紅外成像儀

紅外熱成像儀，可以以“面”的形式對(duì)目標(biāo)整體實(shí)時(shí)成像，使操作者通過(guò)屏幕顯示的圖像色彩和熱點(diǎn)追蹤顯示功能就能初步判斷發(fā)熱情況和故障部位，然后加以后續(xù)分析，從而高效率、高準(zhǔn)確率地確認(rèn)問(wèn)題所在。

使用原理

幾乎所有利用或者發(fā)射能量的物體在發(fā)生故障前都會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象。保證電氣和機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的關(guān)鍵便是對(duì)能源的有效管理。現(xiàn)在，紅外成像技術(shù)已毋庸質(zhì)疑地成為預(yù)防性維護(hù)領(lǐng)域最有效的檢測(cè)工具，它能夠在設(shè)備發(fā)生故障之前，快速、準(zhǔn)確、安全的發(fā)現(xiàn)故障。在一個(gè)電氣接點(diǎn)發(fā)生故障之前及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行維修，可以節(jié)省或避免因此造成的生產(chǎn)停工、產(chǎn)量下降、能源損耗、火災(zāi)甚至災(zāi)難性故障所帶來(lái)的高昂代價(jià)。

但是僅僅通過(guò)紅外圖像來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。事實(shí)上，一臺(tái)只能生成紅外圖像而無(wú)法測(cè)量溫度的紅外熱成像儀并不能反映電氣或者機(jī)械故障的所有情況。如果一份缺乏簡(jiǎn)單快速的檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析報(bào)告是無(wú)法準(zhǔn)確將可能引發(fā)故障的熱點(diǎn)和設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的熱點(diǎn)進(jìn)行有效區(qū)分，因此無(wú)法做出及時(shí)的維修方案

紅外熱像儀是通過(guò)非接觸探測(cè)紅外熱量，并將其轉(zhuǎn)換生成熱圖像和溫度值，進(jìn)而顯示在顯示器上，并可以對(duì)溫度值進(jìn)行計(jì)算的一種檢測(cè)設(shè)備。紅外熱像儀能夠?qū)⑻綔y(cè)到的熱量精確量化，能夠?qū)Πl(fā)熱的故障區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別和嚴(yán)格分析。紅外成像儀廣泛使用在軍事上，直升機(jī)和坦克裝甲車應(yīng)用最多，利用紅外成像攝像頭可以在夜間執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)，能夠精確打擊目標(biāo)。世界上生產(chǎn)紅外成像儀比較好的品牌有美國(guó)的FLIR(其前身是瑞典公司FLIR）和GOEZ 高斯公司,GOEZ 其產(chǎn)品可靠性能比較高。

技術(shù)應(yīng)用

GOEZ-C3是一種結(jié)構(gòu)緊湊的熱像儀可以大幅度降低夜間駕駛的危險(xiǎn)性。它能使駕駛員看得更遠(yuǎn)而清晰度比使用標(biāo)準(zhǔn)前燈時(shí)更高。駕駛員能夠探測(cè)和監(jiān)控道路上和道路附近的行人、動(dòng)物或物體,有更多時(shí)間對(duì)任何潛在危險(xiǎn)做出反應(yīng)。熱成像是一種使駕駛員視覺(jué)增強(qiáng)的有效系統(tǒng), 其視距是前燈的5倍,能明顯降低夜間駕駛風(fēng)險(xiǎn)。它能在全黑暗、煙霧、下雨和輕霧情況下產(chǎn)生清晰的圖像,而不需要任何光源就能工作。 由于采用熱像儀,駕駛員可以更快地探測(cè)和識(shí)別潛在危險(xiǎn)避免致命性事故的發(fā)生。GOEZ-C3可在全黑、煙霧、下雨和下雪情況下幫助探測(cè)和識(shí)別潛在的危險(xiǎn)。GOEZ-C3組件可集成在軍用車輛設(shè)計(jì)中,或適合于售后服務(wù)市場(chǎng)的民用車輛應(yīng)用。GOEZ-C3的圖像幀頻 為8.3 Hz （PAL）或 7.5 Hz（NTSC）。

使用方法

紅外熱像儀非常易于使用，熱成像垂手可得,操作和直觀的屏顯指南，不需專業(yè)培訓(xùn)便可進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，只需指向目標(biāo)，對(duì)準(zhǔn)焦儀器，它就會(huì)自動(dòng)調(diào)整溫度范圍來(lái)顯示清晰鮮明的圖像，一旦用戶扣動(dòng)儲(chǔ)存按鈕，便會(huì)存儲(chǔ)圖像及相關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)。 通過(guò)隨附的軟件，用戶可以隨心更改主要圖像參數(shù)，從而優(yōu)化圖像和抽取最多的細(xì)節(jié)，檢測(cè)報(bào)告根據(jù)軟件程序操作既可。

