1、電力紅外診斷技術(shù)的應(yīng)用電力紅外診斷技術(shù)概況電力紅外診斷技術(shù)與維修方式的轉(zhuǎn)變1預(yù)知維修方式設(shè)備維修方式一般可分為事后維修和預(yù)防維修兩類。 預(yù)防維修中 又可嚴(yán)格地區(qū)分為以時(shí)間為基礎(chǔ)的預(yù)防維修和以狀態(tài)為基礎(chǔ)的 預(yù)防維修兩種方式。對(duì)于以狀態(tài)為基礎(chǔ)的維修方式， 又稱為“預(yù)知維修”或”狀態(tài)維 修”。在歐洲， 它被叫做“狀態(tài)基礎(chǔ)的維修”， 即 （簡(jiǎn)稱 ）， 在美國(guó)它被稱為“預(yù)知維修”， 即 （簡(jiǎn)稱），從而可看出預(yù)知 維修不僅具有“預(yù)知”機(jī)能， 而且還包括“按設(shè)備狀態(tài)維修”的 含義。人們以往說(shuō)的預(yù)防維修， 實(shí)質(zhì)是以時(shí)間為基礎(chǔ)的預(yù)防維修， 這是 在20世紀(jì)5070年代盛行采用的維修方式。 這種維修方式存在 很多

2、問(wèn)題，往往是透行了預(yù)防維修，還會(huì)發(fā)生不同程度的故障， 或在某一時(shí)間出現(xiàn)故障率上升的現(xiàn)象，而且過(guò)剩維修的情況較 多，尤其是定期的預(yù)防維修，對(duì)提高生產(chǎn)率有影響。在 70 年代，世界上隨著設(shè)備診斷技術(shù)的開(kāi)發(fā)引人，人們觀測(cè)設(shè) 備的劣化狀態(tài)， 根據(jù)觀測(cè)結(jié)果決定維修工作的進(jìn)行， 這就是預(yù)知 維修方式。英國(guó)標(biāo)準(zhǔn) （簡(jiǎn)稱）中對(duì)預(yù)知維修有明確的定義，它 規(guī)定“監(jiān)測(cè)反映設(shè)備內(nèi)部主要劣化的參數(shù)變化， 針對(duì)監(jiān)測(cè)到的劣 化狀態(tài)實(shí)施維修”。 以往的預(yù)防維修是每隔一定時(shí)間實(shí)施一次預(yù) 防維修，而預(yù)知維修（或叫狀態(tài)維修）是每隔一定時(shí)間實(shí)施一次 設(shè)備診斷，測(cè)定設(shè)備狀態(tài)， 根據(jù)劣化狀態(tài)來(lái)確定維修的必要時(shí)刻、 方法及備件的定購(gòu)。根據(jù)

3、研究結(jié)果可知，電力設(shè)備采用預(yù)知維修具有如下優(yōu)越性：（1）對(duì)絕大多數(shù)（約占 90）的電力設(shè)備都適用。（2）對(duì)電力設(shè)備這樣復(fù)雜的系統(tǒng)維修效果大。（3）比機(jī)械設(shè)備更經(jīng)濟(jì)、正確地診斷；（ 4）對(duì)突發(fā)故障造成損害越大的設(shè)備，預(yù)知維修的效果越好。2紅外診斷技術(shù)是預(yù)知維修的有效手段 實(shí)現(xiàn)預(yù)知維修的前題是采用科學(xué)的手段監(jiān)測(cè)， 以達(dá)到經(jīng)濟(jì)和正確 地診斷。 紅外診斷技術(shù)在電力設(shè)備異常診斷中的成功應(yīng)用， 恰恰 為維修方式的轉(zhuǎn)變提供了極良好的手段。 1990 年國(guó)際大電網(wǎng)會(huì) 議（）論文論述了設(shè)備維修、預(yù)知維修、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、診斷試驗(yàn)和 紅外熱成像技術(shù)，它明確指出維修對(duì)電力設(shè)備的安全有效運(yùn)行， 有著重要的作用， 而狀態(tài)監(jiān)測(cè)

