便携式热成像仪在电气设备预知性维修中的应用

摘 要：随着技术的不断进步，各行各业的电气设备、电子元件不断增多，例如，变压器、断路器、电动机、互感器、半导体器件等，很多设备、器件都需要运行在环境比较复杂的情况下，会受到多方面因素影响出现一定的温升，导致设备出现局部过热，如果不能及时发现，就会给设备带来很大影响，甚至损坏设备，影响工作正常开展，从而造成经济，甚至人身伤亡。因此，就需要不断研究新的技术，来检测设备的温度，从而有效地降低安全隐患，提高安全性，达到预知性维修的目的。文章主要研究了便携式热成像仪在电气设备预知性维修中的应用。

关键词：便携式；热成像仪；电气设备；预知性维修

电气设备是现代生产的源动力，其运行的安全性和可靠性是各项生产活动的最基本保障。一旦电气设备出现故障，将导致设备停机，既造成经济上的损失，又可能造成人身伤亡的技术安全事故。电气设备因绝缘老化、接触不良等导致损坏前均会出现温度异常的现象，所以，避免电气设备出现发热的问题是主要的防范目标，是维护设备的主要内容。经过多年的发展和研究，红外测温技术逐渐成为检测电气设备的主要方式。便携式热成像仪是一种新型的先进技术，对于电气设备预知性维修具有重大作用，可以进行定量分析和温度定性显示，可以及时地发现电气设备故障问题，促进电气设备很好的实现预知性维修。

1 预知维护的概念

预知性维护也可以称为预测维护，也就是说利用先进的检测技术、预测寿命方式以及可靠性评价方式来合理地判断设备的运行情况，辨别早期故障的症状，依据设备的运行现状和历史，使用系统工程的方式来分析和判断，以便于可以明确设备故障情况、内部情况以及异常的性质，预测设备安全隐患的发展情况，提出相应的有效解决措施，这种方式被称为预测检测方式，合理把这种方式得出的检测结果归入到维修管理中，这就是预知维护。所以，适当的使用预知维护可以增加设备使用效率，明确检测目的[1]。

2 红外热成像技术基本概述

红外热成像技术是一种利用不可见红外线来辐射出一定的能量，从而合理地转化为温度图像，不同的温度利用不同颜色来合理表示。上世纪七十年代开始出现，经过这么多年的发展和进步，逐渐从军用领域发展到民用方面，随着科学技术的不断进步，大大降低了仪器的成本，应用的领域越来越广泛，已经成为五大常规检测方式之后，使用最多的检测技术，例如，射线、超声波、磁粉、渗透以及涡流等五大技术，红外热成像技术主要有以下几方面特点：一是，可以进行远距离检测，不需要一定的技术，比较安全；二是，检测便捷、实时以及全面；三是，具有直观的检测结果形成二维热图像；四是，可以检测强磁、运动以及腐蚀性中的物体。红外热成像仪实际上是利用非接触方式来检测红外能量，并且适当的转化为电信号，从而可以把形成的温度值和热图像显示在显示器上，合理地对得到的温度数据进行一定计算的检测设备。红外热成像仪可以在一定程度上把测量的热量进行精确化，不仅可以方便于检测和观察热图像，还可以对出现故障发热的区域进行一定的识别和分析，从而提高精确度[2]。

3 热成像仪在电气设备预知性维护中的作用

设备预知性维修实际上就是一种在设备稳定运行的情况下维修和管理设备的方式，需要一定的技术支持，包括分析润滑油、红外成像、振动监视以及其他非破坏性设备技术。利用相应的技术方式来得到一定的设备系统运行情况，依据实际的具体情况来对维修工作进行安排。尽可能降低设备在使用生产过程中计划之外的机械设备和电气设备的停机情况。在设备出现严重的安全隐患之前就能进行相应的判断和识别。如果可以及时地检测出设备的故障，就可以最大程度降低设备故障的发生，保证做到设备利益最大化，从而降低维护设备的成本。热成像仪在电气设备预知性维修中，是利用物体可以发射一定的红外辐射的特点，非接触的方式来测量设备的温度，利用二维图像记录相应的设备以及部分零件的运行情况和温度状况，相关操作人员可以比较、测量以及检查设备线路中的一切热情况，不需要停止设备运行。如果测量出来的设备示数与之前记录的不一样，需要利用其他设备进行维护，从而明确出现误差的原因，找到解决问题的方式。合理地把红外线技术与别的技术测量出来的信息进行联系，就可以得到一种具有综合数据信息的报告，实时反映设备运行情况，所以，在电气设备预知性维修的过程中热成像仪是第一道防线[3]。

4 便携式热成像仪

美国Fluke公司发明生产的Ti20型等便携式热成像仪是一种方便、轻巧的非接触式测量温度的仪器。能够准确、及时地测量距离比较远的辐射读数和热图像。是依据人工照相机原理设计而成的，仅仅只需要扣动扳机就能够得到相应的数据和热图像，左右手都能够进行使用。可以利用电脑下载存储的热图像和数据，利用InsideIR软件来辅助分析热图像。这种软件可以用来检测、分析以及显示数据和热图像，从而能够很好的确定设备相关的定性和定量发展趋势。还能够依据设备、资产管理等不同的实际需要，使用该软件进行一定的数据维护。主要维护指标有：测量精度为±2，测量范围为-10～350℃，光学分辨率为75：1，聚焦范围为61cm～∞，目标瞄准为单束激光，环境温度为0～50℃，设置辐射系数为0.01～1.00，液晶屏颜色质量为256色，存储图像容量为50张，防护等级为IP54[4]。

