第5章紅外監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)ppt課件

1、第5章 紅外監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)熱不僅能直接反映設(shè)備的過(guò)熱缺點(diǎn)，而且經(jīng)過(guò)溫度的監(jiān)測(cè)常能發(fā)現(xiàn)絕緣性缺點(diǎn)。對(duì)設(shè)備的熱形狀進(jìn)展在線監(jiān)測(cè)是至關(guān)重要的。紅外非接觸的測(cè)溫技術(shù)恰好滿足了電氣設(shè)備在高溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)、高電壓、大電流等運(yùn)轉(zhuǎn)形狀下的監(jiān)測(cè)溫度的要求。閱歷證明，紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)在準(zhǔn)確判別設(shè)備缺點(diǎn)、有效降低維修費(fèi)用和保證平安可靠供電方面有著良好的效果，已廣泛運(yùn)用于電氣設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)。目前廣泛運(yùn)用的紅外測(cè)溫安裝有：紅外測(cè)溫儀、紅外熱象儀和紅外熱電視。.紅外線的根本特性紅外線的波長(zhǎng)在0.761000um之間，分近紅外(0.75um3um)、中紅外(3um6um)、遠(yuǎn)紅外(6um15um)和極遠(yuǎn)紅外(15um100

2、0um) 。任何溫度超越絕對(duì)零度的物體都會(huì)輻射紅外線。紅外線的頻程比可見(jiàn)光寬，可以表現(xiàn)豐富的“顏色。紅外線要受大氣的吸收使能量衰減，但空間中的大氣、煙云、對(duì)紅外的吸收程度與紅外波長(zhǎng)有關(guān)，對(duì)(2um2.5um) (3um5um)及(8um14um)三個(gè)區(qū)域吸收相對(duì)較弱，通常成為“大氣窗口。無(wú)線電波紅外線可見(jiàn)光譜紫外線X射線宇宙射線頻率(Hz)1051010101510201025波長(zhǎng)(m)3003*10 -2780380nm3*10 -73*10 -123*10 -17.紅外輻射的根本規(guī)律黑體輻射的根本規(guī)律： 絕對(duì)溫度為T(K)的黑體，單位外表積在波長(zhǎng)附近單位波長(zhǎng)間隔內(nèi)向整個(gè)半球空間發(fā)射的輻射功

3、率與波長(zhǎng)、溫度的關(guān)系： C1:第一輻射常熟。C2:第二輻射常熟。實(shí)踐物體的紅外輻射規(guī)律 實(shí)踐物體的總輻射功率與絕對(duì)溫度4次方成正比，還與實(shí)踐物體的發(fā)射率有關(guān)。.第一節(jié) 紅外測(cè)溫儀1、根本原理光學(xué)系統(tǒng) 搜集被測(cè)目的的幅射能量，使之會(huì)聚在紅外探測(cè)器的接納光敏面上。紅外檢測(cè)器 將接納到的紅外幅射能量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。信號(hào)處置 提高信號(hào)的信噪比和進(jìn)展線性化輸出、輻射率調(diào)整等的處置。溫度指示、存貯和紀(jì)錄 有多種方式，可根據(jù)運(yùn)用場(chǎng)所選用不同的紀(jì)錄和存貯方式。.第一節(jié) 紅外測(cè)溫儀2、光電檢測(cè)器的選擇光電檢測(cè)器 典型的有硅光電二極管、硫化鋁、銻化銦，靈敏度高呼應(yīng)快。適用于制造掃描、高速、高溫度分辨率的測(cè)溫儀。

4、由于對(duì)光譜有選擇吸收的特性，只能在特定的紅外光譜波段運(yùn)用，有的運(yùn)用條件苛刻。給運(yùn)用帶來(lái)不便。熱檢測(cè)器 對(duì)紅外光譜無(wú)選擇性，運(yùn)用方便而價(jià)廉，呼應(yīng)慢靈敏度低。適用對(duì)準(zhǔn)確度要求不太高的測(cè)溫儀。其中熱釋電探測(cè)器靈敏度較高，是對(duì)中低溫較適宜的紅外探測(cè)器。.第一節(jié) 紅外測(cè)溫儀3、適用范圍紅外測(cè)溫儀的測(cè)溫范圍普通分為高、中、低三類，往往中、低溫(約700以下)在一同。紅外測(cè)溫儀的局限性是只能丈量“點(diǎn)溫度，假設(shè)干個(gè)“瞄準(zhǔn)點(diǎn)的溫度常缺乏以反映整個(gè)設(shè)備的外表溫度分布，特別是有些不容易被留意到的地方，往往又是散熱相當(dāng)多的部位。紅外測(cè)溫儀的局限性是無(wú)法對(duì)大型和遠(yuǎn)間隔的電氣設(shè)備進(jìn)展檢測(cè)。目前多數(shù)產(chǎn)品的視場(chǎng)角大而間隔系數(shù)