4、和診斷試驗(yàn)是維修工作必不可少的 輔助措施； 近年來(lái)電力設(shè)備的維修正向預(yù)知性維修變化， 依據(jù)每 個(gè)設(shè)備的工作狀況進(jìn)行定期的監(jiān)測(cè)， 根據(jù)其劣化和損害程度來(lái)計(jì) 劃維修；實(shí)現(xiàn)了這種預(yù)知維修，設(shè)備才會(huì)獲得更高的可靠性，并 能減少維修的人力物力； 論文還明確指出“由于紅外熱像檢測(cè)取 得了良好的效果，有效地發(fā)現(xiàn)了設(shè)備的弱點(diǎn)，因此，現(xiàn)在熱成像 檢測(cè)已成為維修工作的一大特點(diǎn)”。紅外技術(shù)特別適用于電力設(shè)備故障診斷工業(yè)中的電力設(shè)備故障，其 25%是由于連接松動(dòng)引起的。因?yàn)榇?量的電氣接頭和連接件由于磨損、腐蝕、勝污、氧化、材料不合 格、工藝設(shè)計(jì)等方面的問(wèn)題都可造成過(guò)熱。 任何電力設(shè)備很少事 先沒(méi)有征兆就發(fā)生故障的，

5、任何電力設(shè)備，不管維護(hù)得多么好， 都會(huì)在每次檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)些新問(wèn)題。 一旦設(shè)備有一處開(kāi)始發(fā)熱， 若 不予以維修，那它發(fā)生故障僅僅是個(gè)時(shí)間早晚的問(wèn)題。設(shè)備運(yùn)行中，紅外檢測(cè)往往可找到一些看似無(wú)關(guān)大局的小問(wèn)題， 允許在正常停機(jī)檢修過(guò)程中分別給予解決， 當(dāng)我們逐個(gè)解決了這 些小問(wèn)題后， 也就避免了大多數(shù)嚴(yán)重問(wèn)題的發(fā)生， 改善了電力設(shè) 備的運(yùn)行狀況。 所有的電力設(shè)備都必須花錢修理并更換那些由于 過(guò)熱故障損壞的設(shè)備。如將同樣的花費(fèi)或通常是少得多的花費(fèi)， 用在更合理的紅外檢測(cè)方面， 就可以預(yù)防這樣的過(guò)熱故障， 且同 時(shí)增加了系統(tǒng)的安全性、可靠性和用戶的滿意。紅外診斷技術(shù)對(duì)運(yùn)行中的舊設(shè)備， 對(duì)剛投運(yùn)的新設(shè)備以及完

6、成修 理的設(shè)備都一樣行之有效。 對(duì)運(yùn)行中的舊設(shè)備， 它可以找出其失 效部件， 最大限度地減少它對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成的損害， 設(shè)備的壽命 得以延長(zhǎng)，災(zāi)難性故障可以避免， 同時(shí)可以確定修理的具體部位， 避免了整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)閉； 對(duì)剛投運(yùn)的新設(shè)備， 雖然并不一定能找 出任何嚴(yán)重的問(wèn)題，但可為運(yùn)行人員提供有價(jià)值的原始數(shù)據(jù)資 料；對(duì)那些已完成修理的設(shè)備， 它的檢測(cè)可以確信它們工作的正 常，從而進(jìn)一步增加設(shè)備的工作效率。總之，通過(guò)紅外檢測(cè)診斷， 可預(yù)防設(shè)備的電氣和機(jī)械事故及災(zāi)難 性火災(zāi)，改變維修管理體制，使其從預(yù)防性的，甚至是緊急狀態(tài) 下的搶修變成為預(yù)知性維修。 紅外診斷技術(shù)可稱為設(shè)備管理工作 的眼睛，它使電氣維

7、修走出了盲目的時(shí)代。紅外檢測(cè)的效益概括如下：（1）在設(shè)備發(fā)生故障和失去控制前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而可降低貴重 設(shè)備的損壞程度，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。（2）減少了因故障導(dǎo)致的非計(jì)劃停機(jī)。（3）監(jiān)測(cè)那些不要立即停機(jī)采取措施的問(wèn)題，并預(yù)先作好維修 計(jì)劃。4）有效管理能耗，節(jié)約能源。5）節(jié)約維修時(shí)間，大大降低維修費(fèi)用（6）增加系統(tǒng)的安全性和可靠性，用戶滿意。（7）可快速、有效地收回投資。電力紅外診斷技術(shù)應(yīng)用概況社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展， 對(duì)供電可靠性的要求越來(lái)越高。 電力生 產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，電網(wǎng)運(yùn)行電壓不斷增高；隨著電網(wǎng)增大，機(jī)組容 量增大， 輸電距離更長(zhǎng)了； 而且設(shè)備的密封性和組合性也在不斷 加強(qiáng)。目前，設(shè)備事故

