在線監(jiān)測L5課件

第5章紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)熱不僅能直接反映設(shè)備的過熱故障，而且通過溫度的監(jiān)測常能發(fā)現(xiàn)絕緣性故障。對設(shè)備的熱狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測是至關(guān)重要的。紅外非接觸的測溫技術(shù)恰好滿足了電氣設(shè)備在高溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)、高電壓、大電流等運(yùn)行狀態(tài)下的監(jiān)測溫度的要求。經(jīng)驗(yàn)證明，紅外監(jiān)測技術(shù)在準(zhǔn)確判斷設(shè)備故障、有效降低維修費(fèi)用和保證安全可靠供電方面有著良好的效果，已廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備的在線監(jiān)測。目前廣泛應(yīng)用的紅外測溫裝置有：紅外測溫儀、紅外熱象儀和紅外熱電視。紅外線的基本特性紅外線的波長在0.76～1000um之間，分近紅外(0.75um～3um)、中紅外(3um～6um)、遠(yuǎn)紅外(6um～15um)和極遠(yuǎn)紅外(15um～1000um)。任何溫度超過絕對零度的物體都會輻射紅外線。紅外線的頻程比可見光寬，可以表現(xiàn)豐富的“顏色”。紅外線要受大氣的吸收使能量衰減，但空間中的大氣、煙云、對紅外的吸收程度與紅外波長有關(guān)，對(2um～2.5um)(3um～5um)及(8um～14um)三個區(qū)域吸收相對較弱，通常成為“大氣窗口”。無線電波紅外線可見光譜紫外線X射線宇宙射線頻率(Hz)10^510^1010^1510^2010^25波長(m)3003*10^-2780~380nm3*10^-73*10^-123*10^-17紅外輻射的基本規(guī)律黑體輻射的基本規(guī)律：絕對溫度為T(K)的黑體，單位表面積在波長附近單位波長間隔內(nèi)向整個半球空間發(fā)射的輻射功率與波長、溫度的關(guān)系：C1:第一輻射常熟。C2:第二輻射常熟。實(shí)際物體的紅外輻射規(guī)律實(shí)際物體的總輻射功率與絕對溫度4次方成正比，還與實(shí)際物體的發(fā)射率ε有關(guān)。第一節(jié)紅外測溫儀1、基本原理光學(xué)系統(tǒng)收集被測目標(biāo)的幅射能量，使之匯聚在紅外探測器的接收光敏面上。紅外檢測器將接收到的紅外幅射能量轉(zhuǎn)換成電信號輸出。信號處理提高信號的信噪比和進(jìn)行線性化輸出、輻射率調(diào)整等的處理。溫度指示、存貯和紀(jì)錄有多種方式，可根據(jù)應(yīng)用場合選用不同的紀(jì)錄和存貯方式。第一節(jié)紅外測溫儀2、光電檢測器的選擇光電檢測器典型的有硅光電二極管、硫化鋁、銻化銦，靈敏度高響應(yīng)快。適用于制作掃描、高速、高溫度分辨率的測溫儀。由于對光譜有選擇吸收的特性，只能在特定的紅外光譜波段使用，有的使用條件苛刻。給使用帶來不便。熱檢測器對紅外光譜無選擇性，使用方便而價(jià)廉，響應(yīng)慢靈敏度低。適用對準(zhǔn)確度要求不太高的測溫儀。其中熱釋電探測器靈敏度較高，是對中低溫較合適的紅外探測器。美國FLIR公司的TPT2-8系列重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便。測試時(shí)，只要瞄準(zhǔn)目標(biāo)，扳動扳機(jī)，即可在背面的LCD顯示屏上的溫度值。具有激光瞄準(zhǔn)精確定位所測目標(biāo)、高低溫報(bào)警，溫度最大、最小、平均值、溫差顯示等功能。測溫范圍：TPT2,3型:

-32℃--400℃

TPT6,8型:

-32℃--500℃

距離系數(shù)比:TPT2,3,6型:

8:1

TPT8型：

30：1

分辨率：

0.1℃精度：

±1%第一節(jié)紅外測溫儀4、典型產(chǎn)品第二節(jié)紅外熱像儀1、基本原理熱像儀是一個紅外熱成像系統(tǒng)，它利用紅外線傳感器接收被測目標(biāo)的紅外線信號，經(jīng)放大和處理后送至顯示器上，形成該目標(biāo)溫度分布二維可視圖像，從而將目標(biāo)的不可見熱圖像轉(zhuǎn)換為可見圖像。第二節(jié)紅外熱像儀1、基本原理監(jiān)視器對經(jīng)前置放大輸出的信號分析處理后，進(jìn)行實(shí)時(shí)紀(jì)錄、存貯或顯示。顯示方式主要采用偽彩式圖像顯示二維溫度場，以不同顏式代表不同溫度，一般為16個等級色彩或黑白灰度來區(qū)分。設(shè)有等溫區(qū)顯示及各溫度段的顯示等等。先進(jìn)的熱像儀都要求達(dá)到電視兼容圖像顯示。第二節(jié)紅外熱像儀2、特點(diǎn)紅外熱像儀的視場角從幾度到數(shù)十度，聚焦范圍從零點(diǎn)幾米到數(shù)百米或更遠(yuǎn)，空間分辨率為：0.1～10毫弧度（即在1米距離分辨0.1～10毫米的目標(biāo))。測溫范圍為攝氏零下數(shù)十度到零上數(shù)千度。溫度分辨率一般在0.1一0.2℃。光譜范圍決定于所選用的探測器，例如銻化銦為3～5μm，碲鎘汞為8～13μm。測量誤差因素很多，有的如目標(biāo)的幅射特性、目標(biāo)尺寸、測距等和使用有關(guān)。第二節(jié)紅外熱像儀3、典型實(shí)例IR913A型非制冷焦平面紅外熱像儀

