红外诊断技术应用课件.ppt

1、v温度诊断技术v主讲：刁国栋v第一节 温度诊断概述 温度诊断技术是利用测量机件工作温度的方式，对机械设备的发热状态进行检测，从而判断设备的技术状态。v温度诊断的原理 被检测对象温度不正常（超标或降低），是设备产生或引起故障的主要因素，通过温度检测来判断排除故障，这就是温度诊断的基本原理。v温度的诊断方法 1、接触式测温 接触式测温是将测温传感器与被测对象接触，被测对象与测温传感器之间因传导热交换而达到热平衡，根据测温传感器中的温度敏感元件的某一物理特性随温度而变化的特性来检测温度。将测得的温度与界值温度进行比较，遍可分析出被测对象的工作状态。目前在各工业领域获得广泛应用的接触式测温方法主要有热

2、电偶法、热电阻法两种。2、非接触式测温（红外测温）非 接触式测温主要是采用物体热辐射的原理进行的。利用红外测温只需要将测温仪对准被测物体不必和被测物体直接接触。测量仪器主要有红外点温仪、红外热像仪、红外热电视等。红外测温和接触式测温方式的性能比较 项目红外测温接触测温特点对物体无影响测量物体表面的温度反映速度快，可测运动中的物体和瞬态温度测温范围宽测温精度高。分辩0.01或更小可对小面积测温直径可达到数微米可对点、线、面测温可进行远距离测量可测量腐蚀性物体温度对现场温度有影响适合测瞬态温度不便于测运动中的物体测温范围不够宽不便于同时测量多个目标要求知道被测物体的发射率被测物体的辐射能充分抵达红

3、外探测器尽量消除背景噪声测温设备与被测物体接触良好被测温度不能有显著变化 3、红外诊断方法 a、表面判断法 同一类型被检测设备之间进行比较的方法。设备类型、工况、环境和背景热噪声相同或相近。b、热谱图分析法 根据同类设备在正常状态和异常状态下的热谱差异来判断设备是否正常的方法。c、档案分析法 将测结果与设备的红外诊断技术档案相比较，来进行分析诊断的方法。这种方法有利于对重要、结构复杂的设备进行正确的诊断，应用这种方法需要预先为诊断对象建立红外诊断技术档案。v第二节 红外监测诊断技术及其应用 v红外基础知识 1、辐射的概念 受热物体内的原子或分子因获得能量从低能量级跃迁到高能量级，当它们向下跃迁

4、时，就可能发射出辐射能，这类辐射能称为热辐射（有时也称为温度辐射）。热辐射的强度取决于物体的温度，换言之，温度这个物理量对辐射现象起着决定性的作用。热辐射现象极为普遍，任何物体只要温度高于绝对零度（-273.15），就有一部分热能变为辐射能，该能量中包含可见光与不可见的红外线两部分。v红外线v 1672 年，人们发现太阳光（白光）是由各种颜色的光复合而成，同时，牛顿做出了单色光在性质上比白色光更简单的著名结论。使用分光棱镜就把太阳光（白光）分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各色单色光。1800 年，英国物理学家 赫胥尔从热的观点来研究各种色光时，发现了红外线。他在研究各种色光的热量时，有意地把

5、暗室唯一的窗户用暗板堵住，并在板上开了一个矩形孔，孔内装一个分光棱镜。当太阳光通过棱镜时，便被分解为彩色光带，并用温度计去测量光带中不同颜色所含的热量。为了与环境温度进行比较，赫胥尔用在彩色光带附近放几支作为比较用的温度计来测定周围环境温度。试验中，他偶然发现一个奇怪的现象：放在光带红光外的一支温度计，比室内其他温度的显示数值高。经过反复试验，这个所谓热量最多的高温区，总是位于光带最边缘处红光的外面。于是他宣布太阳发出的辐射中除可见光线外，还有一种人眼看不见的“热线”，这种看不见的“热线”位于红色光外侧，叫做红外线。红外线是一种电磁波，具有与无线电波及可见光一样的本质，红外线的发现是人类对自然

