紅外技術在煤礦電氣設備安檢中的應用探究

唐兆廣

摘 要：隨著我國經濟的穩定發展，煤礦產業規模也在不斷擴大。人們對煤礦電氣設備的安全性、穩定性要求也越來越高。因此，煤礦企業對先進的在線監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的重視，并得到快速發展。對提高電力設備運行可靠性、有效度有著重要的意義。本文首先對實驗室測試過程中存在的問題進行了概述，詳細探討了紅外技術在煤礦電氣設備安檢中的應用，旨在提高系統運行經濟效益、降低檢修成本.

關鍵詞：紅外技術；煤礦電氣設備；安檢；應用

電氣設備作為煤礦安全的重要組成部分，保證其安全運行尤為重要。據統計，煤礦每年發生的電氣設備事故近60%是由于安全檢修不到位造成的。沒有通過先進的科學儀器對機電設備進行高效檢測，難以采取有效的措施減少此類事故的發生。應用紅外熱成像儀采集、分析設備運行時的熱場數據，可快速判斷設備運行狀態，有利于及時排障和維護，預防事故發生。

1 紅外診斷技術概述

1.1 紅外診斷技術的含義

紅外診斷技術主要是對紅外輻射的產生進行研究、并且其進行傳遞和轉換、檢測的過程中能夠完成電氣設備實際工作中的各項任務，是一門應用技術非常廣泛的科學技術。在電氣設備應用的過程中，主要是利用紅外診斷技術對其設備的各個階段的分布情況進行具體的分析和研究，根據電氣設備的溫度對電氣設備進行具體的判斷，檢查其設備是否有異常，對存有異常的設備進行停電處理，并對其主要設備的運行狀態進行監視，進而保證電氣設備安全運行。

1.2 紅外診斷技術應用的基本原理

在自然界中，所有的溫度高于零度的物體都在不停地輻射出紅外線。其中紅外輻射是通過其中所具有的波長之間的電磁波進行的，然而物體在進行紅外輻射的過程中其本質主要是熱輻射，其中熱輻射的強度和主要成分是由輻射體的溫度來決定的。使用紅外診斷技術應用的基本原理能夠對各種需要檢測的目標溫度的高低，以及給熱量分布的情況提供了基礎。

2 紅外技術在煤礦電氣設備安檢中的應用

2.1 診斷依據

采用紅外熱像儀可以對正在運行的設備進行非接觸檢測，拍攝其溫度場的分布，測量任何部位的溫度值，它可以在-20 ℃～2 000 ℃的寬量程內以0.05 ℃的高分辨率檢測電氣設備的熱故障。據此對各種外部及內部電氣故障進行診斷非常方便、有效，具有實時、遙測、直觀和定量測溫等優點。

2.1.1 電氣設備故障

電氣設備的熱故障一般可分為外部熱故障和內部熱故障2 種。

（1）外部熱故障是指發生在裸電導體的接觸部分、刀閘觸頭和電氣設備的出線聯絡處的熱故障，其熱像分布以故障點位置溫度最高，周邊成降低趨勢。故是否存在熱故障可以很直觀地判斷，故障部位可由溫度分布準備快速的確定。

（2）內部熱故障是指故障發熱部位在設備的內部，特點是發熱過程長，且為穩定發熱，與故障點接觸的固體、液體和氣體，都將發生熱傳導、對流和輻射，熱量能不斷地達到外殼，改變了設備外表面的熱場分布。不同的電氣設備造成的內部熱故障的原因不盡相同。電氣設備內部熱故障的直接測量和判斷比較困難， 一般均通過設備外部的溫度分布情況，憑借經驗間接地加以判斷認定。

2.2 井下檢測注意事項

（1）由于煤礦井下環境與地面有很大差異，較明顯的是空氣中含有一定量的可燃性氣體，如CO、CH4，其含量因位置不同而濃度不一，因此紅外熱像儀必須加防爆措施，避免粉塵和水氣進入儀器內部危害電子線路，還應增加防塵防水措施，在增加成本的基礎上，安全得到了進一步的保證；

（2）井下空氣中含有的H2O、CO2、O3、SO2等分子都可以吸收紅外輻射，雖然量少，但對紅外輻射的散射和吸收有很大影響，因此為保證紅外熱像儀的成像效果，物距最好控制在5 m 以內，保證透射率不低于90%，如圖1 所示；

（3）檢測環境的溫度應在5 ℃以上，空氣濕度應<85%，不應在噴霧降塵及風速過大的環境中檢測，井下檢測宜在弱燈光或無燈光下，被測物應避免燈光直射；

（4）避開強磁場，檢測會造成強磁場的電氣設備時，需保持一定距離，避免磁場干擾熱像儀工作；

（5）檢測過程中需要應用圖像處理功能對熱像圖進行二次處理，如熱像圖相減，去除掉這些附加的溫度效應，以達到去偽存真的目的；其次紅外熱圖像表征目標的溫度分布，是灰度圖像，為了更有效地判斷被測目標的紅外熱場，常采用一些輔助措施來增加儀器的實用功能，如圖像亮度、對比度的控制，實際校正，偽色彩描繪等；

（6）在保證人身安全和不影響設備工作的前提下，可以將遮擋紅外輻射的門或蓋板打開；

（7）受井下環境限制，部分被測物溫度變化范圍不大，因此，所選紅外探測器不僅有較好的穩定性，還應有較高的靈敏度；

（8）對煤礦井下電氣設備檢測時，全面掃描、排查待測設備，找出熱異常部位，再加以詳細檢測，對所得熱譜圖進行處理分析，確定故障原因并加以處理；

（9）紅外熱成像儀應盡量垂直對準被測物體，傾角應<30°，以提高測量的準確度。

3 結束語

綜上所述伴隨著科學技術的不斷深入和發展，電氣設備狀態檢測中紅外診斷技術的應用范圍越來越廣，紅外診斷技術能夠對電氣設備和線路產生的故障進行有效的處理，已經成為電氣設備應用中不可或缺的實用技術手段。在日常的電氣設備檢測中我們要愛護紅外診斷儀器，確保電氣設備能夠正常實用和運行。

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