紅外熱像儀在電力診斷技術(shù)的應(yīng)用

時(shí)間：2022/6/29閱讀：334

電力紅外診斷技術(shù)概況

根據(jù)研究結(jié)果可知，電力設(shè)備采用預(yù)知維修具有如下*性：

（1）對絕大多數(shù)（約占90％）的電力設(shè)備都適用。

（2）對電力設(shè)備這樣復(fù)雜的系統(tǒng)維修效果大。

（3）比機(jī)械設(shè)備更經(jīng)濟(jì)、正確地診斷；

（4）對突發(fā)故障造成損害越大的設(shè)備，預(yù)知維修的效果越好。

2．紅外診斷技術(shù)是預(yù)知維修的有效手段

實(shí)現(xiàn)預(yù)知維修的前題是采用科學(xué)的手段監(jiān)測，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)和正確地診斷。紅外診斷技術(shù)在電力設(shè)備異常診斷中的成功應(yīng)用，恰恰為維修方式的轉(zhuǎn)變提供了極良好的手段。1990年國際大電網(wǎng)會(huì)議（CIGRE）論文論述了設(shè)備維修、預(yù)知維修、狀態(tài)監(jiān)測、診斷試驗(yàn)和紅外熱成像技術(shù)，它明確指出維修對電力設(shè)備的安全有效運(yùn)行，有著重要的作用，而狀態(tài)監(jiān)測和診斷試驗(yàn)是維修工作的輔助措施；近年來電力設(shè)備的維修正向預(yù)知性維修變化，依據(jù)每個(gè)設(shè)備的工作狀況進(jìn)行定期的監(jiān)測，根據(jù)其劣化和損害程度來計(jì)劃維修；實(shí)現(xiàn)了這種預(yù)知維修，設(shè)備才會(huì)獲得更高的可靠性，并能減少維修的人力物力；論文還明確指出“由于紅外熱像檢測取得了良好的效果，有效地發(fā)現(xiàn)了設(shè)備的弱點(diǎn)，因此，現(xiàn)在熱成像檢測已成為維修工作的一大特點(diǎn)"。

·紅外技術(shù)特別適用于電力設(shè)備故障診斷

工業(yè)中的電力設(shè)備故障，其25%是由于連接松動(dòng)引起的。因?yàn)榇罅康碾姎饨宇^和連接件由于磨損、腐蝕、勝污、氧化、材料不合格、工藝設(shè)計(jì)等方面的問題都可造成過熱。任何電力設(shè)備很少事先沒有征兆就發(fā)生故障的，任何電力設(shè)備，不管維護(hù)得多么好，都會(huì)在每次檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)些新問題。一旦設(shè)備有一處開始發(fā)熱，若不予以維修，那它發(fā)生故障僅僅是個(gè)時(shí)間早晚的問題。

設(shè)備運(yùn)行中，紅外檢測往往可找到一些看似無關(guān)大局的小問題，允許在正常停機(jī)檢修過程中分別給予解決，當(dāng)我們逐個(gè)解決了這些小問題后，也就避免了大多數(shù)嚴(yán)重問題的發(fā)生，改善了電力設(shè)備的運(yùn)行狀況。所有的電力設(shè)備都必須花錢修理并更換那些由于過熱故障損壞的設(shè)備。如將同樣的花費(fèi)或通常是少得多的花費(fèi)，用在更合理的紅外檢測方面，就可以預(yù)防這樣的過熱故障，且同時(shí)增加了系統(tǒng)的安全性、可靠性和用戶的滿意。

紅外診斷技術(shù)對運(yùn)行中的舊設(shè)備，對剛投運(yùn)的新設(shè)備以及完成修理的設(shè)備都一樣行之有效。對運(yùn)行中的舊設(shè)備，它可以找出其失效部件，*大限度地減少它對整個(gè)系統(tǒng)造成的損害，設(shè)備的壽命得以延長，災(zāi)難性故障可以避免，同時(shí)可以確定修理的具體部位，避免了整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)閉；對剛投運(yùn)的新設(shè)備，雖然并不一定能找出任何嚴(yán)重的問題，但可為運(yùn)行人員提供有價(jià)值的原始數(shù)據(jù)資料；對那些已完成修理的設(shè)備，它的檢測可以確信它們工作的正常，從而進(jìn)一步增加設(shè)備的工作效率。

總之，通過紅外檢測診斷，可預(yù)防設(shè)備的電氣和機(jī)械事故及災(zāi)難性火災(zāi)，改變維修管理體制，使其從預(yù)防性的，甚至是緊急狀態(tài)下的搶修變成為預(yù)知性維修。紅外診斷技術(shù)可稱為設(shè)備管理工作的眼睛，它使電氣維修走出了盲目的時(shí)代。

