红外热像仪在电力的应用 热像仪常见问题解决方法

 红外热像仪在电力的应用

电力设备的故障有多种多样，但大多数都伴有发热的现象。从红外诊断的角度看，通常分为外部故障和内部故障。众所周知，电力系统运行中，载流导体会因为电流效应产生电阻损耗，而在电能输送的整个回路上存在数量繁多的连接件、接头或触头。在理想情况下，输电回路中的各种连接件、接头或触头接触电阻低于相连导体部分的电阻，那么，连接部位的损耗发热不会高于相邻载流导体的发热，然而一旦某些连接件、接头或触头因连接不良，造成接触电阻增大，该部位就会有更多的电阻损耗和更高的温升，从而造成局部过热。此类通常属外部故障。

    外部故障的特点是：局部温升高，易用红外热像仪发现，如不能及时处理，情况恶化快，易形成事故，造成损失。外部故障占故障比例较大。

    所谓高电压电器设备的内部故障，主要是指封闭在固体绝缘以及设备壳体内部的电气回路故障和绝缘介质劣化引起的各种故障。由于这类故障出现在电气设备的内部，因此反映的设备外表的温升很小，通常只有几K。检测这种故障对检测设备的灵敏度要求较高。
   
    内部故障的特点是：故障比例小，温升小，危害大，对红外检测设备要求高。
 
    根据相关单位提供的长期实测数据及大量案例的综合统计，电力设备外部热缺陷一般占设备缺陷总指数的90％～93%，内部热缺陷仅占7%～10%左右。

    在电力行业，很早就将热像仪运用于设备的*检修上，通过其对电气设备和线路的热缺陷进行探测，如变压器、套管、断路器、刀闸、互感器、电力电容器、避雷器、电力电缆、母线、导线、组合电器、绝缘子串、低压电器以及具有电流、电压致热效应或其他致热效应的设备的二次回路等，这对于及时发现、处理、预防重大事故的发生可以起到非常关键而有效的作用。
       
    所谓电气设备热缺陷，通常是指通过一定手段检测得到，由于其内在或外在原因所造成的的发热现象。

    根据缺陷所产生的原因不同，我们通常归纳为3 种：一种是长期暴露在空气中的部件，由于温度湿度的影响，或表面结垢而引起的接触不良，或由于外力作用所引起的部件损伤，因而使得的导电截面积减少而产生的发热。如接头连接不良，螺栓，垫圈未压紧；长期运行腐蚀氧化；大气中的活性气体、灰尘引起的腐蚀；元器件材质不良，加工安装工艺不好造成导体损伤；机械振动等各种原因所造成的导体实际截面降低；负荷电流不稳或超标等。

    另一类是由于电器内部本身故障，如内部连接部件接触不良导致的电阻过大；绝缘材料老化、开裂、脱落；内部元件受潮，元气件损耗增大；冷却介质管路阻塞等等。

    对于那些可以直接观察到的设备及元气件，红外热像仪都能够发现所有连接点的热隐患。对于那些由于被遮挡而无法直接看到的部分，则可以根据其热量传递到外面部件上的情况加以分析，从而得出结论。由于现场的实际情况千变万化，即便你通过热像仪得到了一张有热点的图片，要想作出一个精确的判断，可能会受许多因素的影响。如当前的温度，风量，负荷等情况。我们可以根据不同的特点，作相关的分析，作出相应的判断如：

    为保证电力生产*高效运行，对电力设备状态检修提出了更高的要求。由于状态检修主要依赖于对运行中设备的状态检测以及在线监测手段，所以，电力设备运行状态检测和在线监测在电力*生产中始终起着重要的作用。红外成像技术作为一门新技术，在电力设备运行状态检测中有着无比的优越性。红外成像是以设备的热状态分布为依据对设备运行状态良好与否进行诊断，它具有不停运、不接触、远距离、快速、直观地对设备的热状态进行成像。由于设备的热像图是设备运行状态下热状态及其温度分布的真实描写，而电力设备在运行状态下的热分布正常与否是判断设备状态良好与否的一个重要特征，因而。采用红外成像技术可以通过对设备热像图的分析来诊断设备的状态及其隐患缺陷。
 
    采用红外成像技术可开展以下电力设备状态检测与故障诊断工作。

    ● 高压电气设备运行状态检测与内、外中心故障诊断：
   
    ● 各类导电接头、线夹、接线桩头氧化腐蚀以及连接不良缺陷；
   
    ● 各类高压开关内中心触头接触不良缺陷；
   
    ● 隔离刀闸刀口与触片以及转动帽与球头结合 不良缺陷；
   
    ● 各类CT一次内中心及外中心连接不良缺陷、本体及油绝缘不良缺陷以及内中心铁芯、线圈异常不良过热陷；
   
    ● 各类PT绝缘不良缺陷、缺油以及内中心铁芯、线圈异常不良过热缺陷；
       
    ● 各类电容器过热、耦合电容器油绝缘不良和缺油（低油位）缺陷；
   
    ● 各类避雷器内中心受潮缺陷、内中心元件老化或非线性特性异变缺陷；
   
    ● 各类绝缘瓷瓶表面污秽缺陷，零值绝缘子检测，劣化瓷瓶检测；
   
    ● 发电机运行状态检测、电刷与集电环接触状态检测、内中心过热检测；
   
    ● 电力变压器箱体异常过热，涡流过热，高、低压套管上、下两端连接不良以及充油套管缺油（低油位）缺陷；
   
    ● 各类电动机轴瓦接触不良以及本体内、外中心异常过热。

                                                                            进口红外热像仪   

 用红外热成像技术，探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备，我们称为红外热成像仪。我们人眼能够感受到的可见光波长为：0.38—0.78微米。通常我们将比0.78微米长的电磁波，称为红外线。自然界中，一切物体都会辐射红外线，因此利用探测器测定目标本身和背景之间的红外线差，可以得到不同的红外图像，称为热图像。

