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工业红外热像仪的作用-都泰短波热像仪红外线工业测温仪

发表时间: 2018-11-24 13:34:17

作者: 上海都泰成像技术有限公司

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热像仪是根据人或动物发出的热辐射能力,来成像的。手持式工业测温型热像仪广泛应用于电力工业、电气设备、机械系统、钢铁工业、消防、石化等领域, 观察式夜视红外热像仪广泛应用于全天候侦查、取证、打猎等领域。

红外热像仪是通过非接触探测红外热量,并将其转换生成热图像和温度值,进而显示在显示器上,并对温度值进行计算的一种检测设备。红外热像仪能够将探测到的热量准确量化,能够对发热的故障区域进行准确识别和分析。本文针对红外热像仪在电力系统、消防系统、汽车检测与维护、供热、通风及制冷行业、水泥和石灰窑监测系统、塑料工业、玻璃工业、钢铁工业、等行业用途分析如下:


  • 1 电力系统的应用

1.1 需要采用红外热像仪进行检查的部分设施

电力、电讯设备过热故障预知检测,在电力系统和设备维修检查中,红外线热像仪证明是节约资金的诊断和预防工具。测量电器设备,非接触红外线热像仪可以从安全的距离测量一个物体的表面温度,使其成为电器设备维修操作中的工具。红外热像仪可以防止设备故障和计划外的断电事故的发生。

(1) 电气装置:可发现接头松动或接触不良,不平衡负荷,过载,过热等隐患。这些隐患可能造成的潜在影响是产生电弧、短路、烧毁、起火。 

(2) 变压器:可以发现的隐患有接头松动,套管过热,接触不良(抽头变换器),过载,三相负载不平衡,冷却管堵塞不畅。空冷器件的绕组可直接用红外热像仪测量以查验过高的温度,任何热点都表明变压器绕组的损坏。其影响为产生电弧、短路、烧毁、起火。

(3) 电动机、发电机:可以发现的隐患是轴承温度过高,不平衡负载,绕组短路或开路,碳刷、滑环和集流环发热,过载过热,冷却管路堵塞。其影响为有问题的轴承可以引起铁芯或绕组线圈的损坏;有毛病的碳刷可以损坏滑环和集流环,进而损坏绕组线圈。检查发热点,在出现的问题导致设备故障之前定期维修或者更换。 电动机线圈绝缘层-通过测量电动机线圈绝缘层的温度,延长它的寿命。还可能引起驱动目标的损坏。为了保持电动机的寿命期,检查供电连接线和电路断路器(或者保险丝)温度是否一致。 

(4) 连接器:电连接部位会逐渐放松连接器,由于反复的加热(膨胀)和冷却(收缩)产生热量、或者表面脏物、炭沉积和腐蚀。非接触红外热像仪可以迅速确定表明有严重问题的温升。 

(5) 各相之间的测量:检查感应电动机、大型计算机和其它设备的电线和连接器各相之间的温度是否相同。

(6) 不间断电源:确定UPS输出滤波器上连接线的发热点。一个温度低的点表明可能直流滤波线路是开路。

(7) 备用电池:检查低压电池以确保连接正确。与电池接头接触不良可能会加热到足以烧毁电池芯棒。

(8) 镇流器:在镇流器开始冒烟之前检查出它的过热。

(9) 公用设施:确定出连接器、电线接头、变压器和其他设备的热点,一些型号的光学仪器范围在60:1甚至更大,使几乎所有的测量目标都在测量范围内。1.2 经济效应分析:(1)各种电气装置:可发现接头松动或接触不良,不平衡负荷,过载,过热等隐患。这些隐患可能造成的潜在影响是产生电弧、短路、烧毁、起火。它们的平均修理费用为1万到5万美元;更换需要5万—8万美元,工期为几个星期到几个月。 

(2)变压器:可以发现的隐患有接头松动,套管过热,接触不良(抽头变换器),过载,三相负载不平衡,冷却管堵塞不畅。其影响为产生电弧、短路、烧毁、起火。重绕需要经费1万到5万美元,更换为8万—14万美元,工期为几个星期或几个月。 (3)电动机、发电机:可以发现的隐患是轴承温度过高,不平衡负载,绕组短路或开路、碳刷、滑环和集流环发热,过载过热,冷却管路堵塞。其影响为有毛病的轴承可以引起铁芯或绕组圈的损坏,有毛病的碳刷,则可以损坏滑环和集流环,进而损坏绕组线圈。还可能引起驱动目标的损坏。电机重新绕组圈(5000马力)需要5~9万美元,更换需用9万~15万美元,工期几个星期到几个

