紅外成像儀紅外熱像儀

幾乎所有利用或者發(fā)射能量的物體在發(fā)生故障前都會產生發(fā)熱現(xiàn)象。保證電氣和機械系統(tǒng)運行可靠性的關鍵便是對能源的有效管理?，F(xiàn)在，紅外成像技術已毋庸質疑地成為預防性維護領域最有效的檢測工具，它能夠在設備發(fā)生故障之前，快速、準確、安全的發(fā)現(xiàn)故障。在一個電氣接點發(fā)生故障之前及時發(fā)現(xiàn)并進行維修，可以節(jié)省或避免因此造成的生產停工、產量下降、能源損耗、火災甚至災難性故障所帶來的高昂代價。

但是僅僅通過紅外圖像來發(fā)現(xiàn)問題是遠遠不夠的。事實上，一臺只能生成紅外圖像而無法測量溫度的紅外熱成像儀并不能反映電氣或者機械故障的所有情況。如果一份缺乏簡單快速的檢測數據的分析報告是無法準確將可能引發(fā)故障的熱點和設備正常運轉的熱點進行有效區(qū)分，因此無法做出及時的維修方案

紅外熱像儀是通過非接觸探測紅外熱量，并將其轉換生成熱圖像和溫度值，進而顯示在顯示器上，并可以對溫度值進行計算的一種檢測設備。紅外熱像儀能夠將探測到的熱量精確量化，能夠對發(fā)熱的故障區(qū)域進行準確識別和嚴格分析。紅外成像儀廣泛使用在軍事上，直升機和坦克裝甲車應用最多，利用紅外成像攝像頭可以在夜間執(zhí)行復雜任務，能夠精確打擊目標。世界上生產紅外成像儀比較好的品牌有美國的FLIR(其前身是瑞典公司FLIR）和GOEZ 高斯公司,GOEZ 其產品可靠性能比較高。

GOEZ-C3是一種結構緊湊的熱像儀可以大幅度降低夜間駕駛的危險性。它能使駕駛員看得更遠而清晰度比使用標準前燈時更高。駕駛員能夠探測和監(jiān)控道路上和道路附近的行人、動物或物體,有更多時間對任何潛在危險做出反應。熱成像是一種使駕駛員視覺增強的有效系統(tǒng), 其視距是前燈的5倍,能明顯降低夜間駕駛風險。它能在全黑暗、煙霧、下雨和輕霧情況下產生清晰的圖像,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和識別潛在危險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和識別潛在的危險。GOEZ-C3組件可集成在軍用車輛設計中,或適合于售后服務市場的民用車輛應用。GOEZ-C3的圖像幀頻 為8.3 Hz （PAL）或 7.5 Hz（NTSC）。

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)培訓便可進行準確的測量，只需指向目標，對準焦儀器，它就會自動調整溫度范圍來顯示清晰鮮明的圖像，一旦用戶扣動儲存按鈕，便會存儲圖像及相關的測量數據。 通過隨附的軟件，用戶可以隨心更改主要圖像參數，從而優(yōu)化圖像和抽取最多的細節(jié)，檢測報告根據軟件程序操作既可。

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

測量電器設備，非接觸紅外線熱像儀可以從安全的距離測量一個物體的表面溫度，使其成為電器設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備故障和計劃外的斷電事故的發(fā)生.

下面是需要采用紅外熱像儀進行檢查的部分設施：

a:電氣裝置：可發(fā)現(xiàn)接頭松動或接觸不良，不平衡負荷，過載，過熱等隱患。這些隱患可能造成的潛在影響是產生電弧、短路、燒毀、起火。

b:變壓器：可以發(fā)現(xiàn)的隱患有接頭松動，套管過熱，接觸不良（抽頭變換器），過載，三相負載不平衡，冷卻管堵塞不暢?？绽淦骷睦@組可直接用紅外熱像儀測量以查驗過高的溫度，任何熱點都表明變壓器繞組的損壞。其影響為產生電弧、短路、燒毀、起火。

c:電動機、發(fā)電機：可以發(fā)現(xiàn)的隱患是軸承溫度過高，不平衡負載，繞組短路或開路，碳刷、滑環(huán)和集流環(huán)發(fā)熱，過載過熱，冷卻管路堵塞。其影響為有問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)，進而損壞繞組線圈。檢查發(fā)熱點，在出現(xiàn)的問題導致設備故障之前定期維修或者更換。

電動機線圈絕緣層——通過測量電動機線圈絕緣層的溫度，延長它的壽命。還可能引起驅動目標的損壞。為了保持電動機的壽命期，檢查供電連接線和電路斷路器（或者保險絲）溫度是否一致。

d:連接器：電連接部位會逐漸放松連接器，由于反復的加熱（膨脹）和冷卻（收縮）產生熱量、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重問題的溫升。

電動機軸承：

e:各相之間的測量：檢查感應電動機、大型計算機和其它設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。一個溫度低的點表明可能直流濾波線路是開路。

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加熱到足以燒毀電池芯棒。

g:鎮(zhèn)流器：在鎮(zhèn)流器開始冒煙之前檢查出它的過熱。

h:公用設施：確定出連接器、電線接頭、變壓器和其他設備的熱點，一些型號的光學儀器范圍在60:1甚至更大，使幾乎所有的測量目標都在測量范圍內。

1：各種電氣裝置：可發(fā)現(xiàn)接頭松動或接觸不良，不平衡負荷，過載，過熱等隱患。這些隱患可能造成的潛在影響是產生電弧、短路、燒毀、起火。它們的平均修理費用為1萬到5萬美元；更換需要5萬—8萬美元，工期為幾個星期到幾個月。

2：變壓器：可以發(fā)現(xiàn)的隱患有接頭松動，套管過熱，接觸不良（抽頭變換器），過載，三相負載不平衡，冷卻管堵塞不暢。其影響為產生電弧、短路、燒毀、起火。重繞需要經費1萬到5萬美元，更換為8萬—14萬美元，工期為幾個星期或幾個月。

3：電動機、發(fā)電機：可以發(fā)現(xiàn)的隱患是軸承溫度過高，不平衡負載，繞組短路或開路、碳刷、滑環(huán)和集流環(huán)發(fā)熱，過載過熱，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)，進而損壞繞組線圈。還可能引起驅動目標的損壞。電機重新繞組圈（5000馬力）需要5～9萬美元，更換需用9萬～15萬美元，工期幾個星期到幾個月.

