紅外技術論文(2)
紅外技術論文
紅外技術論文篇二
電氣設備紅外診斷技術初探
【摘 要】:隨著我國電力規(guī)模的快速發(fā)展,國家對電力生產(chǎn)的安全性、穩(wěn)定性要求也越來越高,紅外診斷技術備受國內外電力行業(yè)的重視,通過對紅外診斷技術的原理、特點以及電力設備故障的紅外診斷的探究,可以使電力設備從傳統(tǒng)的預防性檢修提高到預知性狀態(tài)維修,對提高設備運行可靠性、提高電力系統(tǒng)運行經(jīng)濟效益、降低維修成本有著重要的意義。
【關鍵詞】:電氣設備 紅外診斷 紅外檢測
中圖分類號:TM507 文獻標識碼:A 文章編號:1003-8809(2010)08-0198-01
隨著我國國民經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展,電力規(guī)模也快速發(fā)展,隨之而投產(chǎn)建成的大容量機組、500kV、750kV超高壓系統(tǒng)的應用使國家對電力生產(chǎn)的安全性、穩(wěn)定性要求越來越高。因此,電力企業(yè)對先進的在線監(jiān)測設備的投入不斷加大,其中,紅外診斷技術備受國內外電力行業(yè)的重視,并得到快速發(fā)展。對提高電力設備運行可靠性、有效度,提高系統(tǒng)運行經(jīng)濟效益、降低檢修成本有著重要的意義。紅外檢測技術的應用是目前在預知檢修領域中普遍推廣的一種很好手段,又能使維修水平和設備的健康水平上一個臺階。
一、電力設備紅外診斷技術原理
眾所周知,人體病變往往引起發(fā)熱、體溫升高,醫(yī)生會根據(jù)測得的病人體溫配合其他檢驗結果做出病理診斷。同樣,在電力系統(tǒng)中,往往由于產(chǎn)生故障而導致設備不正常的發(fā)熱,通過監(jiān)測這種異常溫度的變化,我們可以對設備故障做出診斷。紅外診斷就是利用紅外熱像儀對帶電設備存在的各種熱源分布及變化規(guī)律進行測量,并根據(jù)設備運行工況及熱像、熱點數(shù)據(jù)分析、判斷設備的缺陷。
世間萬物都會發(fā)射人眼看不見的紅外輻射能量,并且物體的溫度越高,發(fā)射的紅外輻射能量越強,而許多電力設備故障往往都以設備相關部位的溫度或熱狀態(tài)變化為征兆表現(xiàn)出來,因此只要運用適當?shù)募t外儀器檢測紅外輻射能量,并轉換成相應的電信號,經(jīng)過處理就可以獲得電力設備表面溫度的分布狀態(tài)及運行情況。根據(jù)電力設備的不同性質、不同部位、嚴重程度會在設備表面產(chǎn)生不同溫升,而且有不同的分布特征,經(jīng)過分析、處理所檢測到的運行狀態(tài)信息,就可以對設備潛伏的故障隱患做出判定。
二、電力設備故障信息與紅外探測
由于高壓電氣設備的諸多故障都以設備熱狀態(tài)異常為征兆表現(xiàn)出來,僅從紅外診斷技術的角度來說,電力設備故障可以分為兩類。
1.電氣設備的外部故障
這類故障是指裸露在設備外部的各部位發(fā)生的故障,可以直接從紅外監(jiān)測儀器的視場范圍內監(jiān)測到,很容易直觀獲得故障部位信息。 例如:長期暴露在大氣中的各種電氣裸接頭因接觸不良常常引起過熱故障,接觸不良的主要原因為:(1) 設備設計不合理;(2) 安裝施工工藝不嚴格,不符合工藝要求,如連接件的接觸表面未除凈氧化層及其污垢、焊接工藝差、緊固螺母不到位、未加彈簧墊、未擰緊、連接件內導體不等徑等;(3)導體在風力舞動下,或外界引起的振動等機械力的作用下,以及線路周期性過載及環(huán)境溫度的周期性變化,都會使部件周期熱脹冷縮,引起連接松馳;(4) 長期裸露在大氣環(huán)境中工作,因受雨、雪、霧、有害氣體及酸、堿、鹽等腐蝕性塵埃的污染和侵蝕,造成接頭表面材料氧化;(5) 長期運行引起彈簧老化等。由于表面污穢或機械力作用引起絕緣性能降低造成的過熱故障。如絕緣子劣化或嚴重污穢,引起泄漏電流增大而發(fā)熱。
