紅外熱成像測溫系統在神東選煤廠的應用

摘要：通過介紹紅外熱成像測溫系統的技術原理、功能及應用優勢，結合紅外熱成像測溫系統在神東煤炭廠的現場實際應用情況，證明了該在線測溫系統在促進選煤廠智能化建設方面具有重要的現實意義。

關鍵詞：紅外熱成像;測溫技術原理;應用優勢;檢測方法

0 引言

煤炭洗選加工作為提升煤質的一個重要環節，其設備設施種類繁多，工藝較為復雜，給設備檢修維護工作帶來了一定困難。神東煤炭集團的煤炭生產外運緊張，為確保加工與外運工作的有序開展，現場檢修人員常利用日常停機時間對生產系統進行檢查，但因設備停機時間短，使設備檢查存在不及時、不全面、不徹底的問題，加上設備逐年老化等原因，設備故障時有發生，給企業造成了一定的經濟損失。

為了有效提升設備隱患預判能力，降低設備故障發生率，神東煤炭選煤廠利用紅外熱成像測溫系統，實現了對部分電氣設備溫度的實時檢測，及時消除了設備隱患。

1 紅外熱成像測溫技術原理

紅外熱成像測溫技術是通過探測器吸收物體發出的紅外射線，再將能量進行轉換，最終以圖像、信號等形式展現出來的一種測溫技術。

1.1 ? ?紅外線概念

紅外線是一種電磁波，波長在0.76 μm～1 mm，自然界中一切高于絕對零度的物質都能輻射紅外線。它介于無線電波與可見光之間，是人眼無法識辨的一種光源。

1.2 ? ?紅外熱成像技術原理

紅外熱成像技術利用高于絕對零度的所有物質能夠輻射紅外線這一基本原理，通過物鏡成像裝置、光柵等設施對紅外射線進行處理，使被測物體所輻射的紅外線能有效被光敏元件所吸收，再經光、電能量轉換、信號放大、A/D轉換、D/A轉換等多個環節，最終將物體表面溫度狀態實現熱成像分布，根據不同區域熱成像的色相差異，及時指導現場技術人員查找故障點，進一步縮小設備故障影響范圍。

1.3 ? ?紅外熱成像測溫系統組成

紅外熱成像測溫系統主要由紅外熱成像裝置、NVR、交換機、客戶端、管理平臺等設備組成，如圖1所示，對電氣設備溫度進行在線檢測，實時記錄、存儲設備溫度，當發現電氣設備溫度值越限，系統能及時報警。

其中，NVR是網絡硬盤錄像機，用于實時保存現場視頻信號和檢測溫度;管理平臺主要用于對紅外熱成像裝置及NVR進行管理，提供全方位的測溫分析功能;客戶端主要部署在集控室及調度指揮中心，用于實時呈現相應設備的溫度并報警，還可查驗歷史記錄。

2 紅外熱成像測溫系統的功能

神東煤炭洗選中心所選用的海康威視紅外熱成像測溫系統可實現實時預覽圖像、呈現溫度曲線、溫度閾值超限告警及建立設備隱患“預控檔案”等功能。

2.1 ? ?圖像實時預覽

紅外熱成像測溫系統具有視頻預覽功能，可以通過測溫熱成像攝像機對電氣設施實時進行線測溫、框測溫、點測溫。其測溫范圍為-40～150 ℃或0～550 ℃，測溫精度達±2 ℃或量程的±2%（取最大值）。

2.2 ? ?呈現溫度曲線

紅外熱成像測溫系統可實時呈現溫度曲線，當操作人員點擊某一測溫點、測溫線、測溫框時，從當前時間開始可以呈現出該測溫點、測溫線、測溫框的溫度變化曲線。

2.3 ? ?溫度閾值超限告警

紅外熱成像測溫系統對設備進行實時監控，通過設置溫度閾值，在監測到設備運行溫度或環境溫度超過溫度閾值設置范圍時，系統會自動生成告警信號，上報調度室，提醒技術人員對設備進行檢查、整改，及時消除設備故障點。

2.4 ? ?建立設備隱患“預控檔案”

紅外熱成像測溫系統在電氣設備使用維護中可起到事故預判的作用，通過對檢測數據進行歸類分析，逐步形成設備隱患“預控檔案”，為后期設備故障維護及日常管理工作提供參考，從而有效提升設備管理水平，降低設備維護成本及故障損失。

