大唐洛陽(yáng)熱電廠 設(shè)備管理部 張衛(wèi)行

紅外線(xiàn)熱像儀在電力設(shè)備點(diǎn)檢中的應(yīng)用

大唐洛陽(yáng)熱電廠 設(shè)備管理部 張衛(wèi)行

從300 MW機(jī)組基建開(kāi)始，大唐洛陽(yáng)熱電廠工作人員以點(diǎn)檢定修的管理模式對(duì)設(shè)備進(jìn)行全過(guò)程、全員、全方位的動(dòng)態(tài)管理。在工作中發(fā)現(xiàn)，電氣設(shè)備運(yùn)行中溫度的變化能直接反映設(shè)備質(zhì)量的好壞，而普通的測(cè)溫儀無(wú)法遠(yuǎn)距離分辨出故障點(diǎn)的具體部位，尤其是無(wú)法檢定電氣設(shè)備的高壓線(xiàn)路、開(kāi)關(guān)、電纜接頭等故障。為了為檢修提供更可靠的依據(jù)，大唐洛陽(yáng)熱電廠開(kāi)始利用紅外線(xiàn)熱像儀對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。設(shè)備投入使用后，查出了多處隱患，保障了電力設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。本文，筆者以大唐洛陽(yáng)熱電廠為例，闡述紅外檢測(cè)技術(shù)及紅外線(xiàn)熱像儀在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。

一、紅外檢測(cè)技術(shù)概述

紅外檢測(cè)技術(shù)是指利用紅外輻射原理及儀器，檢測(cè)機(jī)器運(yùn)行中的溫度變化。這是一種快速、簡(jiǎn)便且行之有效的檢測(cè)電氣設(shè)備故障的方法，能夠快速、準(zhǔn)確地確定發(fā)熱故障點(diǎn)。

1.紅外線(xiàn)。在光譜中波長(zhǎng)在0.75～100 0 μm之間的一段稱(chēng)為紅外線(xiàn)，是不可見(jiàn)光。紅外線(xiàn)是一種電磁波，自然界中所有溫度高于絕對(duì)零度（–273.16℃）的物質(zhì)都可以產(chǎn)生紅外線(xiàn)。不同材料、不同溫度、不同表面光度、不同顏色的物質(zhì)所發(fā)出的紅外輻射強(qiáng)度也不同?？茖W(xué)研究表明，當(dāng)物體溫度低于100 0 ℃時(shí)，物體輻射能中大多是不可見(jiàn)的紅外光，能量也正集中在紅外區(qū)。紅外線(xiàn)熱像儀的工作原理正是利用這一原理，捕捉物體表面所發(fā)出的紅外輻射；工作人員通過(guò)觀察物體的紅外熱分布圖，判斷出設(shè)備故障所在位置及設(shè)備故障程度。

2.紅外線(xiàn)熱像儀的測(cè)量方法。太陽(yáng)光透過(guò)大氣層時(shí)透過(guò)率較高的光譜段通常被稱(chēng)為“大氣窗口”。紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)，就是利用了所謂的“大氣窗口”。在用紅外測(cè)溫儀測(cè)溫時(shí)，由于輻射率對(duì)測(cè)溫影響很大，因此必須選擇正確的輻射系數(shù)。光滑表面因其反光，反射率較高，所以容易受環(huán)境影響；表面粗糙的物體輻射率較高；一個(gè)完美的理想黑體會(huì)吸收所有的紅外線(xiàn)（即輻射率為1）。電力設(shè)備測(cè)量需要的發(fā)射率一般在0.85～0.95，可使用簡(jiǎn)單的輻射率測(cè)量方法，即將試件加熱至高于環(huán)境溫度（常溫下易出現(xiàn)測(cè)不準(zhǔn)的現(xiàn)象），再貼上已知輻射率的物體（例如黑膠布），之后移動(dòng)測(cè)溫點(diǎn)至測(cè)量物體上測(cè)出溫度，然后調(diào)整輻射系數(shù)，使溫度與黑膠布表面溫度相同，此時(shí)的輻射率就是試件的輻射率。