2.電氣設備的內部故障
這是指封閉在固體絕緣、油絕緣以及設備殼體內部的電氣回路故障和絕緣介質劣化引起的故障。根據(jù)各種電氣設備的內部結構和運行狀態(tài),依據(jù)傳熱學理論,分析金屬導電回路、絕緣油和氣體等引起的傳導、對流,從電氣設備外部顯現(xiàn)的溫度分布熱像圖,可以判斷出的各種內部故障。
當電力設備故障以熱狀態(tài)表現(xiàn)出來,就要通過紅外檢測儀將被診斷設備的紅外輻射信號轉換為電信號,從而做出設備有無故障及故障屬性、位置、嚴重程度的診斷判別。電氣設備在工作的時候,由于電流、電壓的作用,將產(chǎn)生以下三種主要來源的發(fā)熱。(1)電阻損耗發(fā)熱。按照焦耳定律,當電流通過電阻時將產(chǎn)生熱能,這是電流效應引起的發(fā)熱,大量表現(xiàn)在載流電氣設備中。(2)介質損耗發(fā)熱。電氣絕緣介質由于交變電場的作用,使介質極化方向不斷改變而消耗電能并引起發(fā)熱。由此產(chǎn)生的發(fā)熱功率為:P=U2ωCtgδ式中 U――施加的電壓;ω――交變電壓角頻率;C ――介質的等值電容tgδ――介質損耗角正切值。這種發(fā)熱為電壓效應引起的發(fā)熱。(3)鐵損致熱。當在勵磁回路上施加工作電壓時,由于鐵芯的磁滯、渦流而產(chǎn)生電能損耗并引起發(fā)熱。
電力設備熱狀態(tài)與其產(chǎn)生的紅外輻射信號之間的規(guī)律:(1)輻射的光譜分布規(guī)律;(2)輻射光譜的移動規(guī)律;(3)輻射功率隨溫度變化的規(guī)律;(4)輻射的空間分布規(guī)律。自然界中普遍存在的紅外輻射源就是物體的自發(fā)熱輻射源,不同材料的性質、不同的表面狀態(tài)、溫度、背景狀態(tài)以及大氣效應都對實際物體的紅外輻射存在一定影響,在測量時必須做好設備熱狀態(tài)信息檢測的相應修正。
三、紅外診斷檢測及維護
俗話說:“工欲善其事,必先利其器。”要想做好電力設備運行狀態(tài)的紅外診斷,就必須根據(jù)需要選擇合適的儀器。電力系統(tǒng)現(xiàn)階段常用的有:紅外輻射測溫儀、紅外熱像儀、紅外熱電視等。在工作中主要是把被測物體表面溫度的分布借助于紅外輻射信號的形式經(jīng)接受成像與紅外探測器上,再由探測器將其轉換為電信號,這個微弱的電信號經(jīng)過放大器的放大處理最終傳送至終端顯示器上。在檢測中注意消除環(huán)境輻射對其的影響,還要正確使用發(fā)射率修正。
紅外測溫儀屬貴重物品,要像保護眼睛一樣愛護紅外檢測設備,使紅外測溫儀保持良好工作態(tài)度。紅外測溫設備應有專人定置管理,存放在陰涼、干燥、無強磁場、震動的環(huán)境中,切勿使儀器受潮。作業(yè)中不可用手觸摸鏡頭,避免油漬、強酸、強堿接觸鏡頭及設備,禁止將鏡頭直接對準強烈輻射源,避免將測溫儀的激光束射入人眼。定期對其鏡頭和外殼進行清潔,用鏡頭紙擦拭鏡頭,不可干布或嘴清除灰塵。更換測溫儀內部電池,并定時對其蓄電池進行充電。
紅外診斷技術在電力系統(tǒng)廣泛應用后,過去主要靠定期停運檢修的制度必將逐步由預報警式的檢修制度所代替,如果電氣設備的溫度一旦出現(xiàn)異常,應根據(jù)測出的電氣設備的溫度和熱像圖譜,配合運行、檢修情況以及其他電氣試驗進行綜合分析,判斷缺陷的性質和部位,以便從安全和經(jīng)濟性考慮,及時排除隱患,這樣既可防止事故發(fā)生,又不盲目停電檢修,從而提高了電氣設備的可靠性和利用率。
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