3 紅外熱成像測溫系統的應用優勢

3.1 ? ?安全性高

紅外熱成像測溫系統是一種非接觸性檢測裝置，通過實時在線檢測，避免人工檢測過程中，因誤碰機械設備、設施造成安全事故。紅外熱成像測溫系統只要設備運行，就能根據工作溫差直接判斷設備是否發生故障，安全性高。

3.2 ? ?靈敏度高

紅外熱成像測溫系統利用紅外熱成像原理，對電氣設備、設施進行檢測，通過對設備溫升、溫差進行分析判斷，能及時檢測設備故障情況，與人工檢測手段相比較，其靈敏度遠高于人工檢測方法。

3.3 ? ?診斷效率快

紅外熱成像測溫系統在檢測過程中，能及時檢測到設備在工作狀態下的發熱情況，檢測時間快，且不需要設備停機，從而提高了設備故障診斷效率。而傳統檢測方法，往往受限于人員技術水平、檢測設備、檢測流程等因素影響，所以紅外熱成像測溫技術在診斷效率方面明顯優于人工檢測方法。

4 紅外熱成像測溫系統在洗選中心的應用

紅外熱成像測溫系統能夠以圖像形式清晰顯示物體熱量分布情況，通過對設備故障顏色進行分析、對比，可快速指導人員現場維護、檢修設備，提高設備檢修效率。因此，紅外熱成像測溫系統在煤炭洗選中心的應用范圍廣，可應用于現場電動機監測、電氣短路監測及電阻監測等領域。

4.1 ? ?電動機監測

紅外熱成像測溫系統對運行設備進行在線監測，將不同耐熱等級的電動機溫升及允許溫度進行閾值告警設定，有效避免電動機超限運行造成事故，同時通過溫度監測，也可快速、準確地查明電動機發生故障的原因，為現場作業人員的設備檢修維護提供參考。

4.2 ? ?電氣短路監測

在電氣線路中，由于各種原因，負載擊穿等情況時有發生，使線路中瞬時產生較大電流，引起電弧或電火花，嚴重時還會導致金屬導體熔化，發生火災事故。紅外熱成像測溫系統的在線檢測功能，能及時查看電流過熱點，并進行跟蹤，及時消除電氣短路故障[1]。

4.3 ? ?電阻監測

在電氣回路中，有很多連接點存在電阻較大的問題，容易造成線路接觸不良，局部電阻較大等情況，使局部過熱，當熱量達到一定值時，可能造成金屬導體熔化，引起電氣火災。利用紅外熱成像測溫系統，可有效避免上述情況發生，并能在溫度異常的情況下及時報警[1]。

5 紅外熱成像技術在電氣設備故障診斷中的常見檢測方法

5.1 ? ?對表面溫度進行檢測判斷

紅外熱成像測溫系統利用紅外檢測設備對物體表面溫度進行檢測，對照相關標準規范，確定設備過熱故障點。

5.2 ? ?對設備溫差進行檢測判斷

電氣設備在一定范圍內產生熱量屬于正常現象，但當熱量持續升高，溫升高于設備允許正常溫度點時，需要技術人員對設備溫度進行反復對比，區分異常點與正常點的溫度差異，最終通過檢測辨識，快速查找設備故障點。

5.3 ? ?利用紅外熱圖譜進行判斷

同一設備、同類設備在正常工作狀態下的紅外熱圖譜顯示狀態相同，但如果某一設備發生故障，其熱圖譜顯示結果就會出現差別，將已有的兩個圖譜進行對比，可以直接找到設備故障點位置，為進一步的設備檢修、維護工作提供理論依據。

6 結語

鑒于洗選設備種類繁多，工藝流程復雜，紅外熱成像測溫系統在神東煤炭上灣選煤廠218個設備上得到了成功應用，選煤廠將此系統進行大范圍推廣，以在線測溫取代人工測溫，減輕現場作業人員勞動強度，進一步提高設備檢修維護管理水平，為實現選煤廠智能化建設奠定了基礎。

[參考文獻]

[1] 牛小玲，劉勇.紅外熱成像在電氣設備故障診斷的應用[J].電子測試，2020（14）：91-92.

收稿日期：2020-09-01

作者簡介：云艷（1983—），女，內蒙古呼和浩特人，工程師，從事選煤廠機電設備管理及煤質管理工作。