3.影響紅外線(xiàn)熱像儀測(cè)量準(zhǔn)確性的因素。在實(shí)際應(yīng)用中，要根據(jù)實(shí)際情況選擇儀表的視角和被測(cè)材料的紅外發(fā)射率。如果所選擇的發(fā)射率或視角不合適，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。引發(fā)測(cè)量誤差的另一個(gè)原因是測(cè)量距離。測(cè)量距離應(yīng)滿(mǎn)足L≤Sθ，式中，L為被測(cè)距離，S為被測(cè)物體表面積，θ為視場(chǎng)角。測(cè)量距離的大小與儀器的視場(chǎng)角、被測(cè)物體表面積相關(guān)，視場(chǎng)角或被測(cè)物體面積越大，測(cè)量距離可以越遠(yuǎn)。如果被測(cè)物體面積較小，而測(cè)量距離過(guò)遠(yuǎn)，則會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，而且距離越遠(yuǎn)，誤差越大。

二、紅外熱像儀在電力設(shè)備點(diǎn)檢中的應(yīng)用

如果電力設(shè)備在運(yùn)行中溫度小于60 ℃，就應(yīng)引起工作人員注意；如果其溫度大于80 ℃，則需工作人員盡快采取措施。工作人員在必要時(shí)應(yīng)查閱安裝或生產(chǎn)廠家所提供的相關(guān)資料，了解設(shè)備的最高允許溫度或絕緣等級(jí)，也可根據(jù)其絕緣等級(jí)來(lái)判斷設(shè)備的允許發(fā)熱量，及時(shí)安排檢修工作。

1.電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要性。日常點(diǎn)檢中用的點(diǎn)檢儀測(cè)量方式，只是一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)地測(cè)量，距離遠(yuǎn)了測(cè)量結(jié)果就不準(zhǔn)確，而且易受周?chē)諝庥绊懀踔猎陉?yáng)光強(qiáng)烈的室外環(huán)境中完全無(wú)法進(jìn)行測(cè)量工作。而利用紅外熱像儀進(jìn)行測(cè)溫，則可以排除這些不利因素的影響，做到準(zhǔn)確測(cè)溫，消除隱患。充分證明了使用紅外熱像儀的紅外監(jiān)測(cè)在電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的重要性。

2.紅外測(cè)溫儀監(jiān)測(cè)出的隱患事例及處理分析。

（1）對(duì)變壓器及配電設(shè)施的監(jiān)測(cè)。2009年6月25日，點(diǎn)檢員使用紅外熱像儀發(fā)現(xiàn)3號(hào)主變高壓側(cè)套管A相接線(xiàn)板處溫度較高，其他2相接線(xiàn)板溫度則在47 ℃左右。因系統(tǒng)負(fù)荷較大，而且設(shè)備在此溫度下設(shè)備仍可運(yùn)行，因而只進(jìn)行跟蹤檢測(cè)。2009年8月底，工作人員在設(shè)備停機(jī)后對(duì)3號(hào)主變高壓側(cè)套管A相接線(xiàn)板進(jìn)行拆開(kāi)檢查，用金相砂紙打磨，并重新涂抹導(dǎo)電膏，避免了一起因接線(xiàn)板長(zhǎng)期發(fā)熱、高壓套管受損或?qū)Ь€(xiàn)融斷而引起的非停事故。

（2）對(duì)配電柜及電纜的監(jiān)測(cè)。在大唐洛陽(yáng)熱電廠165 MW供熱機(jī)組的配電設(shè)備中，專(zhuān)用盤(pán)及MCC盤(pán)內(nèi)多為鋁排，用來(lái)連接的電纜有些是銅芯，有些是鋁芯，存在銅鋁過(guò)渡問(wèn)題，并且之前已發(fā)生多起此類(lèi)發(fā)熱故障。針對(duì)這一情況，工作人員應(yīng)定期對(duì)低壓配電柜進(jìn)行紅外檢測(cè)，做到防患于未然。

（3）對(duì)電機(jī)的監(jiān)測(cè)。2006年12月19日，點(diǎn)檢員用紅外線(xiàn)熱像儀檢查6號(hào)發(fā)電機(jī)發(fā)現(xiàn)，其負(fù)極集電環(huán)表面溫度為230 ℃、正極（東側(cè)）溫度為65 ℃，發(fā)電機(jī)集電環(huán)（靠發(fā)電機(jī)側(cè)）碳刷磨損非常嚴(yán)重，個(gè)別電刷邊緣崩裂，而且負(fù)極電刷在電刷盒內(nèi)高頻振動(dòng)；負(fù)極集電環(huán)表面光潔度下降，電刷與集電環(huán)的摩擦面沒(méi)有形成有光潔度的鏡面。之后，工作人員采用涂抹凡士林的方法，反復(fù)少量多次均勻涂抹干凈的凡士林于碳刷頂部。幾分鐘后，設(shè)備溫度由230 ℃迅速降至75 ℃左右，后又降到了68 ℃左右，設(shè)備逐步恢復(fù)正常。