 

 红外热像仪，现在市场上有FLIRE系列，美国FLUKETI系列，美国HD系列，进口高端的红外热像仪，价格在10-50万之间，另外国产优利德 UTI系列，华盛昌DT系列，华中数控等产品。

 

  介绍一款低端的进口红外热线仪 

 

TY10E4ZX21

红外分辨率

80 x 60像素

MSX分辨率

320 x 240像素

热灵敏度

0.15℃

空间分辨率

10.3 mrad

图像模式

红外图像、可视图像、MSX?、缩略图库

 

一般参数

成像性能

视场角（FOV）/ 最近对焦距离

45°x 34°/ 0.5m

波长范围

7.5 – 13μm

图像帧率

9 Hz

调焦

免调焦

焦平面阵列（FPA）

非制冷微量热型探测器

图像显示

显示屏

3” 320 x 240彩色液晶屏

图像调节

自动调节 / 锁定图像

测量

对象温度范围

-20℃至+250℃

精度

±2℃或读数的±2%，环境温度10℃-35℃，对象温度+0℃以上

 

 

测量分析

 

点测温

中心点测温

发射率校正

0.1-1.0可调

发射率表

预定义材料的发射率表

反射表象温度校正

自动，基于反射温度输入值

设置

调色板

铁红色、彩虹及黑/白色

设置控制

本地化单位调整、语言、日期和时间格式

图像存储

图像存储容量

内存至少可存储500张图像

图像存储模式

同步存储红外图像、可视图像和MSX成像图像

文件格式

标准JPEG – 包含14位测量数据

数据通信接口

接口

微型USB接口：数据可在PC和Mac设备之间传输

电源

电池类型

可充电锂离子电池

电池电压

3.7 V

电池工作时间

在+25℃环境温度和一般应用中约使用4小时

充电系统

电池内置于热像仪中充电，或使用专用充电器

充电时间

内置于热像仪中充电2.5小时可充90%的电量，使用充电器需2小时

电源管理

自动关机

交流工作

交流适配器，90-260 VAC输入，输出至热像仪为5 VDC

环境参数

工作温度范围

-15℃- +50℃

存放温度范围

-40℃- +70℃

湿度

IEC 60068-2-30/24h，95%相对湿度

EMC

WEEE 2012/19/EC
RoHs 2011/65/EC
C-Tick
EN 61000-6-3
EN 61000-6-2
FCC 47 CFR第15部分B类

抗冲击性

25g，IEC 60068-2-29

抗坠落

2m

抗振性

2g，IEC 60068-2-6

物理特性

热像仪尺寸

244 x 95 x 140 mm

热像仪重量

575 g（含电池）

运输尺寸

303 x 206 x 128 mm

运输重量

2.7kg（FLIR E8: 2.95 kg）

 

 

红外热成像技术在汽车领域的应用由来已久。除了用以汽车生产厂内对电气设备进行例行的红外热像仪检查之外，其在汽车研发中业应用颇广。红外热像仪技术可以更有效，更快速，更准确地诊断出汽车设计，结构等的相关缺陷。下面就典型的几种诊断应用进行说明：

1.发动机故障诊断：

一般来说，发动机都要经过振动和噪声测试来进行整体结构的评估。但对于发动机的某些细微缺陷来讲(例如：微小的裂纹，细微的结构设计差别等)，则是很难通过前两种方式来进行准确诊断的。而红外热成像技术则可以将细微的结构缺陷反映为细微的温度差别，从而能够达到其它方式所不能达到的诊断效果。左图为拍摄的轿车内部发动机的热图，我们可以对发动机内部的温度分布一目了然。各个部件位置的温度可以准确反映出实际工作中的发动机性能的体现。

2.制动系统故障诊断：

车辆的制动设计取决于很多因素，根据重量分布、车辆尺寸、车辆高度等情况，前制动系统要担负较大比例的制动作用。使用红外热像仪对车辆前后轮的温度进行比较，这种方法简易可行。一般来说，前轮的温度应该高于后轮的温度。如果两个前轮(或后轮)的温度也有差别，则可以判断为制动系统中存在油路不通畅，可能是有空气的缘故。图1为实际拍摄的前轮温度分布图。

3.车身气密性检测：

汽车的空调系统的好坏对汽车的使用至关重要，而车身的整体气密性将直接影响到空调系统的工作效率。在进行汽车测试时，打开车内的空调系统(运行一段时间)，在使用OI61-844红外热像仪将整个车的热图拍摄下来。如果汽车车门，玻璃衔接处等发生气密性泄漏，则准确的分析和评估(见图2)。

4.车窗加热丝的检测：

加热丝位于汽车后玻璃，其工作正常与否将直接影响到汽车在多雾情况下的安全驾驶。使用红外热像仪可以对整个加热丝的分布做出全面的迅速诊断。图3可以看到下方的加热丝有明显的断裂。

5.汽车排气管的检修：

排气管的温度过高可以直接反映出燃烧不充分，从而对发动机系统的工作状况有个间接的评估。如果管路的温度分布不均匀，则可以反映出管道本身具有结构上的缺陷。其它，汽车底盘的轴承系统、电气设备、车身的舒适性等，都可以采用热像仪来进行相应的检测和诊断(图4)。

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