陳圣鑫

摘 要：本文通過(guò)廣西部分代表性企業(yè)調(diào)研情況，在了解紅外熱像儀在低壓電氣設(shè)備故障診斷應(yīng)用的基本現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)傳統(tǒng)常用低壓電氣設(shè)備故障診斷的方法及局限性進(jìn)行分析，說(shuō)明了紅外熱像儀的成像原理；并從紅外診斷的角度研究了低壓電氣設(shè)備的故障診斷機(jī)理；介紹了紅外熱像儀在低壓電氣設(shè)備的故障診斷的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：紅外熱像儀 故障診斷 低壓電氣設(shè)備

中圖分類(lèi)號(hào)：O434.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2018）01-0-01

近年來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，企業(yè)電氣設(shè)備及其供電和控制線路呈多樣化和復(fù)雜化。電氣設(shè)備功能增多結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，其機(jī)械零部件、電氣部件、電子元件、供電線路和控制線路復(fù)雜眾多。面對(duì)如此復(fù)雜的電氣設(shè)備及其供電和控制線路，如何準(zhǔn)確診斷故障并進(jìn)行快速修復(fù)是擺在每一個(gè)維修電工面前的重要課題，值得我們深入研究。

一、紅外熱像儀在低壓電氣設(shè)備故障診斷應(yīng)用的現(xiàn)狀

許多研究數(shù)據(jù)表明， 紅外熱像儀在高壓輸配電線路及高壓電氣設(shè)備的故障診斷中應(yīng)用較為普遍。然而，紅外熱像儀在低壓配電線路及低壓電氣設(shè)備的故障診斷幾乎沒(méi)有得到推廣應(yīng)用。筆者歷時(shí)一個(gè)多月奔赴廣西各地先后對(duì)中信大猛公司、明陽(yáng)生化公司、廣西中糧生物質(zhì)能源有限公司、廣西盛隆冶金有限公司、廣西欽州金桂諾磷化工有限公司、柳州五菱聯(lián)合發(fā)展有限公司、中鋁廣西分公司平果鋁業(yè)公司、華銀鋁業(yè)公司等區(qū)內(nèi)多家企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，從生產(chǎn)一線維修電工、機(jī)修工中了解到：紅外熱像儀在低壓電氣設(shè)備故障診斷中均沒(méi)有得到應(yīng)用。

二、傳統(tǒng)常用低壓電氣設(shè)備故障診斷的方法及局限性

目前，傳統(tǒng)常用低壓電氣設(shè)備故障的診斷方法是用電工測(cè)量?jī)x表測(cè)量各種電路和電氣設(shè)備的電流、電壓、電阻等參數(shù)，然后根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)低壓電氣設(shè)備故障進(jìn)行分析和診斷。傳統(tǒng)常用的電工儀表主要有萬(wàn)用表、鉗形電流表、兆歐表、直流單臂電橋、直流雙臂電橋、示波器等。傳統(tǒng)常用電工測(cè)量?jī)x表在電工測(cè)量中存在以下局限性：1. 對(duì)測(cè)量人員要求較高。除了要根據(jù)被測(cè)量對(duì)象正確選擇和使用電工儀表外，還要選取合理的測(cè)量方法，掌握正確的操作技能，才能盡可能地提高測(cè)量準(zhǔn)確度。2.要進(jìn)行多個(gè)參數(shù)測(cè)量才能對(duì)故障進(jìn)行綜合診斷，測(cè)量周期長(zhǎng)速度慢效率低。3.對(duì)電流大的大功率低壓電氣設(shè)備在測(cè)量過(guò)程存在一定的危險(xiǎn)性。4.不適用于惡劣環(huán)境下的在線測(cè)量，否則會(huì)對(duì)測(cè)量人員造成極大的傷害。如：高溫、高壓、高空、有毒、強(qiáng)腐蝕等環(huán)境。5. 不適用于夜間或光線較弱環(huán)境下的在線測(cè)量。6.對(duì)電氣設(shè)備內(nèi)部無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)。7. 不能與其它電氣設(shè)備進(jìn)行通迅，無(wú)法進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測(cè)和控制。

三、紅外熱像儀在低壓電氣設(shè)備故障診斷的應(yīng)用

筆者經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)資料和進(jìn)行企業(yè)調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)：迄今為止，由于人們的思想觀念、技術(shù)條件、經(jīng)濟(jì)條件多方面的限制， 紅外熱像儀在低壓電氣設(shè)備故障診斷的應(yīng)用中還是難以應(yīng)用推廣。然而，紅外熱像檢測(cè)診斷技術(shù)是一種新興的現(xiàn)代電氣設(shè)備故障檢測(cè)技術(shù)，極大地促進(jìn)了企業(yè)電氣設(shè)備維修的變革，是電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)的“革命”。隨著電氣設(shè)備紅外熱像診斷技術(shù)的不斷成熟和日臻完善，筆者通過(guò)工作實(shí)踐證明：紅外熱像儀在低壓電氣設(shè)備故障診斷中同樣具有很高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景。

