红外热成像仪在预防性电气维修中应用

谷亚岐 严荣强 伍 芬 张俊华

（万华化学（宁波）有限公司设备部 浙江宁波）

预防性及预测性维修作为一种新兴的维修方式，相对修复性维修，有着更多的优点和更强的发展势头。发热常常是设备损坏或功能故障的早期征兆，这使它成为在预防性维修计划中监视的一个关键性能参数。进行红外热像预测性维护的技术人员定期对关键设备的温度进行检查，从而可以随时间跟踪设备的运行状况，并快速发现异常读数以便进一步检查。

电气专业可通过红外热像技术对电气设备预防性监测，了解设备的运行状态，针对其出现的隐患，进行有计划的维修，确保电气设备运行的稳定性。

一、红外热成像

1.红外热成像技术及优点

热成像技术是利用热感应照相机的红外线成像技术。热感应照相机可生成热而不是光的图像，它可以测量红外（IR）能量，并将数据转换成相应的温度图像。采用红外技术快速测量物体表面温度，这种仪表不接触物体就可以快速显示温度读数，可安全测量高温、危险或难接触表面，而不会污染或损坏待测对象。

2.红外热像仪工作原理

物体因为发热，会散发人肉眼看不到的辐射线，辐射线通过热成像仪的镜头射到光栅上，光栅后面的探测器就是从光栅上面采集信息，经过数据处理与转换，就会在显示屏上面显示我们拍摄到的物体表面的温度，见图1。将拍摄到的图片经过相应的图片处理软件进行处理后，就可以得到设备任意部位的温度，通过进行温度的分析，可以了解设备的运行状态。

图1 红外热像仪工作原理

二、红外热成像主要的检测方法

1.表面温度判断法

通过对设备的表面进行采集资料，对采集的资料进行分析后，对照相关规定，凡温度（温升）超过标准者可根据设备温度超标的程度、设备的重要性及设备承受机械应力的大小来确定设备缺陷的性质。此种方法主观决定性太强，判断缺乏可靠性，往往引起误判。

2.温差判断法

相对温差法，顾名思义及时根据相对温差判定的方法。相对温差即两个对应测点之间的温差与其中较热点的温升之比的百分数。

3.同类比较法

同类比较法即是在同型号同厂家的设备之间比较。同类分析法可分为电流致热型设备及电压致热型设备比较。在同一电气回路中，当三相电流对称和三相（或两相）设备相同时，比较三相（或两相）电流致热型（如电流互感器）设备对应部位的温升值，可判断设备是否正常。一般情况下，当同类温差超过允许温升值的30%时，应定为重大缺陷。当三相电压不对称时应考虑工作电压的影响。

图2 检测电机发热部位

4.热谱图分析法

热谱图分析法是根据同类设备在正常状态和异常状态下的热谱图的差异来判断设备是否正常。

5.档案分析法

图3 变压器运行状态

档案分析法则是分析同一设备在不同时期的检测数据（例如温升、相对温差和热谱图），找出设备致热参数的变化趋势和变化速率，以判断设备是否正常。

三、红外热像在电气设备应用实例

1.电机中的应用

电机的部件较多，发生故障的部位及原因也较多，由于接线端子连接松脱、接线端子氧化腐蚀、发生接线端子过热，则需要通过重新连接或更换接线端子。内部铁芯、绕组因绝缘层老化或损坏导致短路，电机外壳温度局部分布温度过高，如果外壳整体温度过高，则一般由散热不良引起，需要检查散热风扇及风道。由于润滑不良或轴承磨损，轴承温度过高，需采取检查润滑及轴承转动声音。通过图2，维护人员能够非常清晰的看到电机发热的部位，可以结合电机的负荷、电流等运行环境来判断电机是否存在故障。

2.变压器中的应用

变压器箱体由于油路管道堵塞、涡流损耗、内部异常、铁芯绝缘不良等造成发热。通过拍摄的图片，维护人员能够清晰的看到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、主变的温度等，就可以通过图3分析出变压器的运行状态。

3.电容器中的应用

电容器内部的电介质或载流导体附近电气绝缘的电介质在交流电压作用下引起的能量损耗(介质损耗)，即使在正常状态下，设备内部的介质和导体周围的绝缘介质在交流电压作用下，也会有介质损耗发热。当绝缘介质的绝缘性能出现缺陷时，会引起介质损耗增大，电容值变大，导致介质损耗发热功率增加，从而引起设备运行温度增加。

通过图4红外成像很清楚的看到了电容器体、上边面、端子处的温度，从而判断出电容器是否有坏点，上表面是否存在漏液，端子是否松动等隐患。通过图5，同样可以看到电抗器器体的温度，进出线处的温度，来判断电抗器是否存在温度过高，端子松动的隐患。

图4 电容器体的温度

图5 电抗器的温度

4.接线端子中的应用

图6 接线端子

发热功率（P）与接触电阻（R）、通过电流（I）的平方成正比。正常时，这些连接处（部位）的电阻在允许范围，通过额定工作电流后发热也在设计允许值以内，所以不会影响设备的安全运行。由于腐蚀氧化、连接不良、外力损伤使接触电阻异常，电流通过时发热功率增大，而且通电时间越长、电流越大，会产生异常发热，使温升异常增加，就会产生缺陷。从图6中，很明显的看到中间一相温度异常，比其他两相高出了20%。从而判断出接线端子存在松动的现象。

图7 电缆的温度

5.电缆中的应用

通过图7维护人员能够清楚的看到每根电缆的温度，通过观察期的温度变化，是否存在异常温度点，再结合其运行的环境（环境温度、电流大小、电缆粗细等），就可以判断出其的运行状态是否良好。

四、综述

对电气设备而言，红外热像仪便是一种理想的无损检测仪器，热像仪可以准确地检测到电气设备表面部分的任何一点的温度并且用颜色表示其温度分布，还可以在计算机上作详细的数据分析和储存，从而对设备的状态建立行之有效的健康档案。总之，红外热像等技术对于电气专业预防性维修很重要，预防性维修将是未来维修的改革趋势，也是企业稳定生产力的根本需要。