月。

  • 2 钢铁行业应用

在钢铁生产中使用非接触红外线热像仪应用于钢铁生产过程中,对温度进行监控,对于提高生产率和产品质量至关重要。钢铁生产过程中的每个阶段都会从非接触红外热像仪中受益。 

(1) 高炉内衬水冷壁缺陷的检测与诊断有的热像仪可对高炉表面进行分区块的检测,对得到的热像图进行温度分布分析。如在没有冷却器存在的部位,通过炉表面温度的不同变化,可以直接判断有无内衬缺陷。如果某部位拍摄的热图比温度持续上升,可以认定炉内衬已有损坏侵蚀;对于有冷却器存在的部位,可以依据热图分析表面温度分布情况,找出相对温升高的部位,判断冷却壁损坏或炉内衬缺陷。 

(2) 高炉炉瘤的诊断高炉炉瘤采用红外热像检测是比较直接快捷的方法。首先将需要检测表面划区域进行检测,记录炉皮各没一小块的温度分布,通过综合分析各层低温区域,从而可初步诊断出是否结瘤以及结瘤的部位。

(3) 热风炉使用红外热像仪对热风炉进行检测,一般分为二个部分,一个是炉身,另一个是炉顶,并注意检测球顶与柱体交接部位。诊断将会变得非常简单,拍摄的热图中高温过热部位即对应耐火内衬的缺陷。

(4) 钢水包、铁水包还可以使用红外热像仪拍摄热图像来诊断钢水包、铁水包内衬的腐蚀程度,以及在烤包过程中的状态来寻求合理的升温速度、烤包时间。

(5) 转炉转炉结构仅仅有炉皮和炉衬,没有冷却部分。用红外热像仪对转炉表皮拍摄热图后,通过分析其表面温度,非常直接就可判断炉衬的侵蚀损坏程度。

(6) 回转窑通过红外热像仪对回转窑窑体进行检测,根据热像图上高温异常部分,可以立即诊断该高温对应部分的内衬存在缺陷,温度越高,其对应的缺陷越严重。除此之外,冶金业还可以采用热像仪对厂内用电设备,如变压器、变电室开关接点和电缆等电气设备连接点进行检测;对大量机械传动装置,风机马达轴承的检测;测定钢芯温度及验证钢锭液率情况,降低能源及材料的消耗,提高钢锭的质量。

  • 3 玻璃工业应用

用于完成一次和二次玻璃加工制造,测量窑炉、炉中的玻璃、熔化池、蓄热池、澄清池、料道、料滴、模具、浮法线和退火炉,以及冷却区和镀膜区的温度。提高产量和成品率,改善过程控制,提高产品一致性,提高产品质量,减少停机时间。(1) 熔炉:使用格子砖和耐火材料的蚀损情况,对于按计划安排热修和冷修是重要的,它以避免紧急停炉造成巨大支出的被动局面。

(2) 平板玻璃:退火炉有多个温度控制区,探头装在每个控制区上,以保证准确的边到边玻璃度的一致和玻璃表面的平坦。

(3) 瓶罐和容器:保持料道中熔融玻璃的合适温度,以保证玻璃在出口处有合适的均匀性。 (4) 玻璃纤维:料道各区段温度由红外光纤探头监视和控制,以保持进入成纤器处的玻璃保持在好温度。

  • 4 塑料工业应用

热像仪能迅速有效地测量快速运动物体的温度。他们易于集成到现有的过程控制系统中,直接测量产品的温度,而不是测量炉子或者干燥箱的温度,可以快速调整工艺参数,以保证产品质量。主要应用如下: (1)吹塑薄膜压制:准确的温度监控与适当的加热和冷却相配合,可以确保塑料的抗张力和厚度均匀性。 (2)注塑薄膜压制:控制温度以保持正确的薄膜厚度和表面光洁均匀性,对压模螺栓加热器或压膜插销故障的检测。