5、小，例如10視場(chǎng)角，其間隔系數(shù)(間隔目的尺寸)為60，即當(dāng)間隔60米時(shí)，目的直徑尺寸為l米才行，假設(shè)目的面積過(guò)小，那么測(cè)溫結(jié)果不準(zhǔn)。故多數(shù)紅外測(cè)溫儀適宜于近間隔(例如戶內(nèi)電氣設(shè)備)測(cè)溫，對(duì)于遠(yuǎn)間隔小目的的測(cè)溫需選用遠(yuǎn)間隔測(cè)溫儀。對(duì)大型設(shè)備的監(jiān)測(cè)應(yīng)配備紅外熱象儀或紅外熱電視。.美國(guó)FLIR 公司的TPT2-8系列分量輕、構(gòu)造緊湊、運(yùn)用方便。測(cè)試時(shí)，只需瞄準(zhǔn)目的，扳動(dòng)扳機(jī)，即可在反面的LCD顯示屏上的溫度值。具有激光瞄準(zhǔn)準(zhǔn)確定位所測(cè)目的、高低溫報(bào)警，溫度最大、最小、平均值、溫差顯示等功能。測(cè)溫范圍：TPT2,3型: -32-400 TPT6,8型: -32-500間隔系數(shù)比:TPT2,3,6型:

6、8:1TPT8型： 30：1分辨率： 0.1精度： 1%第一節(jié) 紅外測(cè)溫儀4、典型產(chǎn)品.第二節(jié) 紅外熱像儀1、根本原理熱像儀是一個(gè)紅外熱成像系統(tǒng)，它利用紅外線傳感器接納被測(cè)目的的紅外線信號(hào)，經(jīng)放大和處置后送至顯示器上，構(gòu)成該目的溫度分布二維可視圖像，從而將目的的不可見(jiàn)熱圖像轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)圖像。.第二節(jié) 紅外熱像儀1、根本原理紅外攝像機(jī)由光學(xué)系統(tǒng)、掃描機(jī)構(gòu)、致冷紅外探測(cè)器、控制電路和前置放大器所組成。光機(jī)掃描機(jī)構(gòu)可掃描被測(cè)目的的全部外外表，以到達(dá)測(cè)定整個(gè)目的溫度分布的目的。有兩種組成，一種是由垂直、程度兩掃描棱鏡及同步系統(tǒng)組成；另一種是只由一個(gè)旋轉(zhuǎn)掃描棱鏡構(gòu)成。紅外檢測(cè)器普通選用光敏器件如銻化銦，碲

7、鎘汞。為降低熱噪聲，提高光電檢測(cè)器的信噪比和靈敏度以及較短的呼應(yīng)時(shí)間，要求將這種光敏元件粘貼在致冷劑室(即絕熱容器或杜瓦瓶?jī)?nèi))的末端進(jìn)展冷卻，致冷器的任務(wù)溫度由致冷劑決議，例如液氮為77K。檢測(cè)器的主要技術(shù)性能探測(cè)度D*即表示檢測(cè)器冷卻在77K時(shí)的檢測(cè)才干。紅外檢測(cè)器在恣意瞬間只能探視目的的一小部分，稱之為“瞬時(shí)視場(chǎng)，看到任何瞬時(shí)視場(chǎng)時(shí)，只需檢測(cè)器的呼應(yīng)時(shí)間足夠快，就立刻輸出一個(gè)與接納的輻射通量成正比的信號(hào)。瞬時(shí)視場(chǎng)普通只需零點(diǎn)幾個(gè)毫弧度或幾個(gè)毫弧度，故為使一個(gè)幾十度乘幾十度的目的成像，需求對(duì)整個(gè)被測(cè)目的進(jìn)展掃描。.第二節(jié) 紅外熱像儀1、根本原理監(jiān)視器對(duì)經(jīng)前置放大輸出的信號(hào)分析處置后，進(jìn)展實(shí)時(shí)

