王獻(xiàn)芹

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測(cè)研究院開封分院，河南 開封 475000）

熱成像測(cè)量技術(shù)在鍋爐檢驗(yàn)中的應(yīng)用

王獻(xiàn)芹

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測(cè)研究院開封分院，河南 開封 475000）

紅外熱成像技術(shù)指的是將物體產(chǎn)生的輻射分布狀態(tài)，通過技術(shù)處理轉(zhuǎn)換為視頻和圖片。由于該成像技術(shù)不會(huì)受到電磁干擾，且其成像速度快、探測(cè)靈敏度高，因此其具有很高的應(yīng)用價(jià)值。本文在介紹熱成像技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)其原理和檢測(cè)方式進(jìn)行了詳細(xì)分析，以期為我國(guó)鍋爐檢測(cè)提供借鑒。

熱成像技術(shù)；鍋爐檢驗(yàn)；紅外熱成像技術(shù)

1 紅外熱成像技術(shù)的概述

紅外熱成像措施，指的是將物體產(chǎn)生的輻射分布狀態(tài)，通過技術(shù)處理轉(zhuǎn)換為視頻和圖片。在實(shí)際工作中，應(yīng)用紅外熱成像技術(shù)時(shí)，是在物體的固有發(fā)射率已被知曉的情況下進(jìn)行的，利用紅外探測(cè)器探測(cè)物體的輻射能量后，能有效計(jì)算出物體的表面溫度，這樣就可以使用圖像或視頻的方式把被探測(cè)的物體能量展現(xiàn)在探測(cè)器元件中，再利用掃描機(jī)器，掃描其分布圖，就可以獲得完整的探測(cè)圖標(biāo)，隨后利用探測(cè)器將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過多方面的相關(guān)處理后，就能形成完整的紅外熱成像圖。

紅外熱成像技術(shù)具有很高的應(yīng)用價(jià)值，這主要是因?yàn)檫@種成像技術(shù)不會(huì)受到電磁干擾，同時(shí)其成像速度快、探測(cè)靈敏度高，在檢驗(yàn)過程中，可以進(jìn)行有效的分類處理，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性，還能將其很好地應(yīng)用于鍋爐檢驗(yàn)實(shí)踐中［1，2］。

2 熱成像測(cè)量技術(shù)的原理和特點(diǎn)

紅外熱成像技術(shù)的主要工作原理就是，物體在散發(fā)能量時(shí)和它的溫度是有正比例關(guān)系的，通過這種正比例關(guān)系就可以對(duì)物體散發(fā)的能量進(jìn)行探測(cè)，進(jìn)而得到物體表面的溫度。在使用紅外熱成像技術(shù)的過程中，一定要使用傳感器或者是紅外探測(cè)器感知物體散發(fā)出來的能量，只有這樣，才能確保探測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度。紅外熱成像儀器是由多種設(shè)備組合而成的，包括紅外探測(cè)儀器、光機(jī)掃描系統(tǒng)及光學(xué)成像物鏡。紅外探測(cè)儀能將物體的能量分布通過圖形的方式反映出來，隨后用光機(jī)掃描，經(jīng)過相關(guān)處理后，最終獲得物體的紅外熱成像圖，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，從而得知物體表面的溫度。紅外熱成像技術(shù)具有實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，它在檢驗(yàn)過程中，能迅速獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。在使用紅外熱成像技術(shù)的過程中，外部環(huán)境不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果（包括電磁干擾）。同時(shí)，紅外熱成像技術(shù)還具有反映速度快的優(yōu)點(diǎn)，在使用過程中，也有很高的靈敏度，且測(cè)溫的范圍也較為廣泛［3］。

熱成像測(cè)量技術(shù)還能根據(jù)物體熱能來源進(jìn)行分類，隨著熱成像測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展，其在鍋爐檢驗(yàn)中已被逐漸使用。在鍋爐使用的過程中，會(huì)產(chǎn)生很多能量，通過使用熱成像測(cè)量技術(shù)，能更加全面且具體地將鍋爐使用情況反映出來，從而起到很好的節(jié)能作用［4］。

本文以72 h為試驗(yàn)周期，將梯度比Gr值上升趨勢(shì)作為重要參考，將梯度比Gr值逐漸上升且最終穩(wěn)定梯度比Gr值>3作為判定淤堵的準(zhǔn)則。以下的試驗(yàn)結(jié)果都是梯度比Gr值呈現(xiàn)上升趨勢(shì)后得到的穩(wěn)定梯度比Gr值結(jié)果。

3 在鍋爐檢測(cè)過程中使用紅外熱成像技術(shù)

在對(duì)工業(yè)鍋爐進(jìn)行檢驗(yàn)的過程中，因其具有數(shù)量多、結(jié)構(gòu)形式穩(wěn)定的特性，對(duì)鍋爐的能效測(cè)試過程中能避免生成紅外成像，迅速發(fā)現(xiàn)具有相同結(jié)構(gòu)形式的鍋爐壁面溫度所持有的共性問題或故障，在設(shè)計(jì)和制造過程中，研究出相應(yīng)的解決方案，從源頭上解決超溫的問題。