(3)双轴定向薄膜压制:热像仪安装在成形筒处以控制冷却滚筒安装在预热和冷却设备处以控制加热和冷却量。 (4)片料压制:行扫仪可让操作人员监视片料的温度并及时调节压膜加热器和冷却滚筒温度,以均衡产品的质量。 (5)膜层压制:纸张、胶片或金属箔进行膜层压制过程在一个通常狭小并且难以测量的目标,采用红外热像仪时,操作人员就可连续监控并可由人工或自动及时调节压膜加热器和冷却滚筒的温度。 (6)叠层和压花处理:使用行扫仪去监视横向膜层的温度并且控制加热器。 (7)热成型处理:确保多层材料叠层的正确温度及后期的成型,可以帮助监视材料的温度分布在进入热成型机之前处于正确状态。

  • 5 水泥和石灰窑监测系统

水泥回转窑筒体扫描温度测量系统使用红外热像仪系统可以以每秒37次扫描的速度测量和显示整个线的温度。窑皮的连续旋转表面使得能够在所有时间内准确评价反射层材料的状况。即使一块石头掉下来,在窑旋转一圈的过程中就可以通过找出发热点而定位。红外热像仪系统自动对一个热点温度的高温进行测量。回转窑筒体的温度曲线可以指示窑内部加热情况的温度曲线,以便准确调整加热器。连续监控整个表面,在一转内确定窑整个外壳的温度。优化数据、安排维修时间消除安全隐患,避免代价较大的停工。


  • 6 供热、通风及制冷行业应用

红外线非接触红外热像仪是进行设备性能监测和故障诊断的有效工具。对于大多数重要HVAC设备,非接触热像仪会给出瞬时、准确的温度读数。用红外热像仪可以诊断管道泄露、送气和回气的温度、管道假象和其它与热相关的问题。 技术员可以迅速有效地得到下列应用场所的温度数据: 

(7) 房间温度平衡:扫描墙壁得到不平衡温度。 

(8) 管道工作:扫描管道表面显示出温度的尖点和绝热差的位置。

(9) 蒸汽配送系统:从安全距离诊断膨胀或者蒸汽封闭塞。

(10) 锅炉性能:通过检查管道的温度来测试锅炉的性能。

(11) 送气和回气记录:评价送气和回气的温度差别。

(12) 检查冷凝管的液体渗出。

(13) 扫描湿的墙板以检查水的泄漏。

(14) 测量来自螺旋管的或者供气架子空气的温度


  • 7 汽车检测与维护

便携式红外热像仪能够进行快速温度测量,并帮助快速诊断与温度有关的发动机问题等。由于目前车辆的繁多,为了车辆行驶安全,司机应随时注意自己的车辆,带上一个热像仪,以免因车辆的故障耽误时间和造成安全事故。 热像仪对发动机和排气系统故障的检测: 

(1) 燃油压力过低:扫描多个部位温度以确定低燃油压力。

(2) 点火系统故障:点火不成功情况下多点扫描,查找故障所在。

(3) 不正确的空燃比调节:测量和比较排气系统的零部件以修正空燃比。

(4) 催化转换器:扫描催化转换器的两端,比较温度差。

(5) 冷却系统诊断

(6) 散热器:扫描散热器以检查内部核心的紧固。

(7) 恒温器:简单地测量恒温器的温度。

(8) 冷却液温度传感器:测量冷却液温度传感器和多个空气温度传感器。

(9) 车内温度控制:快速方便地检查加热器、空调、通风孔的故障。

(10) 加热器/交流通风孔:检查加热和冷却系统的输出。

(11) 对过热问题或者零件需要更换时进行检查。

(12) 制动系统:车辆行驶一段距离后检测磨损的制动蹄或失效的车轮轴承,若温度明显比环境温度高,则预示磨损过多。 

  • 8 消防系统应用

红外线应用是基于物体本身具有红外热辐射性质发展出的一种探测技术。这项技术在消防领域中延伸出的红外搜救技术,能增强在浓烟、热、建筑物塌落等复杂状态下,消防人员能在火灾现场浓烟状态下清楚的显示出被拍物体形状及每个点的温度,帮助消防队员迅速搜索到遇险人员及贵重物品, 还能及时发现着火点或大火源,从而减少扑火时间,减少物品损失,是火灾现场救助工作的有利工具。与基于肉眼侦察的传统灭火救援手段相比,基于红外线技术的红外线热像仪能帮助消防人员不受浓烟和黑暗的干扰,清晰地观测、发现、掌握火场的真实情况,尽快做出科学的决策和正确的部署。 不仅如此,红外线技术在防火检查中同样能发挥重要作用,通过红外热像仪检查人员能够快速地寻找到设备破损造成的隐蔽性泄漏点,并快速找到阀门关阀断流。可以说,凡是热辐射能量和温度与设备故障信息有关的化工生产装置、管线、设备、储存设备等,都可采用红外热像仪进行泄漏等消防安全隐患的排查。


