红外成像技术在现代化电厂的应用

柳 斌

(陕西省咸阳市大唐渭河热电厂，陕西 咸阳 712085)

1 红外成像原理概述

在自然界中，任何高于绝对温度(-273℃)的物体都是红外辐射源，具有辐射现象，红外成像就是测量通过物体的热量和热流的传递，当物体内部存在裂缝或其它缺陷时，它将改变物体的热传导，使物体表面温度分布出现差异或不均匀变化，利用这一差异或不均匀的变化图像，可直观地查出物体的缺陷位置。红外成像的测量原理是利用被测物体的小连续性缺陷对热传导性能的影响，进而反映在物体表面温度的差别上，导致物体表面红外辐射能力发生差异，检测出这种差异，就可以推断物体内部是否存在缺陷。

红外成像具有作用距离远、抗干扰性好、穿透烟雾能力强等优点。在军用和民用领域都取得极为广泛的应用。在军事上，包括对军事目标的搜索、观察、探测以及识别;对远、中、近程军事目标的检测、告警、预警与追踪;红外的精确制导;进行光电对抗等。在民用领域，在工业、医学、消费电子，测试计量和科学研究等领域也取得了广泛的应用。

2 红外成像技术在我厂生产中的应用

随着科学技术发展的日新月异，现代化电力系统对于设备的稳定运行提出了极为严格的要求。为了保证设备的安全平稳运行，这就要求我们的专业技术人员对设备运行的各项指标进行实时在线检测，做到防微杜渐以确保将安全隐患扼杀在摇篮之中，这其中就包括绝缘状况，电力数据以及温度等各项参数的时时监控。

温度对于电力设备，就好比体温对于我们每一个人一样。它的异常就好比设备在“发烧”，表明此时的设备运行状况不良，如果不及时处理就可能造成极为严重的后果。可见温度是衡量一个电力设备正常运行的重要技术指标。在如今这个科学技术日新月异的时代，传统意义上的测温仪器对于电力设备温度时时监控已经难以满足当前的需求，逐渐被高精度的红外成像技术所取代。

鉴于红外成像技术的日趋成熟，对于现代化电厂这样一座自动化程度高度集中的现代化电厂来说，红外成像已经成为了我们对电力设备温度时时监控的一项重要参考依据。下面我就红外成像在我厂的应用做一下说明。

2.1 红外成像对现代化电厂的设备的适用范围以及作用

2.1.1 对发电机本体、碳刷以及滑环进行红外成像。发电机滑环的温度控制监测更是重中之重。一旦滑环的温度过高，可能导致滑环因受热膨胀，严重时还会造成滑环从发电机的转子上的脱落，酿成重大的发电机事故，因此对发电机本体、碳刷以及滑环进行红外成像是十分必要的。

2.1.2 对重要的变压器(主变压器，厂用变压器和零号启备变)，全厂所有干式变压器以及与GIS相连接的接头进行红外成像。有消息报道，电气设备故障花样繁多，其中的25%是由电气连接不牢固引起的。相间不平衡，无论是正常还是超出参数范围的，贯穿该相或者发生过载部分电路将会显现出同样的发热。红外成像可以确认各个连接头处连接是否松动。对于同一设备的A、B、C三相接头要确保其三相温差不大于3℃，否则在松动接头处就可能出现由于接触电阻增大，电流流过该处发热量增大的情况，长时期运行就会导致设备烧坏。所以在设备大修以后，试运行期间一定要进行红外成像以确保设备各个接头螺丝紧固，防止因松动而造成的设备过热最终损坏设备。

2.1.3 对全厂高压电机的前后轴承以及本体进行红外成像。若前后轴承的温度超标，可能会导致轴承因温度过高而软化变形，最终高压电机由于轴承变形致使电机扫堂损坏电机。

2.1.4 对全厂电缆桥架进行红外成像。交联电缆局部由于绝缘老化或受损会导致其温度超标，利用红外成像就可以快速准确的查找到故障点。

2.2 红外成像技术与DCS系统的结合

红外成像还可与现代化电厂的DCS系统上的重要设备的在线温控数据进行对比，用以判断其深入至设备内部的温度传感器是否良好。

2.3 红外成像适应最佳工作环境

现代化电厂一般将红外成像多安排在晚上进行，因为此时设备周围的空气温度远低于设备自身的温度，这样就能以设备周围的空气温度为参考背景，利用两者之间巨大的温度差清晰而准确的找到设备故障点的位置。

3 红外成像技术案例介绍

以下是某现代化电厂利用红外成像及时发现并处理设备安全隐患的两个实例。

2010年夏季的某个晚上，我们在对零号启备变进行红外成像的过程中，对高压侧B相套管末屏端成像时，清晰的看到在末屏处温度很高。领导果断下令在极短的时间停下启备变，并对套管进行介质损耗试验，试验结果不合格。最终查出是由于B相套管末屏的接地不良，进而形成悬浮电位对套管末屏发电致使温度上升，由于发现及时最终避免了事故扩大化。

2011年夏季某电厂按惯例对全厂重要电力设备进行红外成像，最终我们在将所测数据与DCS数据的比较中，发现2B循环泵电机的红外成像数据与DCS数据相差很大。于是该厂热工人员对深入至2B循环泵电机内部的温度传感器进行检测，发现传感器损坏并快速进行了处理。由此可见，红外成像为现代化电厂重要设备的温度实时监控提供了双重保险。

4 应用中存在的问题

虽然我们已经将红外成像运用在了现代化电厂的日常生产之中。但是也有一些我们无法利用红外成像解决的问题：当电力设备内部出现问题时，在不能拆开外盖的情况下，我们利用红外成像只能找出发热的一个区域还难以精确到一个故障点之上。这将是我们下一步亟待解决的问题。

5 总结

电力系统采用红外成像仪对电力设备进行故障检测，实践证明是非常有效的，也是十分必要的，热成像仪显示的热图像清晰、直观，测得的温度数据准确。它可以准确的判断电力系统的许多过热隐患，以帮助合理安排检修，大幅度降低维修费用，保障电力系统安全运行，大大降低故障率。