红外热成像仪在预防性电器维修中应用

王智勇

【摘 要】长久以来，各个企业在产品的生产过程中都特别关注设备运行的不间断性、高费用停机事件发生的可能性、设备是否可靠的几大问题。为了保证设备不会因停机产生高额费用，企业为此做出了许多努力。为了确保正产过程中设备的稳定以及避免由于停车所造成的OEE损失，企业需要确保预防性维修的及时性。在电气设备的维修中，较为精准的掌握设备的相关技术情况，有效地对设备的性能进行改善，通过红外热成像仪对变电所内变压器、变频器、电缆、电容器、接线端子等重要设备进行精准的分析从而得出具体数据，再根据具体数据建立一个维修报告，对设备的故障进行有效的维修，这种情况下不仅可以使生产过程相对稳定，而且也降低了风险、降低了停车造成的OEE损失，从而大幅度的节省了维修设备的成本。

【关键词】红外热成像；预防性；电器维修

与修复性维修相比较而言，预防性、预测性维修是一种更加先进的维修方式，它的优点更多，同时它的发展势头也更强劲。举例来说，在预防性维修计划中，发热作为一个被重点监视的关键性能参数，它有预示设备损坏或是发生故障的功能，而工作人员在进行红外热成像预测性维护时，就可以检查主要设备的温度，定期跟踪设备的运行，在最早的实践发现其读数的异常从而对设备进行检查。

对电气设备预防性监测可以通过红外热像技术来实现，而电气专业是这一方面的专家，它们可以对设备的运行进行有效的监测，了解设备运行的准确状态，针对隐患进行迅速有效的维修，从而电气设备的运行更加稳定。

1 关于红外热成像的相关知识

1.1 关于红外热成像工作原理的简要说明

因为会发热，所以自然界中的物体总会散发出各种人类肉眼所无法辨识的辐射线，而热成像仪的镜头可以把这种人类肉眼不可见的辐射线射到光栅上面，这时电子显示屏上就会将所拍摄物体的温度展示出来。原因是光栅后方有一个可以采集信息的探测器，探测器会对射到光栅上的辐射线进行分析与处理，最后再转换成具体数据，供人类参考。工作时其具体位置为：物体置于镜头前方，光栅位于镜头的后方，依次是探测器与红外热图。一般情况下，把已经拍摄好的照片用图片处理软件进行适当的处理后，就可以了解设备任何一个具体部位的温度，这时候再对温度进行精确地分析，就可以明确了解设备运行状态的好坏。

1.2 关于红外热成像技术优点的简要说明

据我们所知，热成像技术就是利用热感应照相机的红外线成像技术。生成热而不是光的图像、精确测量IR即红外能量、把具体数据转换成相对应的温度图像就是热感应照相机的工作步骤及其原理。如果红外技术可以被有效的应用，那么就可以省掉很多不必要且较为繁琐的步骤直接得到温度的度数，同时它不仅可以在安全的环境下快速的测量相对人类来说较为高的温度或是较危险以及难以接触的物体表面温度，但是绝对不会对检测对象造成污染或是损坏。

2 关于红外热成像主要检测方法的简要说明

2.1 关于温差判断法的简要说明

关于温差判断法，从字面意思就可以看出是根据相对温差判断的方法。把两个对应检测点之间的温差与温度较高点的温升进行比较，所得出的百分数就是相对温差。

2.2 关于表面温度判断法的简要说明

表面温度判断法的主要步骤是：采集设备表面的资料；对资料进行更进一步的分析；然后按照国家的相关规定，把设备缺陷的性质加以确定，具体参考目标为：温度超标的程度、设备的重要程度、设备承受机械应力大小的程度。但是这种方法也有其缺陷，即由于过于缺乏可靠性，所以主观决定性也相对较强，很多情况下会引起相关技术人员的误判。