使用熱成像儀，能獲得鍋爐側(cè)墻的紅外成像圖，因此可以非常直觀地將溫度分布的具體情況顯示出來，同時(shí)與日光圖進(jìn)行對(duì)比，確保獲得的結(jié)果能夠更加準(zhǔn)確，以最快的速度清楚爐墻溫度發(fā)生異常的情況，給維修與檢查提供了有力的證據(jù)。

在鍋爐本體及管道檢驗(yàn)的過程中，紅外熱成像技術(shù)主要是通過溫度的變化情況來確定異常的被測(cè)物體。在鍋爐運(yùn)行的時(shí)候，爐墻的溫度會(huì)對(duì)鍋爐熱能有所影響，同時(shí)還會(huì)影響鍋爐熱能效率及使用安全。因此，在檢驗(yàn)過程中，鍋爐的爐墻溫度是重點(diǎn)檢驗(yàn)環(huán)節(jié)。在過去的檢驗(yàn)過程中，一般都使用紅外測(cè)溫儀對(duì)爐墻的溫度進(jìn)行檢驗(yàn)。當(dāng)前，主要使用紅外熱成像技術(shù)對(duì)爐墻溫度進(jìn)行檢驗(yàn)。當(dāng)用該技術(shù)對(duì)鍋爐進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，其檢測(cè)范圍比較廣泛，能量的變化情況能夠通過紅外熱成像技術(shù)直接呈現(xiàn)。在鍋爐檢驗(yàn)的過程中，使用紅外熱成像技術(shù)，能很快地獲得鍋爐壁面溫度的分部狀態(tài)，經(jīng)過紅外熱成像技術(shù)的成像儀顯示屏，能夠非常直觀地顯示出測(cè)量范圍內(nèi)的最高溫度點(diǎn)及超溫面積等。此外，使用該技術(shù)還能使工作人員或使用單位全面掌握鍋爐爐墻具體的保溫情況，避免出現(xiàn)漏檢的現(xiàn)象。同時(shí)，熱成像儀在紅外取像過程中，可以在自然光下進(jìn)行取像，作為同一個(gè)文件，存入成像儀內(nèi)。使用指定的軟件將圖像進(jìn)行定位與比較，將超溫的原因分析出來，針對(duì)原因制定處理方案，還能夠計(jì)算出需要的人力、物力等，減少維修的盲目性，縮短維修時(shí)間，減少維修工作量，并將維修成本降至最低［5，6］。

3.1 檢測(cè)鍋爐本體和管道溫度

通過共建，打造西江流域“公共能量場(chǎng)”，就是在建設(shè)“智慧西江”的基礎(chǔ)上，打造統(tǒng)一監(jiān)管服務(wù)平臺(tái)，建立健全信息共享機(jī)制，為各職能管理部門及航運(yùn)企業(yè)、船員等提供交流溝通渠道和反饋機(jī)制，共同提升西江航運(yùn)公共服務(wù)水平。

一般情況下，鍋爐房的空間都比較狹小，熱水及蒸汽管道一般都放在很高的位置或者直接架設(shè)在室外，這給保溫檢查工作帶來了較大困難。保溫層隨著時(shí)間的推進(jìn)，會(huì)出現(xiàn)老化或者破損的情況。同時(shí)，所有的管道閥門，都可能會(huì)存在滲漏或密封不嚴(yán)的狀況，對(duì)工質(zhì)產(chǎn)生很大的影響。這些影響會(huì)造成資源浪費(fèi)，且不能通過肉眼觀察到。但在鍋爐管道檢驗(yàn)的過程中，使用紅外線成像儀進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，能對(duì)其管道的保溫情況以圖像的方式呈現(xiàn)出來。紅外成像儀能較為容易地檢測(cè)出溫度異常的區(qū)域，使相關(guān)人員了解保溫層的閥門密封狀態(tài)、是否有滲漏及破損情況。在傳統(tǒng)的檢測(cè)方式中，經(jīng)常使用測(cè)點(diǎn)抽查方式，運(yùn)用該方式得出的結(jié)果存在一定誤差，使用紅外成像儀能為制定維修方案及轉(zhuǎn)變能源的運(yùn)輸情況提供參考。

3.2 檢測(cè)鍋爐輔機(jī)和控制柜安全狀況

主題出版中的顯著性模式。議程設(shè)置需對(duì)少數(shù)議題進(jìn)行突出強(qiáng)調(diào)，以引起公眾焦點(diǎn)關(guān)注。圖書出版涵蓋所有公共和個(gè)人議題，主題圖書關(guān)注少數(shù)重大選題，使其曝光率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般議題，占據(jù)意識(shí)形態(tài)領(lǐng)域的主動(dòng)。主題出版中議程設(shè)置的顯著性模式不僅存在于對(duì)少數(shù)議題的強(qiáng)調(diào)，還表現(xiàn)在主題出版對(duì)象具備多種屬性時(shí)不同屬性的側(cè)重與平衡上。