電力系統(tǒng)應(yīng)用

電力、電訊設(shè)備過(guò)熱故障預(yù)知檢測(cè)，在電力系統(tǒng)和設(shè)備維修檢查中，紅外線熱像儀證明是節(jié)約資金的診斷和預(yù)防工具。

測(cè)量電器設(shè)備，非接觸紅外線熱像儀可以從安全的距離測(cè)量一個(gè)物體的表面溫度，使其成為電器設(shè)備維修操作中不可缺少的工具。

紅外熱像儀可以有效防止設(shè)備故障和計(jì)劃外的斷電事故的發(fā)生.

下面是需要采用紅外熱像儀進(jìn)行檢查的部分設(shè)施：

a:電氣裝置：可發(fā)現(xiàn)接頭松動(dòng)或接觸不良，不平衡負(fù)荷，過(guò)載，過(guò)熱等隱患。這些隱患可能造成的潛在影響是產(chǎn)生電弧、短路、燒毀、起火。

b:變壓器：可以發(fā)現(xiàn)的隱患有接頭松動(dòng)，套管過(guò)熱，接觸不良（抽頭變換器），過(guò)載，三相負(fù)載不平衡，冷卻管堵塞不暢。空冷器件的繞組可直接用紅外熱像儀測(cè)量以查驗(yàn)過(guò)高的溫度，任何熱點(diǎn)都表明變壓器繞組的損壞。其影響為產(chǎn)生電弧、短路、燒毀、起火。

c:電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)：可以發(fā)現(xiàn)的隱患是軸承溫度過(guò)高，不平衡負(fù)載，繞組短路或開(kāi)路，碳刷、滑環(huán)和集流環(huán)發(fā)熱，過(guò)載過(guò)熱，冷卻管路堵塞。其影響為有問(wèn)題的軸承可以引起鐵芯或繞組線圈的損壞；有毛病的碳刷可以損壞滑環(huán)和集流環(huán)，進(jìn)而損壞繞組線圈。檢查發(fā)熱點(diǎn)，在出現(xiàn)的問(wèn)題導(dǎo)致設(shè)備故障之前定期維修或者更換。

電動(dòng)機(jī)線圈絕緣層——通過(guò)測(cè)量電動(dòng)機(jī)線圈絕緣層的溫度，延長(zhǎng)它的壽命。還可能引起驅(qū)動(dòng)目標(biāo)的損壞。為了保持電動(dòng)機(jī)的壽命期，檢查供電連接線和電路斷路器（或者保險(xiǎn)絲）溫度是否一致。

d:連接器：電連接部位會(huì)逐漸放松連接器，由于反復(fù)的加熱（膨脹）和冷卻（收縮）產(chǎn)生熱量、或者表面臟物、炭沉積和腐蝕。非接觸紅外熱像儀可以迅速確定表明有嚴(yán)重問(wèn)題的溫升。

電動(dòng)機(jī)軸承：

e:各相之間的測(cè)量：檢查感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、大型計(jì)算機(jī)和其它設(shè)備的電線和連接器各相之間的溫度是否相同

f:不間斷電源：確定UPS輸出濾波器上連接線的發(fā)熱點(diǎn)。一個(gè)溫度低的點(diǎn)表明可能直流濾波線路是開(kāi)路。

備用電池：檢查低壓電池以確保連接正確。與電池接頭接觸不良可能會(huì)加熱到足以燒毀電池芯棒。

g:鎮(zhèn)流器：在鎮(zhèn)流器開(kāi)始冒煙之前檢查出它的過(guò)熱。

h:公用設(shè)施：確定出連接器、電線接頭、變壓器和其他設(shè)備的熱點(diǎn)，一些型號(hào)的光學(xué)儀器范圍在60:1甚至更大，使幾乎所有的測(cè)量目標(biāo)都在測(cè)量范圍內(nèi)。

經(jīng)濟(jì)效應(yīng)對(duì)比

1：各種電氣裝置：可發(fā)現(xiàn)接頭松動(dòng)或接觸不良，不平衡負(fù)荷，過(guò)載，過(guò)熱等隱患。這些隱患可能造成的潛在影響是產(chǎn)生電弧、短路、燒毀、起火。它們的平均修理費(fèi)用為1萬(wàn)到5萬(wàn)美元；更換需要5萬(wàn)—8萬(wàn)美元，工期為幾個(gè)星期到幾個(gè)月。

