红外热像技术在电气设备故障检测中应用

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1、红外热像技术在电气设备故障检测中应用　　摘要：红外热像仪在监测电力设备的外部故障方面有着不可比拟的优势。因为它可以通过监测设备来检测电力系统在运行中的真实温度分布状态，并具有不停电、不接触电气设备、直观、准确的特点，所以它成为电力部门常采用的一种行之有效的检测手段。关键词：红外热像电气设备故障检测中图分类号：S972.7+4文献标识码：A文章编号前言红外热像仪在监测电力设备外部故障方面有着不可比拟的优势，它通过监测设备运行中的真实温度分布状态，以不停电、不接触电气设备、直观、准确的特点成为电力部门一种行之有效的检测手段。一、红外检测原理7现代红外监测技术是以红外物理学、红外光电子技术、信号与

2、信息处理技术、数字图像处理技术及计算机应用技术为基础发展而来的一门新兴的综合性技术。红外线是波长在0.76μm～1000μm之间的一种电磁波，按波长范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类。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。红外辐射的能量可用物体表面的温度来度量，辐射的能量愈大，表明物体的表面温度愈高；反之，表明物体的表面温度愈低。红外辐射的探测是将被测设备的辐射能转换为可测量的形式。如对被测设备的热效应进行热电转换来测量

3、设备红外辐射的强弱，或利用红外辐射的光电效应产生的电性质的变化来测量红外辐射的强弱，这样就把红外辐射的信号功率转换成便于直接处理的电信号，进一步放大处理后，以数字或二维热图像的形式，显示设备表面的温度值或温度场分布。在设备热状态信息的红外探测过程中，代表设备热状态的红外辐射功率信号转换成电信号的功能是由红外探测器完成的。红外探测器主要包括热探测器和光子探测器。热探测器有温差热电偶与热电堆、热敏电阻测辐射热计和热释电探测器；光子探测器有光电导探测器和光伏探测器。二、红外检测技术的应用7随着光电技术的发展，其应用领域越来越广，主要应用有在工业应用、医学应用、军事应用等。在工业生产中，许多设备处在

4、高温、高压、高速运转状态下，应用红外测温技术对这些设备进行监控或检测，既能保证设备的安全运转，又能发现异常现象，及时排除隐患。利用热成像技术还可进行工业产品质量控制和管理。如轧钢工业中坯段、钢锭的凝固冷却速度，加热炉的内部温度，热处理后的冷却速度控制等。电子装备是现代武器系统的神经中枢，其电子部件一旦出现故障，要想重新恢复正常的运行，只有进行有效的元件级维修，所花费的时间最短而经费最少。尤其是在电器设备的故障检测中的应用很重要，随着电力系统朝着高电压大容量的方向发展，电器设备上的一些细微的故障就可能导致很严重的后果，甚至电力系统的瘫痪，所以采用红外热像诊断的技术可以及时发现故障或预测故障的发

5、展趋势并采取相应的措施，使很多故障在为发展的很严重时就被发现并解决了，红外热像检测技术在其不接触器件，不停机的情况下就可以完成对设备的检测，和定期停机对设备进行实验的方法相比有着不可比拟的优势。三、红外热像检测与诊断的基本方法红外热像检测的基本方法可分为被动式和主动式两大类。主动式的红外热像检测又可分为单面法和双面法，其加热过程也可分成稳态和非稳态两种。所谓的被动式是指进行红外热像检测时不对被测目标加热，利用被测目标的温度不同于周围环境温度的条件，在被测目标与周围环境的热交换过程中进行红外检测的方式。被动式红外热像检测被广泛用于运行中设备、元器件、科研试验品的检测，由于它不需要附加热源，在生

6、产现场基本上都采用这种方法。7所谓的主动式是指在进行红外热像检测时要对被测目标进行加热。非稳态加热方式是对被测目标进行加热，在其内部温度不均有热传导的过程中进行红外测温；稳态加热方式是在目标加热到内部温度均匀恒定状态，再把它放到一个不同温度的环境中进行红外测温。单面法对被测目标的加热和测量在同一个侧面进行，双面法则在目标的正、反两个侧面进行。红外热像检测仪器的安装和运载方式有固定式、便携式、车载式和机载式。固定式主要用于对关键设备、生产线产品工艺和质量的检测。便携式在日常的巡检、定期普查、设备抢修和跟踪检测中广泛应用。对被测设备数量多、检测路线长的场合宜采用车载式或机载式进行检测。到目前为止

7、，电气设备采用红外热像诊断的方法可归纳为以下五种：1表面温度判断法表面温度判断法是遵照已有的标准，对设备显示过热的部位按相关的规定判定它的状态正常与否。凡温度或温升超过标准者可根据温度超标的程度、设备负荷率大小、设备的重要性以及设备承受机械应力的大小来确定设备缺陷的性质。这种方法可以判定设备的部分故障情况，但不可能充分显示红外诊断技术超前诊断的优越性，下述的相对温差判断法可弥补表面温度判断法的不足。72相对温