1.工作原理

紅外熱像儀利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見(jiàn)紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)的熱圖像。熱圖像上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。通過(guò)查看熱圖像，可以觀察到被測(cè)目標(biāo)的整體溫度分布狀況，研究目標(biāo)的發(fā)熱情況，從而進(jìn)行設(shè)備故障診斷。

2.基本特點(diǎn)

紅外熱像儀是一種非接觸式檢測(cè)儀表，它無(wú)需與設(shè)備直接接觸便可檢測(cè)出紅外波長(zhǎng)頻譜中的熱圖像，在信號(hào)傳輸過(guò)程中只有光、電信號(hào)。由于紅外熱像儀具有非接觸、直觀、快速、安全等優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)常用電工測(cè)量?jī)x表的缺點(diǎn)，因此，紅外熱像儀更適用于高溫、高空、有毒、強(qiáng)腐蝕等惡劣環(huán)境和高壓輸電線路監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行與測(cè)試。

3.診斷機(jī)理

電氣設(shè)備當(dāng)通過(guò)電流時(shí)，由于電流的熱效應(yīng)，在有電阻的地方溫度會(huì)升高。電路出現(xiàn)故障時(shí)故障部位的電阻和溫度會(huì)產(chǎn)生變化，通過(guò)紅外熱像儀而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。即同一設(shè)備不同故障有不同溫度得到不同的熱像圖。當(dāng)然，不同的低壓電氣設(shè)備物體表面的熱分布場(chǎng)也不同，其熱像圖也不盡相同。維修電工根據(jù)測(cè)量所得熱像圖與正常熱像圖作比對(duì)，從而得到故障的準(zhǔn)確部位。

4.實(shí)際應(yīng)用

低壓電氣設(shè)備指工作在交流1200V以下、直流1500V以下電路中的電氣設(shè)備。目前，企業(yè)低壓電氣設(shè)備主要包括控制電器：用于各種控制電路和控制系統(tǒng)的電器，如接觸器、繼電器等。主令電器：用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)送控制指令的電器，如按鈕、行程開(kāi)關(guān)等。保護(hù)電器：用于保護(hù)電路及用電設(shè)備的電器，如熔斷器、熱繼電器等。配電電器：用于電能的輸送和分配的電器。如低壓斷路器、隔離器、執(zhí)行電器：用于完成某種動(dòng)作或傳動(dòng)功能的電器，如電磁鐵、電磁離合器。雖然，不同的低壓電氣設(shè)備物體表面的熱分布場(chǎng)不同，其熱像圖也不盡相同，但是電路故障大體分為短路、斷路、接觸不良、元器件老化幾種。無(wú)論是哪一種形式的故障其外特征都是電阻發(fā)生了變化。具體地說(shuō)當(dāng)電路短路時(shí)電阻為零電阻變小，斷路時(shí)電阻為無(wú)窮大，接觸不良時(shí)電阻不穩(wěn)，元器件老化時(shí)電阻變大。由于電流的熱效應(yīng)，電阻變化從而導(dǎo)致溫度變化。因此，無(wú)論是哪一種形式的故障其熱像圖也與正常情況明顯不同，從而準(zhǔn)確的判斷出故障的部位和故障的種類(lèi)。

結(jié)語(yǔ)

目前，紅外熱像儀在高壓輸配電線路及高壓電氣設(shè)備的故障診斷中發(fā)揮著重要作用。紅外熱像故障診斷技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)克服了傳統(tǒng)常用低壓電氣設(shè)備故障診斷方法的局限性，實(shí)踐證明，紅外熱像故障診斷技術(shù)利于低壓電氣設(shè)備早期故障的診斷，能提高低壓電氣設(shè)備故障診斷的及時(shí)性、準(zhǔn)確性和科學(xué)性?？傊S著紅外熱像技術(shù)的不斷完善，紅外熱像儀的成本不斷降低其性?xún)r(jià)比不斷提高，必將開(kāi)啟紅外熱像低壓電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)的新時(shí)代。

參考文獻(xiàn)

[1]平麗.基于紅外熱像技術(shù)的電接觸故障診斷[D]

[2]王智勝.輸電線路紅外成像測(cè)溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]