氣連接不牢固引起的。相間不平衡，無論是正常還是超出參數范圍的，貫穿該相或者發生過載部分電路將會顯現出同樣的發熱。紅外成像可以確認各個連接頭處連接是否松動。對于同一設備的A、B、C三相接頭要確保其三相溫差不大于3℃，否則在松動接頭處就可能出現由于接觸電阻增大，電流流過該處發熱量增大的情況，長時期運行就會導致設備燒壞。所以在設備大修以后，試運行期間一定要進行紅外成像以確保設備各個接頭螺絲緊固，防止因松動而造成的設備過熱最終損壞設備。

2.1.3 對全廠高壓電機的前后軸承以及本體進行紅外成像。若前后軸承的溫度超標，可能會導致軸承因溫度過高而軟化變形，最終高壓電機由于軸承變形致使電機掃堂損壞電機。

2.1.4 對全廠電纜橋架進行紅外成像。交聯電纜局部由于絕緣老化或受損會導致其溫度超標，利用紅外成像就可以快速準確的查找到故障點。

2.2 紅外成像技術與DCS系統的結合

紅外成像還可與現代化電廠的DCS系統上的重要設備的在線溫控數據進行對比，用以判斷其深入至設備內部的溫度傳感器是否良好。

2.3 紅外成像適應最佳工作環境

現代化電廠一般將紅外成像多安排在晚上進行，因為此時設備周圍的空氣溫度遠低于設備自身的溫度，這樣就能以設備周圍的空氣溫度為參考背景，利用兩者之間巨大的溫度差清晰而準確的找到設備故障點的位置。

3 紅外成像技術案例介紹

以下是某現代化電廠利用紅外成像及時發現并處理設備安全隱患的兩個實例。

2010年夏季的某個晚上，我們在對零號啟備變進行紅外成像的過程中，對高壓側B相套管末屏端成像時，清晰的看到在末屏處溫度很高。領導果斷下令在極短的時間停下啟備變，并對套管進行介質損耗試驗，試驗結果不合格。最終查出是由于B相套管末屏的接地不良，進而形成懸浮電位對套管末屏發電致使溫度上升，由于發現及時最終避免了事故擴大化。

2011年夏季某電廠按慣例對全廠重要電力設備進行紅外成像，最終我們在將所測數據與DCS數據的比較中，發現2B循環泵電機的紅外成像數據與DCS數據相差很大。于是該廠熱工人員對深入至2B循環泵電機內部的溫度傳感器進行檢測，發現傳感器損壞并快速進行了處理。由此可見，紅外成像為現代化電廠重要設備的溫度實時監控提供了雙重保險。

4 應用中存在的問題

雖然我們已經將紅外成像運用在了現代化電廠的日常生產之中。但是也有一些我們無法利用紅外成像解決的問題：當電力設備內部出現問題時，在不能拆開外蓋的情況下，我們利用紅外成像只能找出發熱的一個區域還難以精確到一個故障點之上。這將是我們下一步亟待解決的問題。

5 總結

電力系統采用紅外成像儀對電力設備進行故障檢測，實踐證明是非常有效的，也是十分必要的，熱成像儀顯示的熱圖像清晰、直觀，測得的溫度數據準確。它可以準確的判斷電力系統的許多過熱隱患，以幫助合理安排檢修，大幅度降低維修費用，保障電力系統安全運行，大大降低故障率。