8、在全部事故中占的比率最高，有的高達(dá) 92%。而電力工業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備，如鍋爐、發(fā)電機(jī)、輸變電各部分， 都分別在高溫、 高壓、高速旋轉(zhuǎn)、 高電壓、大電流的狀態(tài)下運(yùn)行， 都與熱有著極其密切的關(guān)系。 在眾多的停電事故中， 因設(shè)備局部 過(guò)熱引起的停電檢修時(shí)有發(fā)生，某電廠在 1987 年由于某臺(tái)隔離 刀閘的一個(gè)引線接頭過(guò)熱燒斷， 斷線在不平衡力的作用下， 向其 兩側(cè)抽動(dòng)，連續(xù)造成相間短路，致使大面積停電。這樣一個(gè)小小 的過(guò)熱接頭造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失，足見(jiàn)過(guò)熱的危險(xiǎn)性。因此， 對(duì)電力設(shè)備溫度的監(jiān)測(cè)管理是國(guó)內(nèi)外一直進(jìn)行的工作， 而監(jiān)測(cè)溫 度的老辦法不外乎是“接觸式”的， 不論應(yīng)用水銀溫度計(jì)、 熱電 偶或臘片，都

9、要與被測(cè)設(shè)備良好接觸方可進(jìn)行測(cè)量， 當(dāng)然帶電的、 高速轉(zhuǎn)動(dòng)的和處在高空部位的設(shè)備， 除有預(yù)埋測(cè)溫元件外， 都必 須進(jìn)行停電、停機(jī)或登高爬上設(shè)備方可進(jìn)行測(cè)量，這為經(jīng)濟(jì)、安 全發(fā)供電帶來(lái)極大的困難。 眾所周知， 電力系統(tǒng)的設(shè)備接頭數(shù)量 驚人，為保證其質(zhì)量，過(guò)去通常采用兩種方法檢測(cè)，即“測(cè)在阻 法”和“貼溫度標(biāo)簽法”。 測(cè)直阻法是使用電橋或數(shù)字微歐表測(cè) 量接頭電阻，工作量大，耗時(shí)費(fèi)力，尚須停電才能進(jìn)行。如英國(guó) 某部門采用數(shù)字微歐表測(cè)線路直阻時(shí)， 僅測(cè)試本身的工作量需要 的費(fèi)用就很大， 在不許因停電造成的損耗時(shí)， 不同線路的每個(gè)接 點(diǎn)測(cè)量費(fèi)用為2. 55英磅。貼溫度標(biāo)簽的辦法各國(guó)均有采用， 如日本溫度

10、標(biāo)簽可分為10種，溫度范圍為50125C，壽命為2 3 年。我國(guó)不少供電部門也采用臘片貼附測(cè)溫，這些測(cè)溫片顯然 比較簡(jiǎn)單，但都需要停電后安放，費(fèi)時(shí)間不經(jīng)濟(jì)，且測(cè)溫范圍狹 窄，結(jié)果不準(zhǔn)確，操作不方便、不安全，隨著電壓等級(jí)的提高， 設(shè)備絕緣距離加大，在更高電壓、更遠(yuǎn)距離的設(shè)備上，根本無(wú)法 使用溫度標(biāo)簽的方法測(cè)溫。基于以上所述，電力設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)必須改變測(cè)溫的接觸方式， 尋找新途徑，開(kāi)展遙感遙測(cè)技術(shù)，在不接觸運(yùn)行設(shè)備的前提下， 進(jìn)行不停電、 不停機(jī)的測(cè)溫。 而發(fā)展到目前的非接觸紅外測(cè)溫技 術(shù)，恰好滿足了電力系統(tǒng)的要求， 紅外測(cè)溫正在世界很多國(guó)家的 電力生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。60 年代以來(lái)，世界上不

11、少先進(jìn)工業(yè)國(guó)電力工業(yè)先后采用熱成像 儀來(lái)檢測(cè)設(shè)備， 我國(guó)電力熱成像檢測(cè)始于助年代初， 紅外檢測(cè)在 發(fā)、輸、變電的各個(gè)方面應(yīng)用都很有成效，越來(lái)越引起更多同行的關(guān)注， 除試驗(yàn)研究部門外， 生產(chǎn)運(yùn)行部門也積極投入到紅外檢 測(cè)的行列當(dāng)中。在發(fā)電方面， 熱成像儀用于檢測(cè)鍋爐和汽機(jī)的絕熱狀況， 檢測(cè)發(fā) 電機(jī)走子鐵芯的絕緣、定子線棒的焊接質(zhì)量及滑環(huán)、碳刷等。除 使用熱像儀外，有的國(guó)家還備有檢測(cè)大型走子鐵芯的專用裝置。 過(guò)去定于鐵芯絕緣采用手摸的辦法檢查短路過(guò)熱點(diǎn)， 用熱成像監(jiān) 測(cè)與手摸相比， 其準(zhǔn)確迅速的程度是不能相提并論的， 對(duì)于在高 速旋轉(zhuǎn)中且通過(guò)上千安培電流的滑環(huán)與碳刷， 紅外測(cè)溫更是提供 了方便安全