紅外熱像儀在電力的應用

電力設備的故障有多種多樣，但大多數都伴有發(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部故障。眾所周知，電力系統(tǒng)運行中，載流導體會因為電流效應產生電阻損耗，而在電能輸送的整個回路上存在數量繁多的連接件、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體部分的電阻，那么，連接部位的損耗發(fā)熱不會高于相鄰載流導體的發(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，該部位就會有更多的電阻損耗和更高的溫升，從而造成局部過熱。此類通常屬外部故障。

外部故障的特點是：局部溫升高，易用紅外熱像儀發(fā)現(xiàn)，如不能及時處理，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。

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

內部故障的特點是：故障比例小，溫升小，危害大，對紅外檢測設備要求高。

根據相關單位提供的長期實測數據及大量案例的綜合統(tǒng)計，電力設備外部熱缺陷一般占設備缺陷總指數的90%～93%，內部熱缺陷僅占7%～10%左右。

在電力行業(yè)，很早就將熱像儀運用于設備的安全檢修上，通過其對電氣設備和線路的熱缺陷進行探測，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、電壓致熱效應或其他致熱效應的設備的二次回路等，這對于及時發(fā)現(xiàn)、處理、預防重大事故的發(fā)生可以起到非常關鍵而有效的作用。

所謂電氣設備熱缺陷，通常是指通過一定手段檢測得到，由于其內在或外在原因所造成的的發(fā)熱現(xiàn)象。

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

另一類是由于電器內部本身故障，如內部連接部件接觸不良導致的電阻過大；絕緣材料老化、開裂、脫落；內部元件受潮，元氣件損耗增大；冷卻介質管路阻塞等等。

對于那些可以直接觀察到的設備及元氣件，紅外熱像儀都能夠發(fā)現(xiàn)所有連接點的熱隱患。對于那些由于被遮擋而無法直接看到的部分，則可以根據其熱量傳遞到外面部件上的情況加以分析，從而得出結論。由于現(xiàn)場的實際情況千變萬化，即便你通過熱像儀得到了一張有熱點的圖片，要想作出一個精確的判斷，可能會受許多因素的影響。如當前的溫度，風量，負荷等情況。我們可以根據不同的特點，作相關的分析，作出相應的判斷如：

為保證電力生產安全高效運行，對電力設備狀態(tài)檢修提出了更高的要求。由于狀態(tài)檢修主要依賴于對運行中設備的狀態(tài)檢測以及在線監(jiān)測手段，所以，電力設備運行狀態(tài)檢測和在線監(jiān)測在電力安全生產中始終起著重要的作用。紅外成像技術作為一門新技術，在電力設備運行狀態(tài)檢測中有著無比的優(yōu)越性。紅外成像是以設備的熱狀態(tài)分布為依據對設備運行狀態(tài)良好與否進行診斷，它具有不停運、不接觸、遠距離、快速、直觀地對設備的熱狀態(tài)進行成像。由于設備的熱像圖是設備運行狀態(tài)下熱狀態(tài)及其溫度分布的真實描寫，而電力設備在運行狀態(tài)下的熱分布正常與否是判斷設備狀態(tài)良好與否的一個重要特征，因而。采用紅外成像技術可以通過對設備熱像圖的分析來診斷設備的狀態(tài)及其隱患缺陷。

采用紅外成像技術可開展以下電力設備狀態(tài)檢測與故障診斷工作。

● 高壓電氣設備運行狀態(tài)檢測與內、外中心故障診斷：

● 各類導電接頭、線夾、接線樁頭氧化腐蝕以及連接不良缺陷；

● 各類高壓開關內中心觸頭接觸不良缺陷；

● 隔離刀閘刀口與觸片以及轉動帽與球頭結合 不良缺陷；

● 各類CT一次內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中心鐵芯、線圈異常不良過熱陷；

● 各類PT絕緣不良缺陷、缺油以及內中心鐵芯、線圈異常不良過熱缺陷；

● 各類電容器過熱、耦合電容器油絕緣不良和缺油（低油位）缺陷；

● 各類避雷器內中心受潮缺陷、內中心元件老化或非線性特性異變缺陷；

● 各類絕緣瓷瓶表面污穢缺陷，零值絕緣子檢測，劣化瓷瓶檢測；

● 發(fā)電機運行狀態(tài)檢測、電刷與集電環(huán)接觸狀態(tài)檢測、內中心過熱檢測；

● 電力變壓器箱體異常過熱，渦流過熱，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；

● 各類電動機軸瓦接觸不良以及本體內、外中心異常過熱。 解讀詞條背后的知識

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    編者按： 本文是36氪“邊界計劃”的轉載內容，來自微信公眾號“MEMS”（ID：MEMSensor），作者麥姆斯咨詢殷飛，原文題目《非制冷紅外成像儀和探測器技術及市場趨勢-2019版》，36氪經授權轉載。紅外新應用帶來了更大的紅外探測器出貨量，出貨量的提升也反過來推動了新應...

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