目前，我國(guó)鍋爐自動(dòng)化水平在不斷提升，鍋爐的安全運(yùn)行與節(jié)能運(yùn)行與鍋爐的輔機(jī)和控制系統(tǒng)有直接關(guān)系。當(dāng)設(shè)備發(fā)熱時(shí)，可能是設(shè)備損壞或者發(fā)生功能故障的早期提醒，本文以輔機(jī)的動(dòng)力裝置電機(jī)為例，使用紅外熱成像儀可以發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的問題：電氣接線松脫的情況；接線端子長(zhǎng)時(shí)間使用被氧化腐蝕的情況；在連接過程中連接太緊，致使電纜過熱；機(jī)器周圍空氣不流通，致使散熱系統(tǒng)出現(xiàn)問題；因內(nèi)部的鐵芯或繞組因?yàn)榻^緣層老化而損壞短路，致使外殼某些區(qū)域的溫度升高；因?yàn)闈?rùn)滑效果不佳或者軸末對(duì)中致使的軸承或聯(lián)軸器溫度升高等情況。

在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)階段，有很多不確定性，這些問題多多少少會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)收集的精準(zhǔn)度帶來影響，要想避免環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)受到破壞，就要對(duì)監(jiān)測(cè)人員提出質(zhì)量控制請(qǐng)求，在采樣工作中，要有專業(yè)監(jiān)控人員指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決，確保環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)收集行為的規(guī)范性。

鍋爐控制柜中，所有的電器元件破壞都會(huì)經(jīng)過逐步演變的環(huán)節(jié)，在演變的環(huán)節(jié)里，有問題的部件或者連接點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)異常發(fā)熱的情況。例如：街頭連接過緊或連接不良；墊圈或螺栓沒有壓緊或過于太緊的情況都會(huì)致使因?qū)щ娒娣e減少產(chǎn)生發(fā)熱的情況，在長(zhǎng)期運(yùn)行的過程中，會(huì)發(fā)生腐蝕氧化的情況，使得電阻加大發(fā)生異常發(fā)熱的現(xiàn)象；不穩(wěn)或者抄表的負(fù)荷電流，比如三相不平衡或者多度荷載的時(shí)候，中間相就會(huì)發(fā)生異常的現(xiàn)象。

4 結(jié)語

鍋爐設(shè)備在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)和生活中占有很高的地位，但在鍋爐使用過程中，會(huì)消耗較多能源，所以對(duì)鍋爐的環(huán)保性和安全性提出了更高要求。在該背景下，要加強(qiáng)對(duì)鍋爐的檢測(cè)。由于熱成像技術(shù)具有無需接觸的特點(diǎn)，所以，將這一技術(shù)應(yīng)用于鍋爐的檢測(cè)尤為必要。隨著科技的不斷發(fā)展，紅外熱成像技術(shù)將會(huì)在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用，發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

［1］陳志剛.熱成像測(cè)量技術(shù)在鍋爐檢驗(yàn)中的應(yīng)用［J］.電子測(cè)量技術(shù)，2012（2）：69-71.

［2］陳洋.熱成像測(cè)量技術(shù)在鍋爐檢驗(yàn)中的應(yīng)用［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（14）：121，122.

［3］劉躍林.淺談熱成像測(cè)量技術(shù)在鍋爐檢驗(yàn)中的應(yīng)用［J］.城市建設(shè)理論研究，2013（11）：230-231.

［4］李春福.熱成像測(cè)量技術(shù)在鍋爐檢驗(yàn)中的應(yīng)用［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（25）：174.

［5］于洪.熱成像測(cè)量技術(shù)在鍋爐檢驗(yàn)中的應(yīng)用［J］.科技傳播，2013（18）：182-183.

［6］馬路.探討熱成像測(cè)量技術(shù)在鍋爐檢驗(yàn)中的應(yīng)用［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015（14）：144.

Application of Thermal Imaging Technology in Boiler Inspection

Wang Xianqin
（Henan Province,Boiler and Pressure Vessel Safety Inspection Institute Kaifeng branch,Kaifeng Henan 475000）

Infrared thermal imaging refers to the distribution of radiation generated by objects,converted to video and pictures by technical processing.As the imaging technique is not subject to electromagnetic interference,and has fast imaging speed and high detection sensitivity,the imaging technique has high application value.Based on the introduction of thermal imaging technology,the principle and detection method were analyzed in detail,in order to provide reference for boiler detection in our country.

thermal imaging technology；boiler inspection；infrared thermal imaging technology

TK226.1

A

1003-5168（2017）07-0069-02

2017-06-01

王獻(xiàn)芹（1979-），女，本科，會(huì)計(jì)師，研究方向：技術(shù)監(jiān)督。