姚榮財(cái)，常福杰

（1.神華國華壽光發(fā)電有限責(zé)任公司，山東 濰坊 262714；2.北京電科智擎科技有限公司，北京 100000）

電廠設(shè)備往往處于高壓、強(qiáng)磁場環(huán)境中。傳統(tǒng)的接觸式測量會給工作人員帶來很大的安全隱患。當(dāng)前，紅外熱成像技術(shù)被廣泛用于電廠設(shè)備故障診斷與檢修，通過檢測電廠設(shè)備和布線中的熱缺陷可以快速發(fā)現(xiàn)故障隱患，有效預(yù)防重大事故。紅外熱成像技術(shù)是電廠設(shè)備預(yù)防性維護(hù)領(lǐng)域最有效的檢測工具。為了保證電廠設(shè)備的可靠運(yùn)行，運(yùn)維人員可以用便攜式紅外熱成像儀定期對設(shè)備進(jìn)行紅外掃描，確保設(shè)備處于常溫下運(yùn)行。但是，這種檢測方法不是實(shí)時(shí)的，無法在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化后及時(shí)檢測到設(shè)備的溫度變化，而通過在線遠(yuǎn)程紅外攝像頭可以實(shí)時(shí)監(jiān)測關(guān)鍵設(shè)備溫度，解決無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備過熱的問題。

1 電廠設(shè)備過熱故障常見原因

電廠設(shè)備故障的風(fēng)險(xiǎn)等級從設(shè)備跳閘一直延伸到設(shè)備起火或損壞。電廠設(shè)備的早期異常往往伴隨著明顯的溫度變化跡象，尤其是在導(dǎo)電且絕緣不良的情況下。此外，設(shè)備設(shè)計(jì)不合理、制造工藝標(biāo)準(zhǔn)低、安裝、操作和維護(hù)不當(dāng)也會造成電氣或動機(jī)設(shè)備過熱。過熱是設(shè)備故障的主要癥狀，也是事故的先兆，而設(shè)備過熱的常見原因主要包括：

（1）接觸電阻超標(biāo)：主要是因?yàn)槁萁z或滑動按鈕松動、氧化、接觸不良或接觸面積不足。

（2）漏電或放電：設(shè)備絕緣性能低，如表面污染、高濕度、絕緣劣化、間隙不足或過電壓導(dǎo)致設(shè)備絕緣性能降低，進(jìn)而發(fā)生漏電或放電。

（3）設(shè)備過載：由于設(shè)備設(shè)計(jì)或選型不合理、保護(hù)裝置工作不正常、超負(fù)荷等原因?qū)е码姀S電器設(shè)備發(fā)生過載，導(dǎo)致其溫度上升。

（4）渦流：由于設(shè)備設(shè)計(jì)、安裝不合理引發(fā)的渦流感應(yīng)導(dǎo)致的設(shè)備過熱在實(shí)踐中很常見。

（5）設(shè)備散熱性能差：主要原因是設(shè)備工作環(huán)境溫度過高導(dǎo)致過熱、機(jī)柜通風(fēng)不暢、降溫設(shè)備運(yùn)行異常等。

（6）雷暴、大風(fēng)、冰雪災(zāi)害、外力等因素也可能導(dǎo)致電廠設(shè)備過熱。

2 電廠設(shè)備故障診斷系統(tǒng)架構(gòu)

在電廠設(shè)備所在區(qū)域安裝具有紅外測溫功能的遠(yuǎn)程控制云臺攝像機(jī)，將紅外熱成像儀安裝在云臺上，不僅可以進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，還可以通過云臺實(shí)現(xiàn)快速平移/傾斜移動，方便檢測設(shè)備各個(gè)角度的溫度變化。系統(tǒng)可以自動檢查設(shè)備各個(gè)位置的溫度，并通過網(wǎng)絡(luò)將紅外熱像和溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到監(jiān)控中心，以便進(jìn)行故障診斷分析。系統(tǒng)可以設(shè)置溫度和溫度限制以捕獲特定位置的溫度。系統(tǒng)可以自動保存每條測溫記錄并同時(shí)錄制視頻。當(dāng)系統(tǒng)檢測到溫度異常（即超過設(shè)定的高低溫范圍）時(shí)，監(jiān)控屏閃爍并發(fā)出蜂鳴警報(bào)聲，提醒監(jiān)控人員設(shè)備出現(xiàn)異常。電廠設(shè)備故障診斷系統(tǒng)框架如圖1所示。

