摘要：通過(guò)介紹紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)的技術(shù)原理、功能及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，結(jié)合紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)在神東煤炭廠的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用情況，證明了該在線測(cè)溫系統(tǒng)在促進(jìn)選煤廠智能化建設(shè)方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：紅外熱成像;測(cè)溫技術(shù)原理;應(yīng)用優(yōu)勢(shì);檢測(cè)方法

0 引言

煤炭洗選加工作為提升煤質(zhì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其設(shè)備設(shè)施種類(lèi)繁多，工藝較為復(fù)雜，給設(shè)備檢修維護(hù)工作帶來(lái)了一定困難。神東煤炭集團(tuán)的煤炭生產(chǎn)外運(yùn)緊張，為確保加工與外運(yùn)工作的有序開(kāi)展，現(xiàn)場(chǎng)檢修人員常利用日常停機(jī)時(shí)間對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，但因設(shè)備停機(jī)時(shí)間短，使設(shè)備檢查存在不及時(shí)、不全面、不徹底的問(wèn)題，加上設(shè)備逐年老化等原因，設(shè)備故障時(shí)有發(fā)生，給企業(yè)造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。

為了有效提升設(shè)備隱患預(yù)判能力，降低設(shè)備故障發(fā)生率，神東煤炭選煤廠利用紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)部分電氣設(shè)備溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)，及時(shí)消除了設(shè)備隱患。

1 紅外熱成像測(cè)溫技術(shù)原理

紅外熱成像測(cè)溫技術(shù)是通過(guò)探測(cè)器吸收物體發(fā)出的紅外射線，再將能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終以圖像、信號(hào)等形式展現(xiàn)出來(lái)的一種測(cè)溫技術(shù)。

1.1 ? ?紅外線概念

紅外線是一種電磁波，波長(zhǎng)在0.76 μm～1 mm，自然界中一切高于絕對(duì)零度的物質(zhì)都能輻射紅外線。它介于無(wú)線電波與可見(jiàn)光之間，是人眼無(wú)法識(shí)辨的一種光源。

1.2 ? ?紅外熱成像技術(shù)原理

紅外熱成像技術(shù)利用高于絕對(duì)零度的所有物質(zhì)能夠輻射紅外線這一基本原理，通過(guò)物鏡成像裝置、光柵等設(shè)施對(duì)紅外射線進(jìn)行處理，使被測(cè)物體所輻射的紅外線能有效被光敏元件所吸收，再經(jīng)光、電能量轉(zhuǎn)換、信號(hào)放大、A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換等多個(gè)環(huán)節(jié)，最終將物體表面溫度狀態(tài)實(shí)現(xiàn)熱成像分布，根據(jù)不同區(qū)域熱成像的色相差異，及時(shí)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員查找故障點(diǎn)，進(jìn)一步縮小設(shè)備故障影響范圍。

1.3 ? ?紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)組成

紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)主要由紅外熱成像裝置、NVR、交換機(jī)、客戶(hù)端、管理平臺(tái)等設(shè)備組成，如圖1所示，對(duì)電氣設(shè)備溫度進(jìn)行在線檢測(cè)，實(shí)時(shí)記錄、存儲(chǔ)設(shè)備溫度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備溫度值越限，系統(tǒng)能及時(shí)報(bào)警。

其中，NVR是網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)，用于實(shí)時(shí)保存現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)和檢測(cè)溫度;管理平臺(tái)主要用于對(duì)紅外熱成像裝置及NVR進(jìn)行管理，提供全方位的測(cè)溫分析功能;客戶(hù)端主要部署在集控室及調(diào)度指揮中心，用于實(shí)時(shí)呈現(xiàn)相應(yīng)設(shè)備的溫度并報(bào)警，還可查驗(yàn)歷史記錄。

2 紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)的功能

神東煤炭洗選中心所選用的?？低暭t外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)預(yù)覽圖像、呈現(xiàn)溫度曲線、溫度閾值超限告警及建立設(shè)備隱患“預(yù)控檔案”等功能。

