热成像技术在水泵健康管理中的应用

胡嘉玮

摘要：水泵故障的发生，通常伴随着热辐射变化。基于这种认识，本文提出在水泵健康管理中采用热成像技术，并结合实例对热成像技术应用情况展开了分析，从而为关注这一话题的人们提供参考。

关键词：热成像技术 水泵 健康管理

引言

在水泵健康管理方面，过去主要根据水泵流量、承压、电机电压等参数进行设备健康水平的模糊评判，无法实现水泵故障的准确判断和检修。为提高水泵健康管理水平，还要加强热成像技术的应用，结合水泵热图像实现故障隐患及位置的准确判断，为设备检修维护工作的开展提供科学数据支撑。因此，需要加强热成像技术在水泵健康管理中的应用分析，从而对水泵健康状态进行科学管理。

1热成像技术概述

热成像技术其实就是利用红外热像仪对物体表面辐射红外线进行接收和分析的技术，能够将得到的红外线信号转换为电信号，从而对物体热图像进行显示。根据热力学理论，绝对温度在OK以上的物体都会发生热辐射。在物体内部分子运动的过程中，会向外辐射出红外线。根据物体这一特性，采用热成像技术能够以非接触方式对物体红外能量进行探测。在实际工作过程中，红外热成像仪会利用物镜对物体表面辐射红外能进行接收，并且利用光学系统实现红外能汇聚，使接收到的红外线得以在系统焦点上聚集。利用探测器，能够实现光电转换，将红外能转换为电能经过系列的电信号处理可以在显示器上进行热图像生成，并显示相应温度值。利用相关软件，可以完成热图像及温度值的分析和计算。从技术应用特点来看，设备应具备320x240以上像素，分辨率不超过0.1℃，空间分辨率较小，对变化温度具有较高的探测精度和较广探测范围。

2热成像技术在水泵健康管理中的应用分析

2.1水泵健康管理分析

水泵在制水、供热等各种工程中得到了应用，是输送流体或使其增压的机械设备，在运行过程中可能发生径向力不平衡、堵塞、污染等问题，造成设备出现故障或老化，引起设备动作缓慢或不动作。加强水泵健康管理，能够通过及时解决设备运行问题使设备保持健康状态，从而实现稳定运行。作为机电类产品，水泵在运行的过程中将受到周围环境温度、自身振动、流体流量载荷等各种因素的影响，导致水泵发生转子不对中、绕组发热等各种故障。单纯依靠设备振动信号进行故障诊断，由于设备主要依靠非线性输出模式，得到的信号数据将受到电源波动、噪声等各种因素交织化影响，给水泵故障判断带来一定困难。因此想要实现水泵健康管理，需要结合进一步加强水泵健康状态的分析与判断。

2.2热成像技术应用思路

在水泵健康状态判断方面，应用热成像技术可以对设备存在的异常和缺陷进行判断，帮助人员及时发现设备故障部位。应用该技术，具有直观、安全、可靠和实时的特点，与设备其他故障诊断技术结合在一起，能够及时发现设备存在的运行隐患，为设备健康状态的调节提供可靠依据。在正常运行的过程中，水泵设备在电流和电压作用下会产生一定热量。而一旦发生故障，在环境和自身作用下，水泵零部件之间将产生一定温差。采用热成像技术进行水泵温度异常变化的检测，能够通过热图像上温度读数对设备故障发生部位和原因进行判断，从而使水泵内部故障缺陷得到准确反映。实际应用热成像技术进行水泵运行状态分析时可知，在水泵内部零部件发生故障时，红外热图将显示出以故障点为核心的热场分布。通常情况下，水泵发热过程较长，与故障点接触的流体会形成热传导和对流辐射，使水泵内部热量不断传递至外壳，导致设备外表面热场分布发生变化[2]。在稳定发热的情况下，热图像中将以局部过热形态向周围进行红外线的辐射，因此能够对热故障进行直观判断，确定水泵存在故障隐患的部位，并且能够对故障程度进行判断分析。