成像類型非制冷焦平面

工作范圍8～14μm

溫度分辨率0.06℃

像素320×240像素

數(shù)字化圖像16Bit空間分辨率1mRad

精度±1℃±1%

測溫范圍-20℃～400℃（可擴(kuò)展到1500℃）

幀頻50幅/秒

視頻輸出PAL/NTSC聚焦范圍0.5m～∞鏡頭50mm

存儲通用CF卡（1000幅）

體積164×90×98mm重量1.5㎏

外接電源7.2V工作環(huán)境-20～+50℃第二節(jié)紅外熱像儀第三節(jié)紅外熱電視1、基本原理熱電視是由攝像機(jī)，電源和監(jiān)視器三部分組成，以熱釋電材料為靶面和標(biāo)準(zhǔn)電視掃描方式相結(jié)合的熱釋電攝像管為關(guān)鍵部件而制成的二維實(shí)時(shí)成像的紅外測溫儀器。第三節(jié)紅外熱電視2、典型實(shí)例1、應(yīng)用范圍及機(jī)理接觸性故障：P=R*I^2。介質(zhì)性故障：絕緣表面臟污、受潮。具有磁回路的電氣設(shè)備，由于磁回路漏磁、磁飽和或鐵心片間絕緣局部短路造成鐵損增大，引起局部環(huán)流或渦流發(fā)熱。某些電氣設(shè)備因故障改變電壓分布狀況或增大泄漏電流。紅外線成像檢測標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T664-1999帶電設(shè)備紅外線診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》進(jìn)行判斷。對缺陷性質(zhì)的判斷標(biāo)準(zhǔn)為1)相對溫差;2)設(shè)備在空氣中的最高允許溫度。缺陷性質(zhì)說明:一般缺陷:指對近期安全運(yùn)行影響不大,可列入年、季度檢修計(jì)劃中消除。20%

相對溫差

80%。重大缺陷:指比較重大,但設(shè)備仍可在短期內(nèi)繼續(xù)運(yùn)行的缺陷，應(yīng)在短期內(nèi)消除,消除前應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視。80%

相對溫差

95%。緊急缺陷:指嚴(yán)重程度已使設(shè)備不能安全運(yùn)行,隨時(shí)可能導(dǎo)致發(fā)生事故或危及人身安全的缺陷。必須盡快消除或采取必要的安全技術(shù)措施進(jìn)行處理。95%

相對溫差。第四節(jié)紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的應(yīng)用3、故障類型用紅外監(jiān)測出的故障類型按性質(zhì)可分為外部熱故障和內(nèi)部熱故障兩類。外部熱故障主要是各種裸露接頭的熱故障，以局部過熱的狀態(tài)向其周圍輻射紅外線，其紅外熱圖像顯示出以該故障為中心的熱場圖，故從設(shè)備熱圖像中可直觀地判斷是否存在熱故障，根據(jù)溫度分布場可準(zhǔn)確地確定故障的部位。內(nèi)部熱故障是指設(shè)備內(nèi)部故障而引起外部相關(guān)部件的溫度變化，即其表現(xiàn)形式是外部件的熱變化。其發(fā)熱過程一般都較長，且為穩(wěn)定發(fā)熱。與故障點(diǎn)接觸的固體、液體和氣體．都將發(fā)生傳導(dǎo)和對流熱。因此從外部對其相關(guān)部件進(jìn)行紅外熱成像監(jiān)測分析，是可以診斷出內(nèi)部熱故障的。通過熱像圖也可發(fā)現(xiàn)其它潛伏性或早期故障，特別是電容型設(shè)備、電磁式電壓互感器和避雷器等。第四節(jié)紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的應(yīng)用3、故障類型發(fā)電機(jī)故障變壓器熱故障油斷路器互感器內(nèi)部故障避雷器內(nèi)部故障電容器內(nèi)部故障電纜內(nèi)部故障瓷絕緣故障導(dǎo)流元件和設(shè)備外部故障輸電線路紅外測量第四節(jié)紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的應(yīng)用4、檢測步驟先測定全部設(shè)備的溫度分布，依據(jù)熱圖象調(diào)整出各設(shè)備的溫度顯示，判斷有無溫度異常，若有異常設(shè)備則要進(jìn)行詳細(xì)的溫度測定，對異常部位則進(jìn)行分解檢測。還可用其它判斷方法，對是否異常進(jìn)行確認(rèn)。熱像是否異常的判別方法：一是和本設(shè)備正常狀態(tài)的圖像作比較，這里要考慮負(fù)荷電流、環(huán)境溫度對熱像的影響；二是和處于相同條件下的另兩相設(shè)備的圖像作比較。第四節(jié)紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的應(yīng)用4、檢測步驟－熱像判別方法第四節(jié)紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的應(yīng)用4、檢測步驟－熱像判別方法表面溫度判斷法相對溫差判斷法同類比較法熱譜圖分析法檔案分析法縱向比較法第四節(jié)紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的應(yīng)用5、檢測實(shí)例第四節(jié)紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)在電氣設(shè)