紅外熱成像技術在卷煙設備上的應用

張偉峰

【摘 要】 近幾年來，我國大力推廣紅外熱成像技術的應用，在大量的實踐工作和紅外檢測實例中，我們不斷地對設備熱缺陷的特征進行研究探討。把紅外熱成像技術引入煙草行業，利用紅外熱成像的非接觸測溫技術，根據被測物溫度變化快速查找設備異常部位，為排除部分電氣和機械故障提供依據。

【關鍵詞】 紅外線 ?紅外測溫儀 ?紅外熱成像儀 ?高分子輸送鏈帶 ?空氣加熱器

1 紅外熱成像原理及儀器

1.1 紅外線原理

紅外線輻射是自然界存在的一種最為廣泛的電磁波輻射[1]，是一種人眼看不見的“熱線”，紅外線的波長為0.76～100μm。它是基于任何物體在常規環境下都會產生自身的分子和原子無規則的運動，并不停地輻射出熱紅外能量，分子和原子的運動愈劇烈，輻射的能量愈大，反之，輻射的能量愈小。物體的紅外輻射特性是輻射能量的大小及其按波長的分布與它的表面溫度有著十分密切的關系。

1.2 紅外線檢測儀器

利用物體的紅外輻射特性，人們研制了紅外線檢測儀器，目前常見的紅外測溫系統有紅外測溫儀和紅外成熱像儀兩種。紅外測溫儀：能夠以非直接接觸方式，檢測被測區域的溫度值;紅外熱像儀：根據對被測物體的紅外線進行掃描，經處理、轉換或標準視頻信號通過電視屏或監測器顯示紅外熱像圖。

自2010年7月以來，河南中煙工業有限責任公司新鄭卷煙廠開展設備狀態監控以來，引入了紅外測溫儀和紅外成熱像儀在卷煙設備上的進行應用嘗試，用于探索設備的預知性維修和故障診斷。

2 紅外熱成像儀在卷煙設備上的應用

2.1 紅外熱成像儀診斷條煙輸送系統機械摩擦故障

條煙輸送系統的鏈帶由高分子物質制成，逐節鏈接，首尾相接成環形，由動力頭帶動在固定的滑道上滑行，帶動條煙遠距離傳送至裝封箱機[2]。隨著長時間的使用和高分子鏈帶的特性，運行中吸附大量灰塵，鏈帶運行受到摩擦力越來越大，運行越來越不平穩，經常出現間歇性抽動，嚴重時鏈帶被拉斷。受輸送距離和安裝位置影響，使用傳統的目視、手摸等方法查找某一條鏈帶受到摩擦力大和受力點難度很大，費時費力，且事倍功半。

用手持紅外熱像儀站在條輸送鏈帶下方進行觀察檢測，根據溫度分布，能夠快速找出受力最大的輸送鏈帶，進而可以快捷找出該鏈帶的具體摩擦受力點。與傳統的手摸、眼看的方法相比，效率提高幾十倍，而且可以拍照存檔供以后分析對比。

2.2 紅外熱成像技術檢測條輸送鏈帶案例

2010年12月26日維修工在日常點檢中發現條輸送動力頭電機電流從平時5.2A上升到6.3A，電機輸出轉矩從80%上升到106%。設備點檢員使用紅外熱成像儀對條輸送鏈帶進行紅外拍照。相同環溫，相同傳輸距離，溫度應趨于一致。從圖中可以看出第2條和第5條鏈帶溫度異常。周日檢修時維修工卸下鏈帶檢查，發現多處破損、斷裂，還有一部分滑道損壞。更換后6條鏈帶溫度趨于一致，動力頭電機電流、轉矩恢復正常。

2.3 紅外熱成像技術診斷軌道小車送絲系統電氣故障

新鄭煙廠卷包車間98年引進瑞士軌道小車系統，2012年底臨近生產旺季卻故障頻出，故障現象：小車在運行中突然停止前進，復位后又能繼續運行，嚴重時所有的小車全部停止運行。機電維修工逐輛排查小車，檢查空中軌道沒有發現問題所在，小車仍然不時罷工。

使用紅外成像儀對設備故障進行檢查[3]，發現兩個并聯48V變壓器鐵芯和線圈處溫度相差近10度。一樣的環境溫度，相同的型號一樣的功率而且并聯，溫度差異不應大于2至3度。在現場用手持式智能點檢儀的紅外點測溫功能對48V電源逐一檢測，發現其中一個48V電源輸出端子兩側電纜線溫差11度。按照DL/T664標準的有關規定[4]，理想狀態下端子兩側導線溫度不應超過5度，因此診斷為端子接觸不良，致使小車供電電壓不穩定出現故障。端子重新固定后故障排除，小車運行正常。

2.4 紅外熱成像技術發現滾筒薄板式烘絲機空氣加熱器缺陷

制絲車間點檢員2013年6月在對滾筒薄板式烘絲機空氣加熱器做紅外熱成像檢測時，發現熱成像圖片出現異常，其中從上數第五和第六根加熱管溫度顯示為46.4℃，較其它管道（正常管道為125℃）低80℃左右。點檢員從歷史熱成像圖片前后對比判定：此現象為加熱管腐蝕出現沙眼所致。加熱管出現漏點后，蒸汽從漏點溢出，導致蒸汽泄漏及加熱器管路溫度不足。維修人員臨時將腐蝕的一組熱交換器進氣法蘭用盲板臨時切斷，待備件位后及時進行更換。

3 紅外熱成像技術在卷煙設備上應用的技巧

通過不斷摸索，使用紅外熱像儀成功檢測出變壓器、電機、風機、變頻器、軸承、三相電纜接頭、母線排、空氣加熱管、空氣開關等零部件的故障點，并總結出一些卷煙機械紅外測溫技巧和要點：

3.1 測溫條件及方法

在安全的條件下盡可能接近被測物體，如果測溫儀遠離目標，而目標又小，應選擇高分辨率的測溫儀;測溫時，被測目標應大于測溫儀的視場，否則測量有誤差;任何情況下，偏離入射角不得超過 30 度否則出現測量誤差;正確輸入環境溫度和被測物體發射率。

3.2 熱紅外診斷方法

同類設備采用熱像圖分析法在正常狀態下的熱像圖的差異來判斷設備是否正常;同一設備采用檔案分析法根據不同檢測周期的溫度數據，找出設備致熱參數的變化趨勢和變化速率，以判斷設備是否正常。

4 結論

實踐證明，紅外熱成像技術可以廣泛應用于卷煙設備的精密點檢和故障診斷上，在工作效率大大提高的同時，避免了檢測中的盲目性、隨機性和偶然性，為預知性維修提供依據，今后在煙草加工設備的應用前景會越來越廣闊。

參考文獻：

[1]紀紅.紅外線技術基礎與應用[M].北京：科學技術出版社，1979.

[2]何權.條煙輸送系統的優化改進[J].煙草科技，2012（10）.

[3]陳曉東.紅外熱成像診斷技術的應用[J].甘肅科技，2010（11）.

[4]DL/T664-199帶電設備紅外診斷技術應用導則，2010.