6、认识的一次飞跃，对研究、利用和发展红外技术领域开辟了一条全新的广阔道路。红外线的波长在 0.76 100m 之间，按波长的范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类，它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它是基于任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停地辐射出热红外能量，分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能量愈小。温度在千摄氏度以下的物体，其热辐射中最强的电磁波是红外波（红外辐射）；物体温度达到300时，其辐射中最强的波长为5微米，是红外线。到500左右时，才出现暗红辉光 温度

7、达到800时的辐射已有足够的可见光成分，呈现“赤热”状态，但绝大部分的辐射能量仍属于红外线。只有在3000时，近于白炽灯丝的温度，它的辐射能才包含足够多的可见光成分。以上这些实例说明红外线辐射是热辐射的重要组成部分，俗称“红外辐射”红外辐射就是从可见光的红外端到毫米波的宽广波长范围内的电磁波辐射，从光子角度看，它是低能量光子流。2、基本参数辐射能量Qe 光源辐射出来的光（包括可见光和不可见光）的能量称为光源的辐射能量，单位是cal、j。辐射通量e 在单位时间内通过某一面积的辐射能量成为通过该面积的辐射通量，也可称为辐射功率，单位W、cal/s。辐出度M e 指单位面积上的辐射通量，到位是 W/

8、光谱辐射量 3、物体的吸收、反射、传输如果把辐射体辐射的能量设定为1，该入射能量达到物体时，会产生三种情况：透射、吸收、反射，即入射辐射的一部分可以被吸收，一部分被反射，一部分被投射，设投射率为 ，吸收率为，反射率为，根据能量守恒定律，那么+1 红外辐射对各种物体的作用 +1 1 1 1 3、影响红外辐射测量的主要因素大气衰减的作用 大气分子吸收、散射，以及云、雾、雨、雪等其他微粒的散射作用。背景辐射的影响 a 天空背景辐射 b 地面背景辐射 物体的发射率 物体红外辐射的关键是物体的发射率，它的大小与材料的性质、温度和表面状态直接相关。v第三节 红外测温仪 产品图片 v红外测温仪工作原理v红外

9、测温仪由光学系统，光电探测器，信号放大器及信号处理.显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标的温度值。v使用红外测温仪的益处-便捷!红外测温仪可快速提供温度测量，坚实.轻巧.在工厂巡视和日常检验工作时都可携带。-精确!红外测温仪的精度在1度以内。可快速探测操作温度的微小变化，在其萌芽之时就可将问题解决。安全!安全是使用红外测温仪最重要的益处。不同于接触式测温仪，红外测温仪能够安全地读取难以接近的或不可到达的目标温度，非接触温度测量还可在不安全的或接触测温较困难的区域进行，像蒸汽阀门或加热炉附近，v红

10、外测温仪使用的主要领域v 可连续诊断电子连接问题；可检验电池组件和功率配电盘接线端子；开关齿轮或保险丝连接，防止能源消耗；由于松懈的连接器组合会产生热，红外测温仪有助于识别回路中电器的绝缘故障，或监视电子压缩机；日常扫描变压器的热点可探测开裂的绕组和接线端子；可检测电盘接线端子 发热状况；可通过监控烘干房、喷漆房等重点设备组件的发热点，判断设备运行状态。v如何进行红外测温仪测温？v使用红外测温仪测温，将红外测温仪对准要测的物体，在仪器的屏幕上读出温度数值，选择最佳测量距离。v用红外测温仪注意事项：v、只测量表面温度，红外测温仪不能测量内部温度。v、不能透过玻璃进行测温，玻璃有很特殊的反射和透过