2：變壓器：可以發(fā)現(xiàn)的隱患有接頭松動(dòng)，套管過(guò)熱，接觸不良（抽頭變換器），過(guò)載，三相負(fù)載不平衡，冷卻管堵塞不暢。其影響為產(chǎn)生電弧、短路、燒毀、起火。重繞需要經(jīng)費(fèi)1萬(wàn)到5萬(wàn)美元，更換為8萬(wàn)—14萬(wàn)美元，工期為幾個(gè)星期或幾個(gè)月。

3：電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)：可以發(fā)現(xiàn)的隱患是軸承溫度過(guò)高，不平衡負(fù)載，繞組短路或開(kāi)路、碳刷、滑環(huán)和集流環(huán)發(fā)熱，過(guò)載過(guò)熱，冷卻管路堵塞。其影響為有毛病的軸承可以引起鐵芯或繞組圈的損壞，有毛病的碳刷，則可以損壞滑環(huán)和集流環(huán)，進(jìn)而損壞繞組線圈。還可能引起驅(qū)動(dòng)目標(biāo)的損壞。電機(jī)重新繞組圈（5000馬力）需要5～9萬(wàn)美元，更換需用9萬(wàn)～15萬(wàn)美元，工期幾個(gè)星期到幾個(gè)月.

紅外熱像儀在電力的應(yīng)用

電力設(shè)備的故障有多種多樣，但大多數(shù)都伴有發(fā)熱的現(xiàn)象。從紅外診斷的角度看，通常分為外部故障和內(nèi)部故障。眾所周知，電力系統(tǒng)運(yùn)行中，載流導(dǎo)體會(huì)因?yàn)殡娏餍?yīng)產(chǎn)生電阻損耗，而在電能輸送的整個(gè)回路上存在數(shù)量繁多的連接件、接頭或觸頭。在理想情況下，輸電回路中的各種連接件、接頭或觸頭接觸電阻低于相連導(dǎo)體部分的電阻，那么，連接部位的損耗發(fā)熱不會(huì)高于相鄰載流導(dǎo)體的發(fā)熱，然而一旦某些連接件、接頭或觸頭因連接不良，造成接觸電阻增大，該部位就會(huì)有更多的電阻損耗和更高的溫升，從而造成局部過(guò)熱。此類通常屬外部故障。

外部故障的特點(diǎn)是：局部溫升高，易用紅外熱像儀發(fā)現(xiàn)，如不能及時(shí)處理，情況惡化快，易形成事故，造成損失。外部故障占故障比例較大。

所謂高電壓電器設(shè)備的內(nèi)部故障，主要是指封閉在固體絕緣以及設(shè)備殼體內(nèi)部的電氣回路故障和絕緣介質(zhì)劣化引起的各種故障。由于這類故障出現(xiàn)在電氣設(shè)備的內(nèi)部，因此反映的設(shè)備外表的溫升很小，通常只有幾K。檢測(cè)這種故障對(duì)檢測(cè)設(shè)備的靈敏度要求較高。

內(nèi)部故障的特點(diǎn)是：故障比例小，溫升小，危害大，對(duì)紅外檢測(cè)設(shè)備要求高。

根據(jù)相關(guān)單位提供的長(zhǎng)期實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及大量案例的綜合統(tǒng)計(jì)，電力設(shè)備外部熱缺陷一般占設(shè)備缺陷總指數(shù)的90%～93%，內(nèi)部熱缺陷僅占7%～10%左右。

在電力行業(yè)，很早就將熱像儀運(yùn)用于設(shè)備的安全檢修上，通過(guò)其對(duì)電氣設(shè)備和線路的熱缺陷進(jìn)行探測(cè)，如變壓器、套管、斷路器、刀閘、互感器、電力電容器、避雷器、電力電纜、母線、導(dǎo)線、組合電器、絕緣子串、低壓電器以及具有電流、電壓致熱效應(yīng)或其他致熱效應(yīng)的設(shè)備的二次回路等，這對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理、預(yù)防重大事故的發(fā)生可以起到非常關(guān)鍵而有效的作用。