12、的監(jiān)測(cè)。 我國(guó)正在開(kāi)展發(fā)電設(shè)備紅外檢測(cè)診斷的試驗(yàn) 研究，同時(shí)進(jìn)行大量現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，均取得十分顯著的成效。在變電方面， 應(yīng)用紅外檢測(cè)最廣泛， 不少國(guó)家已形成常規(guī)的檢測(cè) 制度，設(shè)置熱成像儀專用監(jiān)測(cè)車進(jìn)行變電站巡檢。 檢出的過(guò)熱通 知檢修部門， 如有必要可在檢修后再測(cè)電阻等其他參數(shù)來(lái)進(jìn)行對(duì) 比，對(duì)顯示特殊熱像的設(shè)備，要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。對(duì)檢測(cè)周期，有的規(guī) 定每?jī)赡陮?duì)主要變電站檢一次，有的每年對(duì)所有變電站全部檢 測(cè)，有的對(duì)主要目標(biāo)采用紅外連續(xù)監(jiān)測(cè)。 由于熱像檢測(cè)效果明顯， 超溫的部件數(shù)量逐年下降， 有的從 1975年的山下降為 1978 年的 05%，有的故障率從 1971年的 235%下降到 1977 年的 0

13、24%。 對(duì)于紅外檢測(cè)電力設(shè)備的作用，最早在 1968 年就被有的國(guó)家完 全確認(rèn)， 有的已確定電力熱像檢測(cè)為標(biāo)準(zhǔn)方法。 我國(guó)電力試驗(yàn)研 究單位和生產(chǎn)運(yùn)行部門也都進(jìn)行了大量的紅外檢測(cè)， 診斷出不少 故障，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益明顯，與此同時(shí)，他們正在探索一套對(duì)電力 生產(chǎn)行之有效的紅外診斷技術(shù)。已編制出電力紅外診斷技術(shù)導(dǎo) 則。在輸電方面， 由于電力生產(chǎn)的發(fā)展， 越來(lái)越長(zhǎng)的線路往往跨越高 山大川，地形復(fù)雜，采用通常的地面巡線已達(dá)不到要求，在有條 件的國(guó)家已采用直升機(jī)載熱像儀巡線。有的已列為常規(guī)巡線方 式，有的配置雙引擎專機(jī)巡線。 飛機(jī)載熱像儀巡線的試驗(yàn)研究工 作最早的開(kāi)始約在 70 年代初期，在不斷改進(jìn)后，每

14、個(gè)被檢出的 故障耗資逐年遞減，到 1987 年時(shí)耗資已為初始的一半還略低。 對(duì)接頭檢出結(jié)果分為四種情況，有微溫、溫、熱和異常熱，報(bào)告 維修工程師，根據(jù)天氣、負(fù)荷來(lái)確定檢修的先后順序。我國(guó)的湖 北、河南、東北、華北、廣東及西北各地電力系統(tǒng)，都進(jìn)行了紅 外航測(cè)線路的試驗(yàn)研究，探索出不少經(jīng)驗(yàn)，已取得一定成果。根 據(jù)國(guó)情而進(jìn)行的地面檢測(cè)研究，也正在有效地推進(jìn)中。國(guó)外電力紅外診斷技術(shù)應(yīng)用實(shí)況1美國(guó)在工業(yè)上長(zhǎng)期得到運(yùn)用的紅外熱成像技術(shù)現(xiàn)已在制造業(yè)以外有 了越來(lái)越多的用武之地， 美國(guó)紅外診斷服務(wù)公司遍布全國(guó)， 對(duì)各 行業(yè)的設(shè)備進(jìn)行故障診斷，節(jié)能檢測(cè)、無(wú)損探傷，核電站安全檢 測(cè)及建筑物的保溫、 檢漏等工作，