2.3 关于同类比较法的简要说明

从字面意思来看，同类比较法即就是将同型号厂家的不同设备进行比较。 这种分析法有两种分类：电流致热型设备及电压致热型设备比较。在同一个电器回路中，一般判断设备情况正常与否时，是在三相电流对称和三相（或两相）设备相同时，把三相（或两相）电流致热型（如电流互感器）设备对应部位的温升值进行分析比较从而得出结果。一般情况下重大缺陷的判定标准为同类温差超过允许温升值的30%。同时如果三相电压出现不对称情况时，就应该考虑工作电压的影响了。

2.4 关于热谱图分析法的简要说明

将设备与同类设备相比较，看其在正常状态与异常状态下的热谱图的差异，再根据具体数据分析其是否正常。

2.5 关于档案分析法的简要说明

把同一设备不同时期的相关监测数据进行对比分析，确定设备致热参数的大体变化趋势来确定设备的正常与否，其中参考数据主要为：温升、相对温差和热谱图。

3 关于红外热像在电气设备中应用实例的简要介绍

3.1 红外热像在电机中的应用

众所周知，电机的零散部件是比较多的，所以导致故障发生的原因也会比较多，如若发生接线端子连接松脱、氧化腐蚀、过热的不良情况时，就需要工作人员手动重新连接或更换接线端子。一般情况下，造成电机外壳整体温度过高的的原因主要是散热不良，这时候也需要技术人员手动检查散热风扇以及风道；而如果只是电机外壳温度局部分布温度过高时，那么情况可能就是内部铁芯、绕组因绝缘层老化亦或是损坏从而导致了短路。而在其部件轴承温度过高、润滑不良、磨损时，润滑及轴承转动声音就需要被特别关注。一般来说，技术人员是可以将电机发热的具体部位与电机的负荷、电流等运行环境进行结合，从而可以较为准确的判断电机情况的正常与否。

3.2 关于变压器应用情况的相关介绍

油路管道堵塞、涡流损耗、内部异常、铁芯绝缘不良等情况都可以使变压器发热，一般情况下，维修人员是可以通过照片准确的判断出变压器冷却循环部位的温度、变压器进出线出的温度、变压器进出电缆的温度、主变的温度，从而准确的分析变压器的运行状态是否良好。

3.3 关于电容器应用的相关介绍

设备状态正常时，如果出现了介质损耗发热的情况，是很正常的情况，因为在交流电压下，设备内部的介质与导体的绝缘介质会产生相互反应。但是如果绝缘介质的绝缘性能出现了任何的缺陷的话，介质损耗也会随之增大，电容值当然也会随之变大，最后的结果就是介质损耗发热，功率增加，然后设备运行的温度也随之增加。

3.4 关于接线端子应用的简要介绍

据我们所知，发热功率P与接触电阻R、通过电流I的平方是成正比的。一般来说，在正常情况下，连接部位的电阻是在国家允许的范围内的，并且通过额定电流后它的发热值也是在设计允许值的范围之内的，从而根本不会对设备的运行造成任何影响。如果电流通过时发热功率增大，那就说明设备发生了腐蚀氧化、连接不良、外力损伤等情况。同时通电时间过长也会使电流过大，这时设备会产生异常的发热现象，从而产生损耗。

4 关于电缆中的应用

一般情况下，技术人员是可以迅速判断电缆的温度以及设备的运行状态是否良好的。观察期的温度变化、异常温度点的存在与否都是需要借助的条件，而设备运行的环境例如境温度、电流大小、电缆粗细等细节也是至关重要的。

5 总结

红外热像仪对电气设备来说就是一种理想的无损检测仪器，因为热像仪不仅可以把电气设备表面部分任何一点的温度检测到，而且可以在电脑上把具体的数据加以储存，就可以建立一个设备的有效的健康档案。总而言之，红外热像等技术对于电气专业预防性维修是相当重要的，未来维修的世界必将是预防性维修的。由此企业也可以稳定自己的生产力。

【参考文献】

[1]张栋，郭君，殷光华.红外热成像仪在配电线路故障诊断中的应用，2012，2.

[2]吴继平，李跃年，红外热成像仪用于电力设备故障诊断，2006，8.

[3]夏杰，红外热成像仪的原理及其在电气设各检测中的应用，2008，7.

[责任编辑：王伟平]