所謂電氣設(shè)備熱缺陷，通常是指通過(guò)一定手段檢測(cè)得到，由于其內(nèi)在或外在原因所造成的的發(fā)熱現(xiàn)象。

根據(jù)缺陷所產(chǎn)生的原因不同，我們通常歸納為3 種：一種是長(zhǎng)期暴露在空氣中的部件，由于溫度濕度的影響，或表面結(jié)垢而引起的接觸不良，或由于外力作用所引起的部件損傷，因而使得的導(dǎo)電截面積減少而產(chǎn)生的發(fā)熱。如接頭連接不良，螺栓，墊圈未壓緊；長(zhǎng)期運(yùn)行腐蝕氧化；大氣中的活性氣體、灰塵引起的腐蝕；元器件材質(zhì)不良，加工安裝工藝不好造成導(dǎo)體損傷；機(jī)械振動(dòng)等各種原因所造成的導(dǎo)體實(shí)際截面降低；負(fù)荷電流不穩(wěn)或超標(biāo)等。

另一類是由于電器內(nèi)部本身故障，如內(nèi)部連接部件接觸不良導(dǎo)致的電阻過(guò)大；絕緣材料老化、開(kāi)裂、脫落；內(nèi)部元件受潮，元?dú)饧p耗增大；冷卻介質(zhì)管路阻塞等等。

對(duì)于那些可以直接觀察到的設(shè)備及元?dú)饧t外熱像儀都能夠發(fā)現(xiàn)所有連接點(diǎn)的熱隱患。對(duì)于那些由于被遮擋而無(wú)法直接看到的部分，則可以根據(jù)其熱量傳遞到外面部件上的情況加以分析，從而得出結(jié)論。由于現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況千變?nèi)f化，即便你通過(guò)熱像儀得到了一張有熱點(diǎn)的圖片，要想作出一個(gè)精確的判斷，可能會(huì)受許多因素的影響。如當(dāng)前的溫度，風(fēng)量，負(fù)荷等情況。我們可以根據(jù)不同的特點(diǎn)，作相關(guān)的分析，作出相應(yīng)的判斷如：

為保證電力生產(chǎn)安全高效運(yùn)行，對(duì)電力設(shè)備狀態(tài)檢修提出了更高的要求。由于狀態(tài)檢修主要依賴于對(duì)運(yùn)行中設(shè)備的狀態(tài)檢測(cè)以及在線監(jiān)測(cè)手段，所以，電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)和在線監(jiān)測(cè)在電力安全生產(chǎn)中始終起著重要的作用。紅外成像技術(shù)作為一門新技術(shù)，在電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)中有著無(wú)比的優(yōu)越性。紅外成像是以設(shè)備的熱狀態(tài)分布為依據(jù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好與否進(jìn)行診斷，它具有不停運(yùn)、不接觸、遠(yuǎn)距離、快速、直觀地對(duì)設(shè)備的熱狀態(tài)進(jìn)行成像。由于設(shè)備的熱像圖是設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下熱狀態(tài)及其溫度分布的真實(shí)描寫，而電力設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下的熱分布正常與否是判斷設(shè)備狀態(tài)良好與否的一個(gè)重要特征，因而。采用紅外成像技術(shù)可以通過(guò)對(duì)設(shè)備熱像圖的分析來(lái)診斷設(shè)備的狀態(tài)及其隱患缺陷。

采用紅外成像技術(shù)可開(kāi)展以下電力設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷工作。

● 高壓電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)與內(nèi)、外中心故障診斷：

● 各類導(dǎo)電接頭、線夾、接線樁頭氧化腐蝕以及連接不良缺陷；

● 各類高壓開(kāi)關(guān)內(nèi)中心觸頭接觸不良缺陷；

● 隔離刀閘刀口與觸片以及轉(zhuǎn)動(dòng)帽與球頭結(jié)合 不良缺陷；

● 各類CT一次內(nèi)中心及外中心連接不良缺陷、本體及油絕緣不良缺陷以及內(nèi)中心鐵芯、線圈異常不良過(guò)熱陷；

● 各類PT絕緣不良缺陷、缺油以及內(nèi)中心鐵芯、線圈異常不良過(guò)熱缺陷；

● 各類電容器過(guò)熱、耦合電容器油絕緣不良和缺油（低油位）缺陷；

● 各類避雷器內(nèi)中心受潮缺陷、內(nèi)中心元件老化或非線性特性異變?nèi)毕荩?/p>

● 各類絕緣瓷瓶表面污穢缺陷，零值絕緣子檢測(cè)，劣化瓷瓶檢測(cè)；

● 發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)、電刷與集電環(huán)接觸狀態(tài)檢測(cè)、內(nèi)中心過(guò)熱檢測(cè)；

● 電力變壓器箱體異常過(guò)熱，渦流過(guò)熱，高、低壓套管上、下兩端連接不良以及充油套管缺油（低油位）缺陷；

● 各類電動(dòng)機(jī)軸瓦接觸不良以及本體內(nèi)、外中心異常過(guò)熱。