11、特性，红外测温仪最好不用于光亮的或抛光的金属表面的测温（不锈钢、铝等）。v、定位热点，要发现热点，仪器瞄准目标，然后在目标上作上下扫描运动,直至确定热点。v、注意环境条件：蒸汽、尘土、烟雾等。它阻挡仪器的光学系统而影响精确测温。v、环境温度，如果红外测温仪突然暴露在环境温差为度或更高的情况下，仪器应停留一定时间进行调节然后测温。v电气设备的外部热缺陷 v实践证明，导体外部热缺陷的根本问题是连接不良性缺陷，由于其裸露在空气中，因而比较容易出现故障，其故障原因主要有以下几种：v（1）接头连接不良，螺栓未压紧。v（2）导体接触而长期运行腐蚀氧化。v（3）大气中的有害气体、灰尘引起的腐蚀。v（4）设备

12、材质质量差，加工安装工艺不好造成导体损伤。v（5）机械振动等各种原因所造成的导体实际截面降低。v（6）负荷电流不稳或超标等。v电气设备常见的内部热缺陷有以下几种：v（1）内部导电部分连接不良或者触头接触电阻过大；v（2）内部受潮，介质损耗增大；v（3）绝缘材料老化、开裂、脱落；v（4）电压分布不匀、泄露电流过大；v（5）内部缺油等。v热缺陷的标准划分 v根据GB73-90以及实测数据统计分析，热缺陷按温升的高低及对设备的危害程度可将其分为一般性热缺陷、严重性热缺陷和危险性热缺陷三种。v（1）一般性热缺陷：其温升范围在1020之间，与相同运行条件下的设备相比，该接头有一定的温升，用红外成像仪测量

13、仅有轻微的热像特征，此种情况应引注意，检查是否系负荷电流超标引起，并加强跟踪，防止缺陷程度的加深。v（2）严重性热缺陷：发热点温升范围在2040之间，或实际温度在6080之间，或设备相间温差范围在1.52.0倍之间，热像特征明显，缺陷处已造成严重热损伤，对设备运行构成严重的威胁，此种缺陷应严加监视，条件允许时应尽快安排停运处理。v（3）危险性热缺陷：发热点温升超过40，或者最高温度已超过国际GB763-90所规定的该材料最高允许值。热像图非常清晰，外观检查可看到严重的烧伤痕迹。该种缺陷随时可能造成突发性事故，应立即退出运行，进行彻底检修。电动机的运行温度电动机机身的温度。根据电动机绝缘等级，绕

14、组温度有不同的上限。v电动机轴承的温度：滚动轴承上限温度为90，滑动轴承上限温度为100。绝缘的温度等级 A级E级 B级F级H级绝缘的温度等级（）105120130155180绕组温升限值（K）607580100125性能参考温度（）8095100120145 电缆的运行温度v电线、电缆载流量与绝缘材料的运行温度有关，导体的负荷在正常持续运行中产生的温升不应超过下表表规定的温度极限。v 绝 缘 类 型温度限值（）聚氯乙烯（PVC）70（导体）交联聚乙烯（XLPE）90（导体）乙丙橡胶（EPR）90（导体）矿物绝缘（PVC护套或可触及的裸护套）电缆70（护套）矿物绝缘（不允许触及和不与可燃物相接

15、触的裸护套电缆）105（护套）v案 例v1：某工厂1998年4月28日发现#4主变220KV侧C相套管将军帽处温升30，相间最大温差25，属严重性热缺陷，在5月初大修试验时，检测C相绕组直流电阻严重超标。进一步检查发现，将军帽与接头的螺纹接触面上有灰尘，导致接触不良，接触电阻增大，检修后C相电阻合格，投运后复测温升降至10以下。v3：1998年12月21日检测建352开关时，变压器侧A相接头温升77.9，属危险性热缺陷，停运处理时发现A相引线线夹外侧一螺栓未紧到位，有明显灼伤痕迹，表面严重锈蚀且稍碰即断。更换线夹后投运正常。v小 结v（1）红外诊断技术能及时发现、处理、预防重大事故的发生，建立热缺陷的温升标准有助于热缺陷的诊断和处理。v（2）运用检测标准应根据设备的缺陷类别具体分析。对外部热缺陷可直接运用标准，对内部热缺陷要结合必要的辅助手段进一步查找原因。