红外热成像测温系统在神东选煤厂的应用

摘要：通过介绍红外热成像测温系统的技术原理、功能及应用优势，结合红外热成像测温系统在神东煤炭厂的现场实际应用情况，证明了该在线测温系统在促进选煤厂智能化建设方面具有重要的现实意义。

关键词：红外热成像;测温技术原理;应用优势;检测方法

0 引言

煤炭洗选加工作为提升煤质的一个重要环节，其设备设施种类繁多，工艺较为复杂，给设备检修维护工作带来了一定困难。神东煤炭集团的煤炭生产外运紧张，为确保加工与外运工作的有序开展，现场检修人员常利用日常停机时间对生产系统进行检查，但因设备停机时间短，使设备检查存在不及时、不全面、不彻底的问题，加上设备逐年老化等原因，设备故障时有发生，给企业造成了一定的经济损失。

为了有效提升设备隐患预判能力，降低设备故障发生率，神东煤炭选煤厂利用红外热成像测温系统，实现了对部分电气设备温度的实时检测，及时消除了设备隐患。

1 红外热成像测温技术原理

红外热成像测温技术是通过探测器吸收物体发出的红外射线，再将能量进行转换，最终以图像、信号等形式展现出来的一种测温技术。

1.1    红外线概念

红外线是一种电磁波，波长在0.76 μm～1 mm，自然界中一切高于绝对零度的物质都能辐射红外线。它介于无线电波与可见光之间，是人眼无法识辨的一种光源。

1.2    红外热成像技术原理

红外热成像技术利用高于绝对零度的所有物质能够辐射红外线这一基本原理，通过物镜成像装置、光栅等设施对红外射线进行处理，使被测物体所辐射的红外线能有效被光敏元件所吸收，再经光、电能量转换、信号放大、A/D转换、D/A转换等多个环节，最终将物体表面温度状态实现热成像分布，根据不同区域热成像的色相差异，及时指导现场技术人员查找故障点，进一步缩小设备故障影响范围。

1.3    红外热成像测温系统组成

红外热成像测温系统主要由红外熱成像装置、NVR、交换机、客户端、管理平台等设备组成，如图1所示，对电气设备温度进行在线检测，实时记录、存储设备温度，当发现电气设备温度值越限，系统能及时报警。

其中，NVR是网络硬盘录像机，用于实时保存现场视频信号和检测温度;管理平台主要用于对红外热成像装置及NVR进行管理，提供全方位的测温分析功能;客户端主要部署在集控室及调度指挥中心，用于实时呈现相应设备的温度并报警，还可查验历史记录。

2 红外热成像测温系统的功能

神东煤炭洗选中心所选用的海康威视红外热成像测温系统可实现实时预览图像、呈现温度曲线、温度阈值超限告警及建立设备隐患“预控档案”等功能。

2.1    图像实时预览

红外热成像测温系统具有视频预览功能，可以通过测温热成像摄像机对电气设施实时进行线测温、框测温、点测温。其测温范围为-40～150 ℃或0～550 ℃，测温精度达±2 ℃或量程的±2%（取最大值）。

2.2    呈现温度曲线

红外热成像测温系统可实时呈现温度曲线，当操作人员点击某一测温点、测温线、测温框时，从当前时间开始可以呈现出该测温点、测温线、测温框的温度变化曲线。

2.3    温度阈值超限告警

红外热成像测温系统对设备进行实时监控，通过设置温度阈值，在监测到设备运行温度或环境温度超过温度阈值设置范围时，系统会自动生成告警信号，上报调度室，提醒技术人员对设备进行检查、整改，及时消除设备故障点。

2.4    建立设备隐患“预控档案”

红外热成像测温系统在电气设备使用维护中可起到事故预判的作用，通过对检测数据进行归类分析，逐步形成设备隐患“预控档案”，为后期设备故障维护及日常管理工作提供参考，从而有效提升设备管理水平，降低设备维护成本及故障损失。