圖1 電廠設(shè)備故障診斷系統(tǒng)框架

系統(tǒng)可以自動或手動設(shè)定巡視檢查路線，實(shí)時(shí)捕捉設(shè)備指定部位的實(shí)時(shí)視頻、紅外圖像和溫度數(shù)據(jù)，并在3D場景中測量設(shè)備信息和PI測點(diǎn)信息。系統(tǒng)還可以在巡視檢查期間接收設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的信息。通過對采集到的設(shè)備溫度信息和運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行對比分析，判斷是否存在異常，并在第一時(shí)間顯示報(bào)警信息時(shí)通知值班人員。在每次巡視檢查結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)會自動創(chuàng)建檢查日志、檢查報(bào)告和告警記錄。

3 電廠設(shè)備故障診斷系統(tǒng)典型應(yīng)用

（1）溫度異常檢測利用紅外攝像頭或者機(jī)器人從現(xiàn)場采集到設(shè)備溫度信號，通過智能分析系統(tǒng)確定設(shè)備溫度，超過限值則發(fā)出報(bào)警。具體算法類型和邏輯解釋：利用紅外熱成像技術(shù)，基于熱感應(yīng)溫度測量原理。在自然界中，除了人眼可見的光（俗稱可見光）外，還有紫外線、紅外線等不可見光。自然界中溫度高于絕對零度的每個(gè)物體都會始終發(fā)出電磁波（紅外輻射線）。因此，紅外線是自然界最常見的電磁波，而且紅外熱輻射不會被大氣煙霧吸收。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，利用紅外線的特性，將電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)軟件相結(jié)合，利用紅外線檢測技術(shù)對熱輻射進(jìn)行檢測和測量。熱傳感器接收物體表面發(fā)出的熱量差，通過電子技術(shù)和軟件處理，呈現(xiàn)出不同亮度或色差的圖像，我們通常稱為紅外熱成像。通過熱輻射算法轉(zhuǎn)換熱量后，在熱圖像和溫度之間轉(zhuǎn)換。

（2）磨煤機(jī)除粉器頂部堆積的粉體自燃監(jiān)測。利用紅外攝像頭可以實(shí)時(shí)檢測除粉器頂部的粉末堆積溫度，如果堆積溫度過高則發(fā)出報(bào)警（如圖2）。溫度測量時(shí)，應(yīng)該為每個(gè)被檢測設(shè)備選擇不同的環(huán)境溫度參考體以及正確的目標(biāo)發(fā)射率。比較同類設(shè)備時(shí)，確保測溫設(shè)備與各對應(yīng)點(diǎn)的距離不變，方向不變；針對最熱點(diǎn)的溫度需要從多方面進(jìn)行測量；記錄異常設(shè)備的實(shí)際負(fù)載電流和加熱相、正常相、環(huán)境溫度參考體的溫度值。

圖2 磨煤機(jī)除粉器頂部的粉管溫度監(jiān)測

（3）電廠各種動機(jī)表面管溫度監(jiān)測。利用紅外攝像頭，基于紅外熱成像原理，精確確定設(shè)備在運(yùn)行過程中的表面溫度。同時(shí)，后臺監(jiān)控界面會準(zhǔn)確顯示設(shè)備當(dāng)前的工作溫度，如果溫度超過設(shè)定的閾值就會報(bào)警。

4 結(jié)語

綜上所述，電廠設(shè)備的故障會導(dǎo)致設(shè)備跳閘和損壞。在嚴(yán)重的情況下將導(dǎo)致電廠意外關(guān)閉，造成重大損失。大多與設(shè)備故障的發(fā)生和發(fā)展過程與設(shè)備散熱和溫度的升高密切相關(guān)?；诩t外熱成像技術(shù)的電廠設(shè)備故障診斷系統(tǒng)典型應(yīng)用包括溫度異常檢測、溫度異常報(bào)警，支持顯示報(bào)警圖像和視頻，磨煤機(jī)除粉器頂部堆積的粉體自燃監(jiān)測、磨煤機(jī)除粉器頂部的粉管溫度監(jiān)測，可以統(tǒng)計(jì)分析所有測溫點(diǎn)的溫度信息，支持查詢測溫點(diǎn)一年內(nèi)的溫度統(tǒng)計(jì)信息。通過紅外熱成像、非接觸式溫度傳感以及紅外測溫技術(shù)可以遠(yuǎn)程監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，直觀準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)和評估設(shè)備的過熱故障，方便運(yùn)維人員迅速采取措施有效預(yù)防事故發(fā)生。