2.3热成像技术具体应用

2.3.1应用方案

为加强水泵健康管理，上海城投水务（集团）有限公司的制水分公司在下属泵站管理方面，引入了热成像技术，实现了水泵健康管理系统平台的建设。在水泵管理方面，泵站主要通过热成像摄像头进行水泵运行监测，获得水泵轴承、电机和泵体等位置的温度。为加强水泵自动化管理，将热成像分析软件与泵站自动化系统对接，将得到的数据自动传输至水泵健康管理系统上，完成水泵运行过程中温度参数的记录。而水泵的健康管理系统中同时包含其他系统，如振动监测系统，能够对水泵设备振动频谱进行获取对水泵运行各种状态参数信息进行综合判断，能够加强水泵健康状态的分析和预测，使水泵运行得到有效管理。根据系统中积累的设备运行状态数据，采用大数据技术展开分析能够及时发现水泵故障隐患，由系统发出相应维修预警。根据系统数据，人员可以提早实现水泵检修计划的制定，加强水泵维修资源调度管理，所以能够通过降低水泵故障率保证泵站高效运行，继而为上海市居民用水提供保障。

2.3.2应用分析

实际应用热成像技术对水泵运行的过热缺陷进行分析，还要结合缺陷性质进行缺陷类型的科学判断。比如在水泵内部出现堵塞缺陷的情况下，水泵内部流体温度将有所升高，水泵泵体散热性能则随之下降，导致部件发生过热问题。在正常情况下，水泵泵体表面热辐射能量为均匀分布。但是在发生内部堵塞后，缺陷位置热辐射能量将发生变化，导致泵体表面因热流能量传导减缓发生热辐射能量分布变化，如图l所示。采用热成像技术进行检测，可以从温度分布上完成异常温度点的查找，从而实现堵塞位置的判断分析。应用热成像技术对水泵运行状态进行分析，也能及时防止由过热引发的恶性事故。实际在水泵长时间运行过程中，电机轴承可能会出现温升情况，一旦长时间过热将导致轴承损毁事故的发生。作为转动机械常见部件，轴承过热目前在异步电机故障中比例约达52%[3]，因此需要加强水泵电机轴承温升检测分析，保证水泵处于安全、稳定运行状态。如果电机轴承发生故障，载荷会发生不稳定变化，导致轴心轨迹变大，轴承滚动体育内外圈将产生较大接触应力，导致轴承摩擦发热。采用热成像技术，可以对轴承温升现象进行观测。通过设定轴承上限温度，系统可以在监测到轴承温度超过限额时发出报警，确保人员能够及时确认水泵轴承温升问题，继而采取有效措施避免故障的发生。

2.3.3应用效果

在水泵健康管理中应用热成像技术，能够帮助人员时刻掌握泵站工区水泵设备运行情况，为工区水泵设备状态检修提供科学数据依据，从而通过加强水泵设备科学管理提高设备健康运行水平。实际采用热成像技术进行水泵状态监测，能够简单快速的获得设备运行状态信息，确保设备运行健康状态得到实时显示。相较于传统的设备监测方法，无需对水泵进行停电操作即能完成设备检查，所以能够节省相应的检修维护成本，加强设备预防性维修。在对水泵运行故障进行判断时，结合热成像数据，能够准确进行设备过热点的查找，为设备故障发生位置和原因的判断提供技术支撑，所以能够使设备状态维修效果得到保证，为人员改进设备维护方法提供依据，继而使设备健康管理水平得到提升。

3结论

在科学技术取得不断发展的背景下，引入热成像技术等先进技术对水泵运行状态进行监测和分析，能够通过加强水泵健康管理提高设备安全运行水平，为企业发展注入活力。因此在实践工作中，还应科学运用热成像技术进行水泵健康状态判断，从而对设备进行及时、准确检修管理，使设备保持安全、稳定运行。

参考文献

[1]程義岩，张健，周剑鸣，等，方家山核电站凝结水泵电机轴承温度过高的原因分析[刀.中国核电，2018，11（02）：237-244.

[2]陈少敏，董红云，汤腾蛟，等。基于热成像法的散热器管路脏堵检测[J].风能，2018（06）：92-95.

[3]程士坚，王玮，宋晓路，等.热成像技术在电机表面温升分析中的应用叨.石化技术，2018，25（05）：95-96.