紅外檢測的效益概括如下：

（1）在設(shè)備發(fā)生故障和失去控制前發(fā)現(xiàn)問題，從而可降低貴重設(shè)備的損壞程度，延長了設(shè)備的使用壽命。

（2）減少了因故障導(dǎo)致的非計(jì)劃停機(jī)。

（3）監(jiān)測那些不要立即停機(jī)采取措施的問題，并預(yù)先作好維修計(jì)劃。

（4）有效管理能耗，節(jié)約能源。

（5）節(jié)約維修時(shí)間，大大降低維修費(fèi)用。

（6）增加系統(tǒng)的安全性和可靠性，用戶滿意。

（7）可快速、有效地收回投資。

·電力紅外診斷技術(shù)應(yīng)用概況

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，對供電可靠性的要求越來越高。電力生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，電網(wǎng)運(yùn)行電壓不斷增高；隨著電網(wǎng)增大，機(jī)組容量增大，輸電距離更長了；而且設(shè)備的密封性和組合性也在不斷加強(qiáng)。目前，設(shè)備事故在全部事故中占的比率*高，有的高達(dá)92%。而電力工業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備，如鍋爐、發(fā)電機(jī)、輸變電各部分，都分別在高溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)、高電壓、大電流的狀態(tài)下運(yùn)行，都與熱有著極其密切的關(guān)系。在眾多的停電事故中，因設(shè)備局部過熱引起的停電檢修時(shí)有發(fā)生，某電廠在1987年由于某臺(tái)隔離刀閘的一個(gè)引線接頭過熱燒斷，斷線在不平衡力的作用下，向其兩側(cè)抽動(dòng)，連續(xù)造成相間短路，致使大面積停電。這樣一個(gè)小小的過熱接頭造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失，足見過熱的危險(xiǎn)性。因此，對電力設(shè)備溫度的監(jiān)測管理是國內(nèi)外一直進(jìn)行的工作，而監(jiān)測溫度的老辦法不外乎是“接觸式"的，不論應(yīng)用水銀溫度計(jì)、熱電偶或臘片，都要與被測設(shè)備良好接觸方可進(jìn)行測量，當(dāng)然帶電的、高速轉(zhuǎn)動(dòng)的和處在高空部位的設(shè)備，除有預(yù)埋測溫元件外，都必須進(jìn)行停電、停機(jī)或登高爬上設(shè)備方可進(jìn)行測量，這為經(jīng)濟(jì)、安全發(fā)供電帶來極大的困難。，電力系統(tǒng)的設(shè)備接頭數(shù)量驚人，為保證其質(zhì)量，過去通常采用兩種方法檢測，即“測在阻法"和“貼溫度標(biāo)簽法"。測直阻法是使用電橋或數(shù)字微歐表測量接頭電阻，工作量大，耗時(shí)費(fèi)力，尚須停電才能進(jìn)行。如英國某部門采用數(shù)字微歐表測線路直阻時(shí)，僅測試本身的工作量需要的費(fèi)用就很大，在不許因停電造成的損耗時(shí)，不同線路的每個(gè)接點(diǎn)測量費(fèi)用為2．5～5英磅。貼溫度標(biāo)簽的辦法各國均有采用，如日本溫度標(biāo)簽可分為10種，溫度范圍為50～125℃，壽命為2～3年。我國不少供電部門也采用臘片貼附測溫，這些測溫片顯然比較簡單，但都需要停電后安放，費(fèi)時(shí)間不經(jīng)濟(jì)，且測溫范圍狹窄，結(jié)果不準(zhǔn)確，操作不方便、不安全，隨著電壓等級的提高，設(shè)備絕緣距離加大，在更高電壓、更遠(yuǎn)距離的設(shè)備上，根本無法使用溫度標(biāo)簽的方法測溫。

基于以上所述，電力設(shè)備的溫度監(jiān)測必須改變測溫的接觸方式，尋找新途徑，開展遙感遙測技術(shù)，在不接觸運(yùn)行設(shè)備的前提下，進(jìn)行不停電、不停機(jī)的測溫。而發(fā)展到目前的非接觸紅外測溫技術(shù)，恰好滿足了電力系統(tǒng)的要求，紅外測溫正在世界很多國家的電力生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。

60年代以來，世界上不少*工業(yè)國電力工業(yè)先后采用熱成像儀來檢測設(shè)備，我國電力熱成像檢測始于助年代初，紅外檢測在發(fā)、輸、變電的各個(gè)方面應(yīng)用都很有成效，越來越引起更多同行的關(guān)注，除試驗(yàn)研究部門外，生產(chǎn)運(yùn)行部門也積極投入到紅外檢測的行列當(dāng)中。