5 检测流程和标准以及案例

在利用Ti20型号热成像仪来检测电气设备情况的时候，规定了一定的检测标准为：在温度为75℃以下的情况下，每天进行一次检测，并且合理观察；在温度为75～100℃范围内的时候，每天检测两次，进行重点监视，当温度高于100℃的时候，每天进行三次检测，依据实际的温度变化情况来确定设备是否需要停电维修。基本流程如图1所示。

检测电气设备的时候，检测接线部位、隔离开关触头、低压电磁柜中电气零件和电缆接头，应用一段时间以后，热成像仪会发现很多存在设备隐患，从而达到了设备的电气预知性维修的目的[5]。

案例一，在炼钢厂的炼钢车间利用热成像仪来对电源刀闸进行一定的热成像检测，利用辅助软件InsideIR检测刀闸三相接点附近的温度，并且进行合理的标记，B项接点区域标记为1，A、C项接点区域标记为2和标记3，测量标记1氛围内部的平均温度为59.3℃，最高温度为132.8℃，最低温度为33.7℃。标记2氛围内的最低温度为27℃，最高温度为38.3℃，平均温度为32.4℃；标记3氛围内最低温度为27℃，最高温度为40.9℃，平均温度为32.1℃。

通过热成像仪标记出来的温度数据，可以很好地反映出刀闸B相的平均温度和最高温度明显大于其他两相，利用辅助软件可以发现B相区域中最高温度的部位为头部，是重点检测部位。在检测过程中，发现一些设备隐患之后，应该及时地通知设备运行操作人员，并且对设备进行一定的检测和维修，从而可以找到是由于刀闸B相出现虚接导致的[6]。

案例二，图2所示为某焦化厂电源开欧冠热成像仪检测之后出现的温度曲线，在图中可以发现，出现的三个曲线峰值实际上就是开关电源的三相温度，发现B相电源温度比其他两项温度明显要高。从曲线走势图上可以发现三相温度不均匀，B相在84.3℃左右，A、C两相温度在65℃左右，与此同时，可以适当使用热成像仪来检测高温区域是否会存在与电源进线端附近的端子连接处异常问题，但是其他部位的温度一般都是正常的。因此，我们可以发现B相电源进线端存在一定的隐患，为了能够更加明确隐患的所在，在不能马上停止设备运行的情况下，需要相关人员对于设备进行重点监护。

6 应用中的问题以及解决方式

6.1 温度测量数据失真

原因：第一，热成像仪与实际测量物体之间具有比较大的夹角；第二，被测设备与热成像仪没有最佳的物距距离；第三，热成像仪本身具有很低的灵敏度，导致降低了测量准确度[7]。

解决方式：第一，在测量设备的时候，保证被测物体与热成像仪表面之间能够垂直，进行平移测量。第二，合理地设置物距。在进行设备测量的时候，物距D应该充分满足S>D/L，热成像仪距离系数值为L，被测设备的目标直径为S，依据热成像仪的光学分辨率，系数为75，因此，最佳物距为1m；第三，在测量温度的时候，如果对于误差需求比较小，需要选择相对灵敏度比较好的热成像仪，从而可以适当地增加设备的测量精度，此外，在关闭照明灯进行测量的时候，应该尽可能与其他设备隔离，避免受到热辐射影响[8]。

6.2 强烈阳光导致与实际温度具有差异

原因：在进行设备测量的过程中，如果阳光直接照射到热成像仪上，会导致出现一定数据偏差，误差相对比较大。

解决方式：在检测阳光照射电气设备的时候，应该尽可能选择在傍晚或者早上阳光不是十分强烈的时候，也可以适当地选择在阴天进行设备的测量和检测。在对设备进行检测的时候，应该选择相对比较适合的测试位置，避免出现反射、入射以及散射太阳辐射的问题。

6.3 图像模糊

原因：在设置热成像仪的时候色板出现一定问题。

解决方式：在使用热成像仪进行设备检测的时候，应该合理地把调色板设置为铁红或者灰度，从而保证热成像仪可以形成清晰的图像[9]。

7 结束语

总而言之，便携式热成像仪在电气设备预知性维修中具有重大的作用，可以在一定程度上增加设备故障检验的效率，避免出现重大的设备安全事故，降低不必要事故出现的可能性，促进企业经济效益和社会效益的发展，不断地把便携式热成像仪应用到各个领域，为电气设备的发展提供保障和依据。

参考文献

[1]李刚.便携式热成像仪在电气设备预知性维修中的应用[J].冶金设备管理与维修，2014，32（2）：5-7.

[2]张韶华.热成像仪在输变电设备测温中的应用与分析[J].科协论坛：下半月，2011（12）：39-40.

[3]邓国明.电气设备过温红外远程在线监测系统在变电站的应用[J].激光与红外，2010，40（11）：1211-1214.

[4]李亚峰.红外热成像技术在电力工业上的应用[C].//2010年全国输变电设备状态检修技术交流研讨会论文集，2010：1019-1022.

[5]刘新业，常大定，欧阳伦多，等.红外热成像在电气设备维护中的应用[J].红外与激光工程，2012，31（3）：220-224.

[6]王支军.红外热成像技术在国华北京热电分公司的应用[C].//2012年度全国发电企业设备检修技术大会论文集，2012：281-296.

作者简介：林庆洪（1975，8-），男，云南西畴人，本科，工程师，研究方向：通讯、无线广播。