電力紅外診斷技術(shù)的應(yīng)用

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 又可嚴格地區(qū)分為以時間為基礎(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 （簡稱 ）， 在美國它被稱為“預(yù)知維修”， 即 （簡稱），從而可看出預(yù)知 維修不僅具有“預(yù)知”機能， 而且還包括“按設(shè)備狀態(tài)維修”的 含義。人們以往說的預(yù)防維修， 實質(zhì)是以時間為基礎(chǔ)的預(yù)防維修， 這是 在20世紀5070年代盛行采用的維修方式。 這種維修方式存在 很多

2、問題，往往是透行了預(yù)防維修，還會發(fā)生不同程度的故障， 或在某一時間出現(xiàn)故障率上升的現(xiàn)象，而且過剩維修的情況較 多，尤其是定期的預(yù)防維修，對提高生產(chǎn)率有影響。在 70 年代，世界上隨著設(shè)備診斷技術(shù)的開發(fā)引人，人們觀測設(shè) 備的劣化狀態(tài)， 根據(jù)觀測結(jié)果決定維修工作的進行， 這就是預(yù)知 維修方式。英國標準 （簡稱）中對預(yù)知維修有明確的定義，它 規(guī)定“監(jiān)測反映設(shè)備內(nèi)部主要劣化的參數(shù)變化， 針對監(jiān)測到的劣 化狀態(tài)實施維修”。 以往的預(yù)防維修是每隔一定時間實施一次預(yù) 防維修，而預(yù)知維修（或叫狀態(tài)維修）是每隔一定時間實施一次 設(shè)備診斷，測定設(shè)備狀態(tài)， 根據(jù)劣化狀態(tài)來確定維修的必要時刻、 方法及備件的定購。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）對絕大多數(shù)（約占 90）的電力設(shè)備都適用。（2）對電力設(shè)備這樣復(fù)雜的系統(tǒng)維修效果大。（3）比機械設(shè)備更經(jīng)濟、正確地診斷；（ 4）對突發(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 實現(xiàn)預(yù)知維修的前題是采用科學(xué)的手段監(jiān)測， 以達到經(jīng)濟和正確 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 年國際大電網(wǎng)會 議（）論文論述了設(shè)備維修、預(yù)知維修、狀態(tài)監(jiān)測、診斷試驗和 紅外熱成像技術(shù)，它明確指出維修對電力設(shè)備的安全有效運行， 有著重要的作用， 而狀態(tài)監(jiān)測

4、和診斷試驗是維修工作必不可少的 輔助措施； 近年來電力設(shè)備的維修正向預(yù)知性維修變化， 依據(jù)每 個設(shè)備的工作狀況進行定期的監(jiān)測， 根據(jù)其劣化和損害程度來計 劃維修；實現(xiàn)了這種預(yù)知維修，設(shè)備才會獲得更高的可靠性，并 能減少維修的人力物力； 論文還明確指出“由于紅外熱像檢測取 得了良好的效果，有效地發(fā)現(xiàn)了設(shè)備的弱點，因此，現(xiàn)在熱成像 檢測已成為維修工作的一大特點”。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%是由于連接松動引起的。因為大 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)計等方面的問題都可造成過熱。 任何電力設(shè)備很少事 先沒有征兆就發(fā)生故障的，

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

6、成修 理的設(shè)備都一樣行之有效。 對運行中的舊設(shè)備， 它可以找出其失 效部件， 最大限度地減少它對整個系統(tǒng)造成的損害， 設(shè)備的壽命 得以延長，災(zāi)難性故障可以避免， 同時可以確定修理的具體部位， 避免了整個系統(tǒng)的關(guān)閉； 對剛投運的新設(shè)備， 雖然并不一定能找 出任何嚴重的問題，但可為運行人員提供有價值的原始數(shù)據(jù)資 料；對那些已完成修理的設(shè)備， 它的檢測可以確信它們工作的正 常，從而進一步增加設(shè)備的工作效率。總之，通過紅外檢測診斷， 可預(yù)防設(shè)備的電氣和機械事故及災(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、修走出了盲目的時代。紅外檢測的效益概括如下：（1）在設(shè)備發(fā)生故障和失去控制前發(fā)現(xiàn)問題，從而可降低貴重 設(shè)備的損壞程度，延長了設(shè)備的使用壽命。（2）減少了因故障導(dǎo)致的非計劃停機。（3）監(jiān)測那些不要立即停機采取措施的問題，并預(yù)先作好維修 計劃。4）有效管理能耗，節(jié)約能源。5）節(jié)約維修時間，大大降低維修費用（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)用概況社會經(jīng)濟的進一步發(fā)展， 對供電可靠性的要求越來越高。 電力生 產(chǎn)技術(shù)的進步，電網(wǎng)運行電壓不斷增高；隨著電網(wǎng)增大，機組容 量增大， 輸電距離更長了； 而且設(shè)備的密封性和組合性也在不斷 加強。目前，設(shè)備事故

8、在全部事故中占的比率最高，有的高達 92%。而電力工業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備，如鍋爐、發(fā)電機、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 過熱引起的停電檢修時有發(fā)生，某電廠在 1987 年由于某臺隔離 刀閘的一個引線接頭過熱燒斷， 斷線在不平衡力的作用下， 向其 兩側(cè)抽動，連續(xù)造成相間短路，致使大面積停電。這樣一個小小 的過熱接頭造成了極大的經(jīng)濟損失，足見過熱的危險性。因此， 對電力設(shè)備溫度的監(jiān)測管理是國內(nèi)外一直進行的工作， 而監(jiān)測溫 度的老辦法不外乎是“接觸式”的， 不論應(yīng)用水銀溫度計、 熱電 偶或臘片，都

9、要與被測設(shè)備良好接觸方可進行測量， 當然帶電的、 高速轉(zhuǎn)動的和處在高空部位的設(shè)備， 除有預(yù)埋測溫元件外， 都必 須進行停電、停機或登高爬上設(shè)備方可進行測量，這為經(jīng)濟、安 全發(fā)供電帶來極大的困難。 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，過去通常采用兩種方法檢測，即“測在阻 法”和“貼溫度標簽法”。 測直阻法是使用電橋或數(shù)字微歐表測 量接頭電阻，工作量大，耗時費力，尚須停電才能進行。如英國 某部門采用數(shù)字微歐表測線路直阻時， 僅測試本身的工作量需要 的費用就很大， 在不許因停電造成的損耗時， 不同線路的每個接 點測量費用為2. 55英磅。貼溫度標簽的辦法各國均有采用， 如日本溫度

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

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

12、的監(jiān)測。 我國正在開展發(fā)電設(shè)備紅外檢測診斷的試驗 研究，同時進行大量現(xiàn)場檢測，均取得十分顯著的成效。在變電方面， 應(yīng)用紅外檢測最廣泛， 不少國家已形成常規(guī)的檢測 制度，設(shè)置熱成像儀專用監(jiān)測車進行變電站巡檢。 檢出的過熱通 知檢修部門， 如有必要可在檢修后再測電阻等其他參數(shù)來進行對 比，對顯示特殊熱像的設(shè)備，要加強監(jiān)測。對檢測周期，有的規(guī) 定每兩年對主要變電站檢一次，有的每年對所有變電站全部檢 測，有的對主要目標采用紅外連續(xù)監(jiān)測。 由于熱像檢測效果明顯， 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%。 對于紅外檢測電力設(shè)備的作用，最早在 1968 年就被有的國家完 全確認， 有的已確定電力熱像檢測為標準方法。 我國電力試驗研 究單位和生產(chǎn)運行部門也都進行了大量的紅外檢測， 診斷出不少 故障，社會經(jīng)濟效益明顯，與此同時，他們正在探索一套對電力 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， 越來越長的線路往往跨越高 山大川，地形復(fù)雜，采用通常的地面巡線已達不到要求，在有條 件的國家已采用直升機載熱像儀巡線。有的已列為常規(guī)巡線方 式，有的配置雙引擎專機巡線。 飛機載熱像儀巡線的試驗研究工 作最早的開始約在 70 年代初期，在不斷改進后，每

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

15、其應(yīng)用起步是始自電力設(shè)備診 斷，下面用一實例說明應(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 個變 電站，它的用戶超過一百多萬家。紅外熱像檢測系統(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)，通過儀表盤遙控。檢測時，使用兩組不同的透鏡取遠 近兩處的目標圖像， 操作者發(fā)現(xiàn)異常情況需立即修理或有必要進 一步檢查時，則立即捕捉該圖像，直接在卡車上打印；為確定疑 點的位置，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，當有緊急情況時，通過電話或無線電聯(lián)系?？ㄜ噦溆须?源以驅(qū)動操作系統(tǒng)、監(jiān)視器、打印機

16、、這根蓬和汽車企，使大部 分操作都在卡車上進行， 對于只能步行才能到達的目標， 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兩年檢查一次變電 設(shè)備外， 還要裝到直升機上尋找輸煤管道上的過熱部位， 以便及 時采取措施，節(jié)省大量煤炭。該公司采用紅外檢測技術(shù)， 允許廠家進行在線檢測， 由于能及早 發(fā)現(xiàn)隱患，及時采取相應(yīng)措施，每年大約為用戶節(jié)省15萬h停 機時間。熱像巡檢每年要送交 400500份報告，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后， 每兩年對主要變電站檢測 一次所有的元部件，使過熱部件的數(shù)量是顯著下降趨勢，如從19701975年共檢23700

17、0個，其中有2500個比正常溫度高 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比利時比利時首都設(shè)紅外檢測總部， 下設(shè) 6 個地方部門， 檢測內(nèi)容包括 各個方面，但 80%的工作量在電力設(shè)備方面，其最主要的目標之 一就是減少運行費用， 他們認為一天熱像檢測可代替兩周的維修 量。該國三個電力公司定期由紅外檢測服務(wù)部門對變電站檢測， 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變電站最早始自 1965年，每年對所有變 電站檢測一次，為避免停電，對主要目標采用紅外連續(xù)監(jiān)測的方 式。5. 英國英國中央電力公司()用車載和機載熱像設(shè)備進行電力設(shè)備的檢 測，取得顯著成效，有關(guān)技術(shù)人員說：“我們的目標是以最可能 低的費用生產(chǎn)電力，而熱像幫助我們達到這個目標”，“掃尋潛在問題并在實際故障發(fā)生前進行維修，對電力公司是最寶貴 的”。6. 其他世界其他各國情況簡介如下：法國于1976年開始采用熱像診斷， 認為它是一個有效的故障診斷武器，它成立一個專門機構(gòu)以保證工業(yè)生產(chǎn)的