2.1 ? ?圖像實(shí)時(shí)預(yù)覽

紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)具有視頻預(yù)覽功能，可以通過(guò)測(cè)溫?zé)岢上駭z像機(jī)對(duì)電氣設(shè)施實(shí)時(shí)進(jìn)行線測(cè)溫、框測(cè)溫、點(diǎn)測(cè)溫。其測(cè)溫范圍為-40～150 ℃或0～550 ℃，測(cè)溫精度達(dá)±2 ℃或量程的±2%（取最大值）。

2.2 ? ?呈現(xiàn)溫度曲線

紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)可實(shí)時(shí)呈現(xiàn)溫度曲線，當(dāng)操作人員點(diǎn)擊某一測(cè)溫點(diǎn)、測(cè)溫線、測(cè)溫框時(shí)，從當(dāng)前時(shí)間開(kāi)始可以呈現(xiàn)出該測(cè)溫點(diǎn)、測(cè)溫線、測(cè)溫框的溫度變化曲線。

2.3 ? ?溫度閾值超限告警

紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)設(shè)置溫度閾值，在監(jiān)測(cè)到設(shè)備運(yùn)行溫度或環(huán)境溫度超過(guò)溫度閾值設(shè)置范圍時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成告警信號(hào)，上報(bào)調(diào)度室，提醒技術(shù)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查、整改，及時(shí)消除設(shè)備故障點(diǎn)。

2.4 ? ?建立設(shè)備隱患“預(yù)控檔案”

紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)在電氣設(shè)備使用維護(hù)中可起到事故預(yù)判的作用，通過(guò)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類(lèi)分析，逐步形成設(shè)備隱患“預(yù)控檔案”，為后期設(shè)備故障維護(hù)及日常管理工作提供參考，從而有效提升設(shè)備管理水平，降低設(shè)備維護(hù)成本及故障損失。

3 紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 ? ?安全性高

紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)是一種非接觸性檢測(cè)裝置，通過(guò)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，避免人工檢測(cè)過(guò)程中，因誤碰機(jī)械設(shè)備、設(shè)施造成安全事故。紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)只要設(shè)備運(yùn)行，就能根據(jù)工作溫差直接判斷設(shè)備是否發(fā)生故障，安全性高。

3.2 ? ?靈敏度高

紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)利用紅外熱成像原理，對(duì)電氣設(shè)備、設(shè)施進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)對(duì)設(shè)備溫升、溫差進(jìn)行分析判斷，能及時(shí)檢測(cè)設(shè)備故障情況，與人工檢測(cè)手段相比較，其靈敏度遠(yuǎn)高于人工檢測(cè)方法。

3.3 ? ?診斷效率快

紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)在檢測(cè)過(guò)程中，能及時(shí)檢測(cè)到設(shè)備在工作狀態(tài)下的發(fā)熱情況，檢測(cè)時(shí)間快，且不需要設(shè)備停機(jī)，從而提高了設(shè)備故障診斷效率。而傳統(tǒng)檢測(cè)方法，往往受限于人員技術(shù)水平、檢測(cè)設(shè)備、檢測(cè)流程等因素影響，所以紅外熱成像測(cè)溫技術(shù)在診斷效率方面明顯優(yōu)于人工檢測(cè)方法。

4 紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)在洗選中心的應(yīng)用

紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)能夠以圖像形式清晰顯示物體熱量分布情況，通過(guò)對(duì)設(shè)備故障顏色進(jìn)行分析、對(duì)比，可快速指導(dǎo)人員現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)、檢修設(shè)備，提高設(shè)備檢修效率。因此，紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)在煤炭洗選中心的應(yīng)用范圍廣，可應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)、電氣短路監(jiān)測(cè)及電阻監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。

4.1 ? ?電動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)

紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，將不同耐熱等級(jí)的電動(dòng)機(jī)溫升及允許溫度進(jìn)行閾值告警設(shè)定，有效避免電動(dòng)機(jī)超限運(yùn)行造成事故，同時(shí)通過(guò)溫度監(jiān)測(cè)，也可快速、準(zhǔn)確地查明電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障的原因，為現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的設(shè)備檢修維護(hù)提供參考。

4.2 ? ?電氣短路監(jiān)測(cè)

在電氣線路中，由于各種原因，負(fù)載擊穿等情況時(shí)有發(fā)生，使線路中瞬時(shí)產(chǎn)生較大電流，引起電弧或電火花，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致金屬導(dǎo)體熔化，發(fā)生火災(zāi)事故。紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)的在線檢測(cè)功能，能及時(shí)查看電流過(guò)熱點(diǎn)，并進(jìn)行跟蹤，及時(shí)消除電氣短路故障[1]。

4.3 ? ?電阻監(jiān)測(cè)

在電氣回路中，有很多連接點(diǎn)存在電阻較大的問(wèn)題，容易造成線路接觸不良，局部電阻較大等情況，使局部過(guò)熱，當(dāng)熱量達(dá)到一定值時(shí)，可能造成金屬導(dǎo)體熔化，引起電氣火災(zāi)。利用紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)，可有效避免上述情況發(fā)生，并能在溫度異常的情況下及時(shí)報(bào)警[1]。

5 紅外熱成像技術(shù)在電氣設(shè)備故障診斷中的常見(jiàn)檢測(cè)方法

5.1 ? ?對(duì)表面溫度進(jìn)行檢測(cè)判斷

紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)利用紅外檢測(cè)設(shè)備對(duì)物體表面溫度進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，確定設(shè)備過(guò)熱故障點(diǎn)。

5.2 ? ?對(duì)設(shè)備溫差進(jìn)行檢測(cè)判斷

電氣設(shè)備在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生熱量屬于正常現(xiàn)象，但當(dāng)熱量持續(xù)升高，溫升高于設(shè)備允許正常溫度點(diǎn)時(shí)，需要技術(shù)人員對(duì)設(shè)備溫度進(jìn)行反復(fù)對(duì)比，區(qū)分異常點(diǎn)與正常點(diǎn)的溫度差異，最終通過(guò)檢測(cè)辨識(shí)，快速查找設(shè)備故障點(diǎn)。

5.3 ? ?利用紅外熱圖譜進(jìn)行判斷

同一設(shè)備、同類(lèi)設(shè)備在正常工作狀態(tài)下的紅外熱圖譜顯示狀態(tài)相同，但如果某一設(shè)備發(fā)生故障，其熱圖譜顯示結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)差別，將已有的兩個(gè)圖譜進(jìn)行對(duì)比，可以直接找到設(shè)備故障點(diǎn)位置，為進(jìn)一步的設(shè)備檢修、維護(hù)工作提供理論依據(jù)。

6 結(jié)語(yǔ)

鑒于洗選設(shè)備種類(lèi)繁多，工藝流程復(fù)雜，紅外熱成像測(cè)溫系統(tǒng)在神東煤炭上灣選煤廠218個(gè)設(shè)備上得到了成功應(yīng)用，選煤廠將此系統(tǒng)進(jìn)行大范圍推廣，以在線測(cè)溫取代人工測(cè)溫，減輕現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，進(jìn)一步提高設(shè)備檢修維護(hù)管理水平，為實(shí)現(xiàn)選煤廠智能化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 牛小玲，劉勇.紅外熱成像在電氣設(shè)備故障診斷的應(yīng)用[J].電子測(cè)試，2020（14）：91-92.

收稿日期：2020-09-01

作者簡(jiǎn)介：云艷（1983—），女，內(nèi)蒙古呼和浩特人，工程師，從事選煤廠機(jī)電設(shè)備管理及煤質(zhì)管理工作。