15、其應(yīng)用起步是始自電力設(shè)備診 斷，下面用一實(shí)例說(shuō)明應(yīng)用現(xiàn)狀。馬里蘭州的巴爾的摩煤氣電力公司使用一套車載的紅外檢測(cè)系 統(tǒng)，監(jiān)視馬里蘭公用事業(yè)公司大約 64103供電線線路和 175 個(gè)變 電站，它的用戶超過(guò)一百多萬(wàn)家。紅外熱像檢測(cè)系統(tǒng)裝在一輛卡車上， 車蓬上裝掃描系統(tǒng)， 監(jiān)視器 裝于車內(nèi)，通過(guò)儀表盤遙控。檢測(cè)時(shí)，使用兩組不同的透鏡取遠(yuǎn) 近兩處的目標(biāo)圖像， 操作者發(fā)現(xiàn)異常情況需立即修理或有必要進(jìn) 一步檢查時(shí)，則立即捕捉該圖像，直接在卡車上打印；為確定疑 點(diǎn)的位置，將熱圖像和一張一次成像照片由專人送往該公司的主 管人員，當(dāng)有緊急情況時(shí)，通過(guò)電話或無(wú)線電聯(lián)系。卡車備有電 源以驅(qū)動(dòng)操作系統(tǒng)、監(jiān)視器、打印機(jī)

16、、這根蓬和汽車企，使大部 分操作都在卡車上進(jìn)行， 對(duì)于只能步行才能到達(dá)的目標(biāo)， 才到卡 車外面操作。他們利用該裝置除了車載巡檢輸電線路和每?jī)赡隀z查一次變電 設(shè)備外， 還要裝到直升機(jī)上尋找輸煤管道上的過(guò)熱部位， 以便及 時(shí)采取措施，節(jié)省大量煤炭。該公司采用紅外檢測(cè)技術(shù)， 允許廠家進(jìn)行在線檢測(cè)， 由于能及早 發(fā)現(xiàn)隱患，及時(shí)采取相應(yīng)措施，每年大約為用戶節(jié)省15萬(wàn)h停 機(jī)時(shí)間。熱像巡檢每年要送交 400500份報(bào)告，包括要求修理 和深入調(diào)查兩種情況。2意大利意大利米蘭區(qū)自引入紅外熱像檢測(cè)后， 每?jī)赡陮?duì)主要變電站檢測(cè) 一次所有的元部件，使過(guò)熱部件的數(shù)量是顯著下降趨勢(shì)，如從19701975年共檢23700

17、0個(gè)，其中有2500個(gè)比正常溫度高 30C 或30C以上，約占出的設(shè)備在故障狀態(tài)下，而到 19751978年 間，該故障率已下降為 05% 。3比利時(shí)比利時(shí)首都設(shè)紅外檢測(cè)總部， 下設(shè) 6 個(gè)地方部門， 檢測(cè)內(nèi)容包括 各個(gè)方面，但 80%的工作量在電力設(shè)備方面，其最主要的目標(biāo)之 一就是減少運(yùn)行費(fèi)用， 他們認(rèn)為一天熱像檢測(cè)可代替兩周的維修 量。該國(guó)三個(gè)電力公司定期由紅外檢測(cè)服務(wù)部門對(duì)變電站檢測(cè)， 效果 明顯，其設(shè)備故障率從 1971 年的 235%下降到 1977年的 024%， 如圖 121 所示。圖12 1設(shè)備故障率下降曲線4. 瑞典瑞典電力部用熱像檢測(cè)變電站最早始自 1965年，每年對(duì)所有變 電站檢測(cè)一次，為避免停電，對(duì)主要目標(biāo)采用紅外連續(xù)監(jiān)測(cè)的方 式。5. 英國(guó)英國(guó)中央電力公司()用車載和機(jī)載熱像設(shè)備進(jìn)行電力設(shè)備的檢 測(cè)，取得顯著成效，有關(guān)技術(shù)人員說(shuō)：“我們的目標(biāo)是以最可能 低的費(fèi)用生產(chǎn)電力，而熱像幫助我們達(dá)到這個(gè)目標(biāo)”，“掃尋潛在問(wèn)題并在實(shí)際故障發(fā)生前進(jìn)行維修，對(duì)電力公司是最寶貴 的”。6. 其他世界其他各國(guó)情況簡(jiǎn)介如下：法國(guó)于1976年開(kāi)始采用熱像診斷， 認(rèn)為它是一個(gè)有效的故障診斷武器，它成立一個(gè)專門機(jī)構(gòu)以保證工業(yè)生產(chǎn)的