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摘要:为了保证红外测温技术对于高压设备的温度检测的准确性、全面性,同时也需确保一些客观条件的准确性,如自然环境、材料选择等,排除一些客观误差的影响,将高压设备的温度变化尽量准确化,使所测温度具有准确性,能及时发现问题,解决问题。因此,相关人员要在现有技术的基础上不断深入研究,同时不断总结经验教训,提升该技术,加大红外测温技术更科学、更全面的应用。
关键词:红外测温技术;原理;优势;检测方法;因素;措施
1 红外测温技术的工作原理
电磁频谱是在大自然中广泛存在的一种现象,主要按照属性可以分为微波、紫外线、无线电波、可见光、R射线、X射线等不同的类型,而红外线则是任何物体都存在的红外热能量辐射现象,并且介于可见光和无线电波之间,并且只要物体在零度以上就会向外辐射,且辐射的红外热能量与其表面的原子运动剧烈程度有关系,因此可以通过对物体所辐射的红外热能量的测量来实现对物体表面温度的测量。通过红外测温专用设备的应用对物体的自身能量进行接收和判定,从而可以直接测量出物体具体的温度状态,从而对其存在的热缺陷以及故障部位进行具体判定。
2 红外测温技术应用优势
(1)无损检测。红外监测探测设备和相关部位发热的红外辐射能量无需辅助信号源和装置,不会对检测的设备造成损害,即无损检测。(2)不接触、不停电、不解体。对异常红外辐射和异常温度场来对运行状态下的设备进行故障检测,做到不停电、不影响正常运行,保持设备的安全性。(3)红外测温技术在测量过程中不会对被测目标物体的温度分布状态产生变动,从而确保了测量结果的真实与可靠。
3 红外测温检测技术检测分析方法
3.1 表面温度判断法
通过红外测温技术可以测得高压设备表面温度值,对照《交流高压电器在长期工作时的发热》的相关规定进行判断。这种方法可以判定部分设备的故障情况,但还没能充分表现出红外诊断技术可超前诊断的优越性。
3.2 温差值计算检测法
温差值计算方法主要为把设备型号以及安装点、环境等因素进行设置统一条件,比较两个对应测点之间温差以及其中较热测点温升,进而获得双方之比。计算的方式就是:Δt=(t1-t2)/t2=(T1-T2)/(T1-T0),公式中的,T0为环境参照体温度;t1为发热点的温升,T1为发热点温度;T2为正常状态中的对应进测点温升,t2为正常状态中的对应进测点温度。相对温差的检测方法在诊断电流致热设备故障中具有良好的应用成效,可以将负荷或者环境温度相异影响红外诊断结果情况进行规避,进而确保得到更严谨的结果。
3.3 同类比较法
其是指在同类型设备和同一设备的三相之间进行比较,也就是常说的“纵向比较”和“横向比较”。具体做法就是比较红外热成像图中同类型设备对应部位的温升值来判断设备是否正常。对于同类型的电压致热型设备,可根据其对应点温升值的差异来判断设备是否正常。
3.4 档案分析法
就是建立设备在不同时期的红外热成像图谱档案,结合设备运行状况、负荷率的大小、温升等因素,分析判断设备是否存在热缺陷。
3.5 热图谱分析法
红外热像仪故障检测法为通过热像仪形成热像变化图,之后凭借同类设备异常状态热图谱差异情况,对于设备是否在正常的工作展开判断以及诊断。此举措具有良好的精确度,应用甚广。同时此模式纳入当前先进技术设备,拥有良好的规范化以及科学性,可以最大限度的将外界因素干扰减轻或者避免,而且大大减少劳动力,提升检测的效率。
4 造成检测误差的因素
由于红外测温是一种非接触式检测技术,检测仪器与被检测对象之间存在物理隔离,检测仪器和被测物体都暴露在大气中,因此,不可避免地受到大气条件等外部因素的干扰。
这些外部因素会导致测量结果的误差,造成测量误差的因素很多,如下:
4.1 被检测物体的表面发射率
被测物的表面发射率是红外测温仪的重要参数设置。所选对象的发射率将直接受到温度的影响。当单位辐射率的值大于被测物体的真实发射率时,被测温度将低于真实值;如果将单位辐射率的值设置为小于真实发射率,则测量的温度将会更高。
4.2 检测现场的风力大小
恶劣的天气条件,如雨,雪,雾,风等,对红外测量的温度有负面影响,尤其是风的影响,空气急剧流动会危及被测物体在原始行驶中的稳定性,迅速降低被测物体的表面温度,往往会导致检测仪器无法判断实际温度。
4.3 周围物体的背景辐射
在红外测温测试中,检测仪器接收到的红外辐射不仅包括被测设备本身的红外辐射,还包括周围背景物体的反射和太阳的辐射。这些红外辐射之间没有本质区别,仪器无法自动识别,它们会干扰被测设备的辐射,给测试结果带来误差。
4.4 设备运行负荷的变化
设备的负荷并不是一成不变的,运行设备的负荷始终处于变化之中。当电流通过导体时,会给导体带来相应的温升,电流增大,则导体温度升高,电流减小,则导体温度降低。电流变化带来的温度变化叠加到设备故障发热引起的温升上,就会对设备故障的判别带来新的挑战。
5 红外测温测量控制措施
(1)根据测量目标的发热特性,正确选择合理测温范围的测温仪,红外测温仪按照温度通常可分为三种:100℃以下的低温测温仪;100-700℃的中温测温仪;700-3200℃的高温测温仪。
(2)可根据测量目标的发射率和表面特性,以此选择测温仪的光谱响应或波长。
(3)根据被测目标的尺寸和距离,正确选择距离系数(光学分辨率)合理的测温仪。距离系数由测温仪探头到被测目标的距离D与被测目标的直径S之比确定。测量距离一方面与大气透过率对目标红外辐射的影响有关,另一方面又与目标相对于测温仪大小的视场角度有关。距离越大,大气透过率的影响越大,瞬时视场越小,误差越大。在确保安全的地方,应尽可能减小测量距离。当测量目标的尺寸较小或距离较长时,应选择焦距较大或视场角较小的镜头。当测量目标较大或距离较近时,应选择焦距较小或视野较大的温度计镜头,最好使被测目标物超过测温仪视场的50%。
(4)在红外检测中,测温仪的光轴应尽量与被测目标垂直。在这样的测量角度下,视场角度最大,目标辐射面投影面积最大,可以减小误差。
(5)当发热体为圆形物体时,应从不同方向进行观察和测量,找出最热点的温度值。与目前的加热缺陷相比,电压引起的热缺陷的热点温升可能不是很大,一般只超过十度甚至几度,所以我们应该更加注意测量方法。
(6)在外部检测中,通常使用红外检测设备扫描所有应测量的部位,以找出热状态的异常位置,然后使用异常位置和关键检测设备来准确地测量温度。
(7)外部检查应避免雨、雪、雾和大风天气,以避免大气透过率的影响。最佳的气候检测条件为环境温度不低于10摄氏度,风力不超过1级,空气湿度不超过85%。
(8)检测工作应在日出之前,日落之后或阴天进行。室内检测应在封闭的光线下进行,被测物体应避免直射光,以减少背景或其他辐射源对测量结果的影响。
6 结语
在红外检测中,通常采用红外测温仪对多个待测部件进行扫描,找出处于热状态的异常部件。然后对异常部件和关键检测设备进行精确测量,并进行热谱测量。利用分析软件进行详细分析,确定故障性质并提出处理建议。
参考文献:
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[3]姚维明,赵岩.浅谈红外测温技术在高压输电线路中的运用[J].江苏科技信息.2019(11)