3 红外热成像测温系统的应用优势

3.1    安全性高

红外热成像测温系统是一种非接触性检测装置，通过实时在线检测，避免人工检测过程中，因误碰机械设备、设施造成安全事故。红外热成像测温系统只要设备运行，就能根据工作温差直接判断设备是否发生故障，安全性高。

3.2    灵敏度高

红外热成像测温系统利用红外热成像原理，对电气设备、设施进行检测，通过对设备温升、温差进行分析判断，能及时检测设备故障情况，与人工检测手段相比较，其灵敏度远高于人工检测方法。

3.3    诊断效率快

红外热成像测温系统在检测过程中，能及时检测到设备在工作状态下的发热情况，检测时间快，且不需要设备停机，从而提高了设备故障诊断效率。而传统检测方法，往往受限于人员技术水平、检测设备、检测流程等因素影响，所以红外热成像测温技术在诊断效率方面明显优于人工检测方法。

4 红外热成像测温系统在洗选中心的应用

红外热成像测温系统能够以图像形式清晰显示物体热量分布情况，通过对设备故障颜色进行分析、对比，可快速指导人员现场维护、检修设备，提高设备检修效率。因此，红外热成像测温系统在煤炭洗选中心的应用范围广，可应用于现场电动机监测、电气短路监测及电阻监测等领域。

4.1    电动机监测

红外热成像测温系统对运行设备进行在线监测，将不同耐热等级的电动机温升及允许温度进行阈值告警设定，有效避免电动机超限运行造成事故，同时通过温度监测，也可快速、准确地查明电动机发生故障的原因，为现场作业人员的设备检修维护提供参考。

4.2    电气短路监测

在电气线路中，由于各种原因，负载击穿等情况时有发生，使线路中瞬时产生较大电流，引起电弧或电火花，严重时还会导致金属导体熔化，发生火灾事故。红外热成像测温系统的在线检测功能，能及时查看电流过热点，并进行跟踪，及时消除电气短路故障[1]。

4.3    电阻监测

在电气回路中，有很多连接点存在电阻较大的问题，容易造成线路接触不良，局部电阻较大等情况，使局部过热，当热量达到一定值时，可能造成金属导体熔化，引起电气火灾。利用红外热成像测温系统，可有效避免上述情况发生，并能在温度异常的情况下及时报警[1]。

5 红外热成像技术在电气设备故障诊断中的常见检测方法

5.1    对表面温度進行检测判断

红外热成像测温系统利用红外检测设备对物体表面温度进行检测，对照相关标准规范，确定设备过热故障点。

5.2    对设备温差进行检测判断

电气设备在一定范围内产生热量属于正常现象，但当热量持续升高，温升高于设备允许正常温度点时，需要技术人员对设备温度进行反复对比，区分异常点与正常点的温度差异，最终通过检测辨识，快速查找设备故障点。

5.3    利用红外热图谱进行判断

同一设备、同类设备在正常工作状态下的红外热图谱显示状态相同，但如果某一设备发生故障，其热图谱显示结果就会出现差别，将已有的两个图谱进行对比，可以直接找到设备故障点位置，为进一步的设备检修、维护工作提供理论依据。

6 结语

鉴于洗选设备种类繁多，工艺流程复杂，红外热成像测温系统在神东煤炭上湾选煤厂218个设备上得到了成功应用，选煤厂将此系统进行大范围推广，以在线测温取代人工测温，减轻现场作业人员劳动强度，进一步提高设备检修维护管理水平，为实现选煤厂智能化建设奠定了基础。

[参考文献]

[1] 牛小玲，刘勇.红外热成像在电气设备故障诊断的应用[J].电子测试，2020（14）：91-92.

收稿日期：2020-09-01

作者简介：云艳（1983—），女，内蒙古呼和浩特人，工程师，从事选煤厂机电设备管理及煤质管理工作。