李欽華

（銅陵有色股份銅冠電工有限公司 安徽銅陵 244000）

淺談紅外熱成像儀在漆包線行業(yè)的應(yīng)用

李欽華

（銅陵有色股份銅冠電工有限公司 安徽銅陵 244000）

紅外線是一種電磁波，具有與無線電波和可見光一樣的本質(zhì)。紅外線的發(fā)現(xiàn)是人類對自然認識的一次飛躍。利用某種特殊的電子裝置將物體表面的溫度分布轉(zhuǎn)換成人眼可見的圖像，并以不同顏色顯示物體表面溫度分布的技術(shù)稱之為紅外熱成像技術(shù)。

紅外線；紅外熱成像技術(shù)；漆包行業(yè)

1 紅外熱成像儀的工作原理

紅外熱成像儀（熱成像儀）就是利用紅外熱成像技術(shù)研制出的一種運用廣泛的儀器，是通過非接觸探測紅外熱量，并將其轉(zhuǎn)換為電信號，進而在顯示器上生成熱圖像和溫度值，并可以對溫度值進行計算的一種檢測設(shè)備。紅外熱成像儀（熱成像儀）能夠?qū)⑻綔y到的熱量精確量化，或測量，使人們不僅能夠觀察熱圖像，還能夠?qū)Πl(fā)熱的故障區(qū)域進行準確識別和嚴格分析。

2 紅外熱像儀的構(gòu)成

紅外熱像儀的構(gòu)成包含五大部分：

（1）紅外鏡頭：接收和匯聚被測物體發(fā)射的紅外輻射；

（2）紅外探測器組件：將熱輻射信號變成電信號；

（3）電子組件：對電信號進行處理；

（4）顯示組件：將電信號轉(zhuǎn)變成可見光圖像；

（5）軟件：處理采集到的溫度數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成溫度讀數(shù)和圖像。

3 紅外熱成像儀在漆包線行業(yè)中的應(yīng)用

（1）漆包機烘爐結(jié)構(gòu)簡介：

為了確保高速生產(chǎn)過程中可靠性，高速漆包機都是采用單頭單爐的結(jié)構(gòu)。每個爐中有單獨一套加熱、熱風(fēng)循環(huán)和溫度控制系統(tǒng)。

高速漆包機烘爐結(jié)構(gòu)，包括具有爐口的爐膛、催化燃燒部分，催化燃燒部分位于爐膛上方，催化燃燒器有廢氣排出管，爐膛與催化燃燒器通過一管道相連接，漆包機溫控裝置包括設(shè)置在爐膛內(nèi)的多根溫度傳感器和控制柜內(nèi)的PLC溫度控制部分以及工業(yè)PC，如圖1。

圖1

（2）熱像儀在軍事和民用方面都有廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)生產(chǎn)中，許多設(shè)備常用于高溫、高壓和高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，設(shè)備發(fā)生故障前基本都會出現(xiàn)溫度異常，及時掌握設(shè)備的溫度顯得極為重要，而單憑肉眼我們無法看出設(shè)備溫度狀況。通過拍照和實時顯示的方式，熱成像儀可以直觀快速安全地告訴我們整個設(shè)備的溫度分布情況，幫助我們及時找出熱點排除隱患。

因此，應(yīng)用紅外熱成像儀對這些設(shè)備進行檢測和監(jiān)控，既能保證設(shè)備的安全運轉(zhuǎn)，又能發(fā)現(xiàn)異常情況以便及時排除隱患。

①敷設(shè)電線電纜的監(jiān)測。通過表面溫度可以為我們提供有關(guān)電氣系統(tǒng)的許多信息。在透過紅外鏡頭觀察時，平日肉眼看不到的問題會突現(xiàn)眼前。使用紅外熱像儀，可以檢測到電纜橋架內(nèi)、變壓器上過熱的電線電纜等，并對數(shù)據(jù)進行可視化記錄歸檔。通過用這種工具對表面進行掃描，可以快速發(fā)現(xiàn)通常代表潛在問題的溫度變化，并以詳細的圖形報告的形式對數(shù)據(jù)進行記錄。

②電動機、發(fā)電機等?？梢园l(fā)現(xiàn)的隱患是軸承溫度過高，不平衡負載，繞組短路或開路，碳刷、滑環(huán)和集流環(huán)發(fā)熱，過載過熱，冷卻管路堵塞。其影響為有問題的軸承可以引起鐵芯或繞組線圈的損壞；有毛病的碳刷可以損壞滑環(huán)和集流環(huán)，進而損壞繞組線圈。還可能引起驅(qū)動目標的損壞。

在漆包機系統(tǒng)中，循環(huán)風(fēng)機和排廢風(fēng)機是整機的一個重要、不可缺少的部件。程序設(shè)計中，當這兩種風(fēng)機出現(xiàn)異常時加熱系統(tǒng)會自動停止工作。而在設(shè)備構(gòu)造中，這兩個風(fēng)機都處于烘爐頂部的高溫部位，輕易不能發(fā)現(xiàn)電機的異常。因此，我們可以利用熱成像儀遠距離檢查電機的軸承溫度是否過高，便于進行預(yù)防性維修，減少開機過程當中故障停車造成的浪費，如圖2。

圖2

③對烘爐各段進行溫度監(jiān)測

烘爐中設(shè)置的溫度監(jiān)測點有：烘爐入口、蒸發(fā)區(qū)、固化區(qū)、催化前、催化后；溫度控制點為固化區(qū)。漆包機烘爐爐膛內(nèi)各點的溫度控制要求不同，以進口高速漆包機為例，各點溫度大概為：烘爐入口大約150℃；蒸發(fā)區(qū)大約450℃，固化區(qū)大約590℃，催化前大約590℃，催化后大約620℃，如圖3。

圖3

通過紅外熱成像儀，可監(jiān)測到表面溫度，來判斷烘爐內(nèi)部各點溫度是否有大的變化（如圖4）。

4 熱成像儀參數(shù)的選擇

熱成像儀成像的質(zhì)量參數(shù)客觀地反映了熱成像儀對各種目標的分辨能力、探測能力、工作波段、精度、范圍等重要特性。在熱成像儀的型號選擇時，考慮到有部分設(shè)備可能在室外工作，低溫量程一般要求到達-20℃，根據(jù)漆包機的工作特性，我們根據(jù)選擇高溫至600℃的熱像儀。對于一般的機械、機電設(shè)備，熱像儀像素在160×120，并選用標準鏡頭。對于部分遠距離、小目標測量（如高空管道檢測等），建議選配長焦鏡頭。

圖4

[1]楊立，楊楨.紅外熱成像測溫原理與技術(shù).科學(xué)出版社，2012，6.

[2]邢素霞.紅外熱成像與信號處理.國防工業(yè)出版社，2011，1.

[3]石曉光，高蘭蘭.紅外物理.浙江大學(xué)出版社，2013，9.

[4]邸旭.微光與紅外成像技術(shù).機械工業(yè)出版社，2012，2.

[5]FLIR紅外熱成像儀資.

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2016-3-28