便攜式熱成像儀在電氣設備預知性維修中的應用研究

李維軍，劉紅濤

（上海寶冶能源環境工程公司，上海 200941）

電氣設備屬于生產設備動力供應的動脈，具有重要的作用。如果電氣設備出現故障，不僅會導致生產系統停產，還會導致生產工藝設備癱瘓，從而造成較大的經濟損失。冶金電氣設備故障中，接觸點發熱導致出現的絕緣老化故障機率較高。所以，就要對電氣設備發熱進行預防，此方面也是工程技術人員的主要防范內容，還是冶金電氣設備維護中的主要內容。電氣設備溫度的監測，目前使用可實時顯示被測設備熱成像，結合有溫度分析軟件智能化的儀器，從而提高冶金電器設備狀態檢測及故障診斷的直觀性、方便性及精準性。

1 便攜式熱成像儀的概念及使用

熱成像儀技術就是通過不可見紅外線輻射能量，從而合理轉化成為溫度圖像，其中不同溫度使用不同顏色進行表達。便攜式熱成像儀從上世紀70年代開始，通過多年的發展及進步，已經逐漸被廣泛應用到軍事領域、民用領域中。在科學技術不斷發展的過程中，儀器成本得到了有效的降低，并且應用領域也逐漸廣泛，比如超聲波、射線、磁粉、渦流及滲透等技術。熱成像儀技術的主要特點為：可以不使用技術實現遠距離檢測，具有一定的安全性；檢測具有實時性、便捷性及全面性的特點；能夠使檢測結果成為二維熱圖像；能夠對運動、強磁及具備腐蝕性的物體進行檢測。便攜式熱成像儀實際上就是使用非接觸方式對紅外能量進行檢測，并且將其轉化成為電信號，以此使熱圖像及溫度值在顯示器中展現，實現溫度數據的合理計算。熱成像儀能夠將測量的熱像實現精確化，不僅便于熱圖像的檢測及觀察，還能夠有效識別故障發熱區域并且對其進行分析，以此使其精準度得到進一步的提高。設備預知性維護指的是以設備運轉狀態為基礎的維修方式及管理理念，要求紅外成像、振動監視、潤滑油分析等多種技術進行支持。利用相應的技術手段得到關鍵的生產系統實時運轉情況，并且以實際數據根據計劃對維修活動進行合理安排，將生產過程中無法計劃的全部機械設備、電氣設備停機降低到最低的程度，并且確保維修之后的設備為正常運行狀態，還能夠在設備故障嚴重之前對其進行識別及判斷。假如早期對設備隱患進行檢測及維修，從而實現設備使用過程中的最佳狀態，以此使維護成本得到降低。

2 便攜式熱成像儀在電氣設備預知性維修中的應用

使用美國公司所生產的Fluke Ti20便攜式熱成像儀，其能夠精準的獲得遠距離目標輻射及熱圖像。設備點檢人員使用Ti20便攜式熱成像儀檢測電磁站中的電氣設備，并且制定檢測標準：＜75℃，每天檢測一次，觀察運行；75～100℃，每天檢測兩次，重點進行監視。＞100℃每天檢測三次，并且以溫度實際的變化情況和生產工藝確定是否要停電檢修。圖1為檢測的流程。電磁站設備對主要檢測點進行動態的檢測，主要檢測點包括接線部位、開關觸頭、低壓電磁柜中的電氣部件連接部位和電纜結構。在應用一段時間之后，Ti20便攜式熱成像儀在檢測過程中及時發現了大量電氣設備隱患，有效實現了電氣設備狀態檢測和預知性的維修。

2.1 設備電氣系統的檢測

將Ti20便攜式熱成像儀應用到電機控制中心及電氣柜中實現定期的檢查，包括負載失衡、連接松動、阻抗提高和腐蝕等問題，熱成像儀都能夠利用可見光及紅外圖像精準定位，從而有效實現及時的維修，避免因為過熱導致出現連接件熔斷等問題，還能夠避免出現火災等情況。中低壓設備一般的熱成像儀診斷包括連接件腐蝕、電阻高、內部斷路器故障、內部保險絲損壞、內部缺陷及連接不良等。

2.2 電機與機械系統的檢測

圖1 檢測的流程

電機失衡或者失準都會提高溫度，電機電刷觸電磨損及電樞短路故障發生之前會出現大量的熱，熱成像儀技術能夠給出具體的信息，包括常見的泵過載、電機過熱、軸承溫度較高、電機軸過熱等。如果機械部件受到磨損或者效率降低的時候，系統中所釋放的熱量就會增加，以此增加振動，提高傳動機構的溫度。根據線溫分布、熱性圖等功能，能夠將存在的問題進行全面的展現，以此有效保證機械系統的正常運行。

2.3 其他設備

熱成像儀的其他檢測主要包括熱處理、冶金等高溫設備隔熱破損檢測過程，比如爐中的熱點或者耐火材料的絕緣受損等；研發電路時候出現的元器件過熱、電路板熱分布的情況等方面測試；鋰電池、LED、太陽能等全新的能源在能量及產品控制過程中溫度的存儲檢測；熱力管道、屋頂等保溫性能質量檢測過程。

2.4 應用案例

焦化廠回收車間電源開關熱成像檢測之后的溫度曲線詳見圖2，其中三個曲線縫制為電源開關三相溫度，電源B相的溫度高于其他兩項，三相溫度不均勻。另外，利用熱層像圖能夠對高溫區域中具有的電源進線端端子連接的地方進行有效的判斷，其他部分的溫度都正常。所以表示電源B相進線接線端子具有安全隱患。因為設備不能夠立即停止，所以設備維護人員要對其使用重點監護。

圖2 焦化廠回收車間電源開關熱成像檢測之后的溫度曲線

3 結語

通過本文研究表示，便攜式熱成像儀應用到電氣設備預知性維修過程中具有重要的作用，能夠有效提高設備故障的檢測效率，避免出現重大設備安全事故，降低事故。將便攜式熱成像儀應用到各領域中，能夠為電氣設備發展提供依據及保證。