红外热像仪在设备故障诊断中的应用
【摘 要】中国铝业山西分公司通过运用8NBM60红外热像仪对电气设备及热工设备进行检测和故障诊断，发现了多处隐患，并得到了及时处理，给生产的正常运行创造了有利条件，为设备检修提供了可靠依据，在这些设备上逐步实现了状态预知维修。
【关键词】红外热像仪 故障诊断
1 概述
中国铝业山西分公司（以下简称山西分公司）作为大型的氧化铝生产企业，电气设备及热工炉窑设备多，运行过程中关键部位的温度变化直接反映了设备的技术状况。普通的红外测温仪远距离无法分辨出故障点的具体部位，尤其是电气设备的高压开关、电缆接头等。2003年，山西分公司购置了一台8NBM60红外热像仪，以弥补红外测温仪在电气设备及热工炉窑筒体测温时的不足。它可实时提供高分辨率的彩色影像，温度分辨率高，测温功能强大，红外镜头与CCD镜头可随时切换，可用PC卡存储图像且不易失真。通过利用红外热像仪对主变压器、配电室、焙烧炉、熟料窑等设备进行检测，依据热像图及时准确地确定被测物体的故障部位，避免了设备事故的发生，为设备检修提供了可靠的依据，在这些设备上逐步实现了状态预知维修。
2 热像仪简介
2.1 热像仪原理
红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统，接受被测目标的红外辐射能量分布图形，反映到红外探测器的光敏元上，在光学系统和红外探测器之间，有一个光机扫描机构（焦平面热像仪无此机构），对被测物体的红外热像进行扫描，并聚焦在单元或分光探测器上，由探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换成标准视频信号，通过电视屏或监视器显示红外热像图。
这种热像图与物体表面的热分布场相对应，实质上是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图。由于信号非常弱，与可见光图像相比，缺少层次和立体感，因此在实际应用过程中，为更有效地判断被测目标的红外热分布场，常采用一些辅助措施来增加仪器的实用功能，如图像亮度、对比度的控制、色标校正，伪色彩描绘等高线和直方图进行数学运算、打印等。
2.2热像仪结构
8NBM60红外热像仪主要由主机、红外镜头、镜头光圈调节旋钮、镜头焦距调节旋钮、CCD镜头（观察可见光图像）、功能键、内置彩色液晶寻像器、菜单键、回车键、开关键、耳机接口、视频输出接口、存储卡插槽、电池仓等部分组成。
2.3热像仪功能
8NBM60红外热像仪具有点温功能、高温报警、高低温捕捉、等温分析、图像存储、回放功能、语音记录、伪彩设置、设置菜单等功能。
与热像仪配套使用的还有功能强大的图像处理软件，操作人员不但可看到红外图像，而且还可对图像进行点、线、面分析和回放图像中的语音记录等，并可完成检测报告（包括红外影像、可见光照片、图像中最高温度、最低温度、平均温度等数据表格）。
3 应用实例
3.1 2003年11月20日，在对BD-28配电室进行测温时，发现一配电柜接触器下端黄相螺丝连接处温度高达94.58℃（当时环境温度为16℃，连接处正常温度为30℃-40℃），立即通知分厂电气专业人员，经停电检查，发现螺丝连接处被氧化，通过打磨处理，运行正常，避免了螺丝连接处温度继续升高、打火而引发电气火灾事故。 图1为配电柜接触器下端三相螺丝连接处热像图及对应分析值。
图1
3.2 2004年4月9日热电分厂4#主变（6kv变110kv）用油经色谱分析，发现变压器油有问题，现场电气专职点检员申请用红外热像仪进行温度检测。
图2是4#主变高压（110kv）端A、B、C三相导线连接处热像图，从图中看出C相（右边）导线连接处及套管温度高于B相（中间），分析C相有问题。
图2
2004年4月16日，经对变压器进行吊芯检查，发现C相套管中油有杂质，导线有放电痕迹，套管也发现问题，对其进行了检修更换。
3.3 通过对热工炉窑筒体测温，可发现壳体内衬损坏脱落程度，便于适时安排检修，避免出现炉窑内衬脱落红窑现象，给生产带来被动。图3为氧化铝熟料窑筒体局部热像图，图中，筒体发亮部位为窑内衬局部变薄，需加密跟踪观测。
图3
4 使用红外热像仪时应注意以下几点：
4.1为提高测量精度，通常在每次开机时进行一次测温校正，以后每工作约30分钟进行一次。
4.2尽量正确输入环境温度（镜头盖温度）。
4.3尽量正确输入辐射系数。
由于在现场操作中一般难以确定目标的辐射率，所以利用红外热成像测温原理测量出的温度值只能是实际温度的近似值，因此，在使用8NBM60红外测温仪进行测温时，需了解以下两点：（1）在不调整辐射率的情况下，当不同物体具有同一温度时，表面辐射率大的物体，显示的图像较明亮，测出的温度较高；表面辐射率小的物体，显示的图像较暗，测出的温度较低。（2）测定温度值均为目标表面温度值。
4.4热像仪红外镜头应避免强光照射，要远离强磁场，勿靠近高温热源。
5 结束语
8NBM60红外热像仪能够快速、准确地确定故障点的位置，并测量出故障点的温度，为设备的正常运行和检修工作提供可靠的依据。经过近一年的实践，热像仪在电气设备和热工设备的故障诊断方面取得了一些成绩，摸索了一定的经验，我们已对主要的设备建立了热像图数据库。下一步，在对设备的检测诊断方面，我们将进一步注意积累经验，使热像仪的作用得到最大限度的发挥，为企业的生产运行保驾护航。