在發(fā)電方面，熱成像儀用于檢測鍋爐和汽機(jī)的絕熱狀況，檢測發(fā)電機(jī)走子鐵芯的絕緣、定子線棒的焊接質(zhì)量及滑環(huán)、碳刷等。除使用熱像儀外，有的國家還備有檢測大型走子鐵芯的專用裝置。過去定于鐵芯絕緣采用手摸的辦法檢查短路過熱點(diǎn)，用熱成像監(jiān)測與手摸相比，其準(zhǔn)確迅速的程度是不能相提并論的，對于在高速旋轉(zhuǎn)中且通過上千安培電流的滑環(huán)與碳刷，紅外測溫更是提供了方便安全的監(jiān)測。我國正在開展發(fā)電設(shè)備紅外檢測診斷的試驗(yàn)研究，同時(shí)進(jìn)行大量現(xiàn)場檢測，均取得十分顯著的成效。

在變電方面，應(yīng)用紅外檢測*廣泛，不少國家已形成常規(guī)的檢測制度，設(shè)置熱成像儀專用監(jiān)測車進(jìn)行變電站巡檢。檢出的過熱通知檢修部門，如有必要可在檢修后再測電阻等其他參數(shù)來進(jìn)行對比，對顯示特殊熱像的設(shè)備，要加強(qiáng)監(jiān)測。對檢測周期，有的規(guī)定每兩年對主要變電站檢一次，有的每年對所有變電站全部檢測，有的對主要目標(biāo)采用紅外連續(xù)監(jiān)測。由于熱像檢測效果明顯，超溫的部件數(shù)量逐年下降，有的從1975年的山下降為1978年的0．5%，有的故障率從1971年的2．35%下降到1977年的0．24%。對于紅外檢測電力設(shè)備的作用，*早在1968年就被有的國家*確認(rèn)，有的已確定電力熱像檢測為標(biāo)準(zhǔn)方法。我國電力試驗(yàn)研究單位和生產(chǎn)運(yùn)行部門也都進(jìn)行了大量的紅外檢測，診斷出不少故障，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益明顯，與此同時(shí)，他們正在探索一套對電力生產(chǎn)行之有效的紅外診斷技術(shù)。已編制出電力紅外診斷技術(shù)導(dǎo)則。

在輸電方面，由于電力生產(chǎn)的發(fā)展，越來越長的線路往往跨越高山大川，地形復(fù)雜，采用通常的地面巡線已達(dá)不到要求，在有條件的國家已采用直升機(jī)載熱像儀巡線。有的已列為常規(guī)巡線方式，有的配置雙引擎專機(jī)巡線。飛機(jī)載熱像儀巡線的試驗(yàn)研究工作*早的開始約在70年代初期，在不斷改進(jìn)后，每個(gè)被檢出的故障耗資逐年遞減，到1987年時(shí)耗資已為初始的一半還略低。對接頭檢出結(jié)果分為四種情況，有微溫、溫、熱和異常熱，報(bào)告維修工程師，根據(jù)天氣、負(fù)荷來確定檢修的先后順序。我國的湖北、河南、東北、華北、廣東及西北各地電力系統(tǒng)，都進(jìn)行了紅外航測線路的試驗(yàn)研究，探索出不少經(jīng)驗(yàn)，已取得一定成果。根據(jù)國情而進(jìn)行的地面檢測研究，也正在有效地推進(jìn)中。

·國外電力紅外診斷技術(shù)應(yīng)用實(shí)況

1．美國

在工業(yè)上長期得到運(yùn)用的紅外熱成像技術(shù)現(xiàn)已在制造業(yè)以外有了越來越多的用武之地，美國紅外診斷服務(wù)公司遍布國內(nèi)，對各行業(yè)的設(shè)備進(jìn)行故障診斷，節(jié)能檢測、無損探傷，核電站安全檢測及建筑物的保溫、檢漏等工作，其應(yīng)用起步是始自電力設(shè)備診斷，下面用一實(shí)例說明應(yīng)用現(xiàn)狀。

馬里蘭州的巴爾的摩煤氣電力公司使用一套車載的紅外檢測系統(tǒng)，監(jiān)視馬里蘭公用事業(yè)公司大約64103km供電線線路和175個(gè)變電站，它的用戶超過一百多萬家。