8、紀(jì)錄、存貯或顯示。顯示方式主要采用偽彩式圖像顯示二維溫度場(chǎng)，以不同顏式代表不同溫度，普通為16個(gè)等級(jí)顏色或黑白灰度來(lái)區(qū)分。設(shè)有等溫區(qū)顯示及各溫度段的顯示等等。先進(jìn)的熱像儀都要求到達(dá)電視兼容圖像顯示。.第二節(jié) 紅外熱像儀2、特點(diǎn)紅外熱像儀的視場(chǎng)角從幾度到數(shù)十度，聚焦范圍從零點(diǎn)幾米到數(shù)百米或更遠(yuǎn)，空間分辨率為：0.110毫弧度即在1米間隔分辨0.110毫米的目的)。測(cè)溫范圍為攝氏零下數(shù)十度到零上數(shù)千度。溫度分辨率普通在0.1一0.2。光譜范圍決議于所選用的探測(cè)器，例如銻化銦為35m，碲鎘汞為813m。丈量誤差要素很多，有的如目的的幅射特性、目的尺寸、測(cè)距等和運(yùn)用有關(guān)。.第二節(jié) 紅外熱像儀3、典型實(shí)

9、例.IR913A型非制冷焦平面紅外熱像儀 成像類型非制冷焦平面任務(wù)范圍814m溫度分辨率0.06像素320240像素?cái)?shù)字化圖像16Bit 空間分辨率1mRad 精度11%測(cè)溫范圍-20400可擴(kuò)展到1500幀頻50幅/秒視頻輸出PAL/NTSC聚焦范圍 0.5m 鏡頭 50mm 存儲(chǔ) 通用CF卡1000幅體積 1649098 mm 分量 1.5外接電源 7.2V 任務(wù)環(huán)境-20+50第二節(jié) 紅外熱像儀.第三節(jié) 紅外熱電視1、根本原理熱電視是由攝像機(jī)，電源和監(jiān)視器三部分組成，以熱釋電資料為靶面和規(guī)范電視掃描方式相結(jié)合的熱釋電攝像管為關(guān)鍵部件而制成的二維實(shí)時(shí)成像的紅外測(cè)溫儀器。.第三節(jié) 紅外熱電視

10、2、典型實(shí)例.第四節(jié) 紅外監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的運(yùn)用1、運(yùn)用范圍及機(jī)理紅外監(jiān)測(cè)已用于電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、變電的各個(gè)方面，特別是變電設(shè)備方面運(yùn)用更廣泛，它可掃描全變電站及每個(gè)設(shè)備的全部外外表，包括變壓器、電抗器、電容器、避雷器、互感器、斷路器、隔分開關(guān)及母線、進(jìn)出線絕緣子等均可構(gòu)成明晰的熱圖像。在發(fā)電廠那么可檢測(cè)封鎖母線的過(guò)熱缺點(diǎn)、定子鐵芯的絕緣缺陷、定子線棒的焊接質(zhì)量等等，尤其對(duì)高速旋轉(zhuǎn)且經(jīng)過(guò)上千安培電流的滑環(huán)和碳刷，更是提供了平安可靠的溫度監(jiān)測(cè)手段。輸電線路方面可對(duì)上百個(gè)接頭和節(jié)點(diǎn)接觸情況和大量絕緣子串進(jìn)展監(jiān)測(cè)。可用車載或機(jī)載熱像儀對(duì)線路進(jìn)展巡視。.1、運(yùn)用范圍及機(jī)理接觸性缺點(diǎn)：P=R*

11、I2。介質(zhì)性缺點(diǎn)：絕緣外表臟污、受潮。具有磁回路的電氣設(shè)備，由于磁回路漏磁、磁飽和或鐵心片間絕緣部分短路呵斥鐵損增大，引起部分環(huán)流或渦流發(fā)熱。某些電氣設(shè)備因缺點(diǎn)改動(dòng)電壓分布情況或增大走漏電流。.紅外線成像檢測(cè)規(guī)范根據(jù)進(jìn)展判別。對(duì)缺陷性質(zhì)的判別規(guī)范為1)相對(duì)溫差;2)設(shè)備在空氣中的最高允許溫度。缺陷性質(zhì)闡明:普通缺陷:指對(duì)近期平安運(yùn)轉(zhuǎn)影響不大,可列入年、季度檢修方案中消除。20% 相對(duì)溫差 80%。艱苦缺陷: 指比較艱苦,但設(shè)備仍可在短期內(nèi)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的缺陷，應(yīng)在短期內(nèi)消除,消除前應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視。 80% 相對(duì)溫差 95%。緊急缺陷: 指嚴(yán)重程度已使設(shè)備不能平安運(yùn)轉(zhuǎn),隨時(shí)能夠?qū)е掳l(fā)惹事故或危及人身平安的