  • 9石化行业

(1) 管道

无论在石油还是化工企业,通常会使用管道输送蒸气、原料和产品等,通常管道外会包裹保温隔热层,通过红外热像仪可以方便地查看管道的保温隔热层有无损坏以及是否有泄漏。热像仪对管道进行温度检测一般有以下应用:

①管道积炭堵塞,由于积炭部位和其他部位热容量不同导致温差,这些温差传递到管线外壳,就可以使用红外热像仪在管道外部拍摄到故障。

②管道内壁受损或是腐蚀导致减薄,其温度会比正常部位温度偏高,从而可以检测出故障。

③管道由于局部温度波动较大导致材料热疲劳,造成裂纹、泄漏,故障处会渗漏管道内介质,如果管道内介质为低温介质(如氨气)或是高温介质时,管道渗漏介质与管道外壁温差不同,可使用红外热像仪拍摄到故障点。

④管道保温脱落,其脱落处温度偏大,可在热像图中清晰显示。热像仪还可检测出管道温度,作为保温是否达到规定效果的判断依据。

(2) 连接法兰

大量使用管道的情况下,自然存在很多的连接法兰。由于法兰的密封容易发生问题,导致管道输送蒸气、料和产品等在管道法兰的连接处有泄漏。用热像仪很直观、很简便,非常安全地发现泄漏处。

(3) 锅炉(或加热炉)

锅炉是利用燃料燃烧释放出的热能或其他能量将工质(中间载热体)加热到一定参数的设备。从能源利用的角度看,锅炉是一种能源转换设备。在锅炉中,一次能源(燃料)的化学储藏能通过燃烧过程转化为燃烧产物(烟气和灰渣)所载有的热能,然后又通过传热过程将热量传递给中间载热体(例如水和蒸气),依靠它将热量输送到用热设备中去。

利用热像仪可以对锅炉与加热炉热损失评估,主要评估点有:①排烟热损失。②气体不完全燃烧热损失。③固体不完全燃烧热损失。④散热损失。

评估产生的效益主要有:①改善炉子燃烧的节能技术,包括:燃烧器、燃烧控制技术、燃料添加剂及燃料磁化技术。主要是使炉子燃烧过程更完全、充分。②加强保温节能技术,主要是采用新型保温材料,提高炉体保温效果,减少散热损失。③减少排烟损失节能技术,指采用热管加热炉、热管换热器等节能技术。

  • 11 电路分析

电路研发工程师利用热像仪根据电路中元器件发热、电路板热分布情况,可以分析出电路原设计存在的不足或隐患,能够避免许多潜在的风险。这将能够大大提高产品研发成功率和产品稳定性。 

(1) 电路元器件温度分析

当前,电子设备主要失效形式就是热失效。据统计,电子设备失效有55%是温度超过规定值引起,随着温度增加 ,电子设备失效率呈指数增长。一般而言电子元器件的工作可靠性对温度敏感,器件温度在70-80℃水平上每增 加1℃,可靠性就会下降5%。 

(2) 负载分析 

在电路研发过程中,可以除了常规的测试(如示波器、万用表等)手段外,还可以用热像仪对电路板进行检测, 通过显示出的不同温度点,对元器件所承受的电流,电压等情况进行了解,工程师根据所检测的温度点,完善电路, 提高转换效率、减少功耗、减少电路内部温升,提高电路的可靠性。 

(3) 整个电路温度场分布分析 

采用合理的器件排列方式,可以有效的降低印制电路的温升,从而使器件及设备的故障率明显下降。 

(4) 快速分析问题 

在某些研发维修场合,如对短路板的快速检修时,通过热像仪无须使用线路图即可快速定位板内短路点在何处,以便进一步处理。





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