紅外熱像檢測系統(tǒng)裝在一輛卡車上，車蓬上裝掃描系統(tǒng)，監(jiān)視器裝于車內(nèi)，通過儀表盤遙控。檢測時(shí)，使用兩組不同的透鏡取遠(yuǎn)近兩處的目標(biāo)圖像，操作者發(fā)現(xiàn)異常情況需立即修理或有必要進(jìn)一步檢查時(shí)，則立即捕捉該圖像，直接在卡車上打??；為確定疑點(diǎn)的位置，將熱圖像和一張一次成像照片由專人送往該公司的主管人員，當(dāng)有緊急情況時(shí)，通過電話或無線電聯(lián)系。卡車備有電源以驅(qū)動(dòng)操作系統(tǒng)、監(jiān)視器、打印機(jī)、這根蓬和汽車企，使大部分操作都在卡車上進(jìn)行，對于只能步行才能到達(dá)的目標(biāo)，才到卡車外面操作。

他們利用該裝置除了車載巡檢輸電線路和每兩年檢查一次變電設(shè)備外，還要裝到直升機(jī)上尋找輸煤管道上的過熱部位，以便及時(shí)采取措施，節(jié)省大量煤炭。

該公司采用紅外檢測技術(shù)，允許廠家進(jìn)行在線檢測，由于能及早發(fā)現(xiàn)隱患，及時(shí)采取相應(yīng)措施，每年大約為用戶節(jié)省15萬h停機(jī)時(shí)間。熱像巡檢每年要送交400～500份報(bào)告，包括要求修理和深入調(diào)查兩種情況。

2．意大利

意大利米蘭區(qū)自引入紅外熱像檢測后，每兩年對主要變電站檢測一次所有的元部件，使過熱部件的數(shù)量是顯著下降趨勢，如從1970～1975年共檢237000個(gè)，其中有2500個(gè)比正常溫度高30℃或30℃以上，約占出的設(shè)備在故障狀態(tài)下，而到1975～1978年間，該故障率已下降為0．5% 。

3．比利時(shí)

比利時(shí)首都設(shè)紅外檢測總部，下設(shè)6個(gè)地方部門，檢測內(nèi)容包括各個(gè)方面，但80%的工作量在電力設(shè)備方面，其*主要的目標(biāo)之一就是減少運(yùn)行費(fèi)用，他們認(rèn)為**熱像檢測可代替兩周的維修量。

該國三個(gè)電力公司定期由紅外檢測服務(wù)部門對變電站檢測，效果明顯，其設(shè)備故障率從1971年的2．35%下降到1977年的0．24%，如圖12－1所示。

圖12－1 設(shè)備故障率下降曲線

4．瑞典

瑞典電力部用熱像檢測變電站*早始自1965年，每年對所有變電站檢測一次，為避免停電，對主要目標(biāo)采用紅外連續(xù)監(jiān)測的方式。

5．英國

英國電力公司（CEGB）用車載和機(jī)載熱像設(shè)備進(jìn)行電力設(shè)備的檢測，取得顯著成效，有關(guān)技術(shù)人員說：“我們的目標(biāo)是以*可能低的費(fèi)用生產(chǎn)電力，而熱像幫助我們達(dá)到這個(gè)目標(biāo)"，“掃尋潛在問題并在實(shí)際故障發(fā)生前進(jìn)行維修，對電力公司是*寶貴的"。

6．其他

世界其他各國情況簡介如下：法國于1976年開始采用熱像診斷，認(rèn)為它是一個(gè)有效的故障診斷，它成立一個(gè)專門機(jī)構(gòu)以保證工業(yè)生產(chǎn)的安全與經(jīng)濟(jì)，其主要的檢測手段是紅外測溫；巴西在1979年已有25臺(tái)熱像儀用于變電設(shè)備的檢測。各國對紅外檢測的論述很多，如“電力紅外檢測可以從發(fā)電廠到用戶這一整個(gè)的系統(tǒng)進(jìn)行"?！敖裉斓臒嵯駡D可以顯示明天的電氣問題"。

“今天熱像顯示定位一個(gè)‘小故障’，明天就能變成一個(gè)‘大災(zāi)難’。“在不重要的、小的缺陷故障轉(zhuǎn)變成大規(guī)模維修問題以前很長時(shí)間，熱圖就可迅速地、顯而易見地、準(zhǔn)確地指出問題所在"。

“熱像檢測提供了一個(gè)預(yù)防潛在電氣故障有效而安全的方法"。

“熱像檢測給使用者一種靈活性，熱像可幫助他安排電力設(shè)備現(xiàn)在與將來維修計(jì)劃的日程"。

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紅外熱像儀在電力診斷技術(shù)的應(yīng)用

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