12、缺陷。必需盡快消除或采取必要的平安技術(shù)措施進(jìn)展處置。95% 相對(duì)溫差。.第四節(jié) 紅外監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的運(yùn)用2、運(yùn)用實(shí)效不少國(guó)家已構(gòu)成常規(guī)的檢測(cè)制度，設(shè)有熱成像儀公用監(jiān)測(cè)車進(jìn)展變電站的巡檢，英美等國(guó)還用直升飛機(jī)載熱像儀進(jìn)展輸電線路的巡檢。還規(guī)定了檢測(cè)周期，有的對(duì)主要目的還采用延續(xù)監(jiān)測(cè)。運(yùn)用熱像檢測(cè)的效果明顯，超溫的部件數(shù)量和缺點(diǎn)率逐年下降。意大利米蘭地域設(shè)備的過(guò)熱部件在19701975年間為l，而19751978年間下降為0.5；比利時(shí)三個(gè)電力公司的缺點(diǎn)率從1971年的2.35下降到1977年的0.24；我國(guó)某供電公司采用熱像檢測(cè)后，缺點(diǎn)次數(shù)逐年速減，88年為27次，89年19次，90

13、年6次，91年僅為2次。.第四節(jié) 紅外監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的運(yùn)用3、缺點(diǎn)類型用紅外監(jiān)測(cè)出的缺點(diǎn)類型按性質(zhì)可分為外部熱缺點(diǎn)和內(nèi)部熱缺點(diǎn)兩類。外部熱缺點(diǎn)主要是各種裸露接頭的熱缺點(diǎn)，以部分過(guò)熱的形狀向其周圍輻射紅外線，其紅外熱圖像顯示出以該缺點(diǎn)為中心的熱場(chǎng)圖，故從設(shè)備熱圖像中可直觀地判別能否存在熱缺點(diǎn)，根據(jù)溫度分布場(chǎng)可準(zhǔn)確地確定缺點(diǎn)的部位。內(nèi)部熱缺點(diǎn)是指設(shè)備內(nèi)部缺點(diǎn)而引起外部相關(guān)部件的溫度變化，即其表現(xiàn)方式是外部件的熱變化。其發(fā)熱過(guò)程普通都較長(zhǎng)，且為穩(wěn)定發(fā)熱。與缺點(diǎn)點(diǎn)接觸的固體、液體和氣體都將發(fā)生傳導(dǎo)和對(duì)流熱。因此從外部對(duì)其相關(guān)部件進(jìn)展紅外熱成像監(jiān)測(cè)分析，是可以診斷出內(nèi)部熱缺點(diǎn)的。經(jīng)過(guò)熱像圖也

14、可發(fā)現(xiàn)其它埋伏性或早期缺點(diǎn)，特別是電容型設(shè)備、電磁式電壓互感器和避雷器等。.第四節(jié) 紅外監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的運(yùn)用4、檢測(cè)步驟先測(cè)定全部設(shè)備的溫度分布，根據(jù)熱圖象調(diào)整出各設(shè)備的溫度顯示，判別有無(wú)溫度異常，假設(shè)有異常設(shè)備那么要進(jìn)展詳細(xì)的溫度測(cè)定，對(duì)異常部位那么進(jìn)展分解檢測(cè)。還可用其它判別方法，對(duì)能否異常進(jìn)展確認(rèn)。熱像能否異常的判別方法：一是和本設(shè)備正常形狀的圖像作比較，這里要思索負(fù)荷電流、環(huán)境溫度對(duì)熱像的影響；二是和處于一樣條件下的另兩相設(shè)備的圖像作比較。.第四節(jié) 紅外監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的運(yùn)用4、檢測(cè)步驟熱像判別方法.第四節(jié) 紅外監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的運(yùn)用4、檢測(cè)步驟熱像判別方法外表溫度判別法相對(duì)溫差判別法同類比較法熱譜圖分析法檔案分析法縱向比較法.第四節(jié) 紅外監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的運(yùn)用5、檢測(cè)實(shí)例.第四節(jié) 紅外監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的運(yùn)用5、檢測(cè)實(shí)例.第四節(jié) 紅外監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)在電氣設(shè)備上的運(yùn)用5、檢測(cè)實(shí)例.5、檢測(cè)實(shí)例異常溫度:64.4C正常溫度: