紅外檢測與診斷技術(shù)在熱控設備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)上的應用

紅外檢測與診斷技術(shù)在熱控設備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)上的應用華能國際電力股份有限公司大連電廠前言發(fā)電控制設備如何在長周期運行條件下，隨時掌握設備的健康狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)設備的缺陷及隱患并指導檢修作業(yè)，繼而進一步提高設備健康水平，是我們電力行業(yè)面臨的一個極其重要的課題，開拓新技術(shù)監(jiān)督領(lǐng)域，采用新技術(shù)與各種有效措施，我們有很多監(jiān)測手段可以使用,一是發(fā)揮現(xiàn)有在線監(jiān)測設備的作用，二是擴大離線紅外等技術(shù)應用范圍、深度的研究與嘗試。新電力基建調(diào)試項目規(guī)定中在很多設備檢測項目上增加了紅外檢測。前言前言早在新世紀之初，ISO公布的兩份關(guān)于“機器狀態(tài)監(jiān)測和診斷”的文件中把振動分析、紅外熱分析、油液分析、電機電流分析、性能分析列為機器狀態(tài)描述的五大技術(shù)手段，適用于大多數(shù)工業(yè)的預知檢修。開展電力設備狀態(tài)檢修，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，對提高運行設備安全性、可靠性，提高電力系統(tǒng)運行經(jīng)濟效益，降低維修成本，都有很重要的意義。開展發(fā)電企業(yè)熱控設備的狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷和及時維修，結(jié)合新技術(shù)的廣泛應用與拓展，對提高熱工自動化系統(tǒng)可靠性同樣有著深遠的意義。本交流重點介紹了遠紅外成像技術(shù)在大連電廠熱控設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)上的應用與嘗試。目錄1、設備紅外檢測診斷意義及其應用2、發(fā)電設備紅外診斷技術(shù)的特點及其認識3、設備紅外檢測與診斷技術(shù)在熱控設備狀態(tài)監(jiān)測診斷與檢修技術(shù)上的應用與實踐3.1熱控設備實施狀態(tài)監(jiān)測工作的意義3.2熱控設備狀態(tài)監(jiān)測工作開展歷程3.32010年以來熱控設備紅外成像狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷典型案例4、結(jié)束語目錄

設備紅外檢測診斷意義及其應用1、設備紅外檢測診斷意義及其應用如果我們能夠隨時掌握設備整體及各個局部溫度的異常變化，及時分析和診斷設備存在的內(nèi)部缺陷，配合其它試驗手段，確定設備的缺陷性質(zhì)，本著“未雨綢繆”、“凡事防患于未然”的理念管理我們的生產(chǎn)設備，那么我們對設備的安全運行就更有把握了。這就是通俗講的紅外檢測診斷意義。紅外熱像儀能夠生成紅外圖像或熱輻射圖像，并且能夠提供精確的非接觸溫度測量功能。幾乎所有物體在發(fā)生故障之前，溫度都會有變化，多數(shù)隨之升高（也有溫度降低而發(fā)生故障的，如電源裝置），因此在很多領(lǐng)域內(nèi)，紅外熱像儀絕對是一種經(jīng)濟有效的檢測工具。由于很多行業(yè)都將高效生產(chǎn)、能源管理、提高產(chǎn)量和生產(chǎn)安全作為企業(yè)發(fā)展的重要目標，因此紅外熱像儀正在被廣泛不斷地應用在各種行業(yè)和各種應用領(lǐng)域中。目前在人體健康常規(guī)檢查項目中，也已廣泛地應用了紅外成像技術(shù)，可以說紅外技術(shù)的應用真是越來越廣泛、越來越成熟了。設備紅外檢測診斷意義及其應用任何物體，包括電力設備，都是有新陳代謝的。按照物質(zhì)不滅定侓就是從一種物質(zhì)的存在形式，轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物質(zhì)存在的形式。這一轉(zhuǎn)變過程是一個化學分解再合成的過程，物質(zhì)內(nèi)存的能量轉(zhuǎn)變成熱量，通過一定形式釋放出來。熱量的傳遞有傳導、輻射、對流三種方式。人感冒了要發(fā)燒，體溫升到38℃，用體溫計一試，發(fā)燒了。這是整體的發(fā)熱，還有局部痰癥的發(fā)熱。牙痛，一側(cè)腮都腫了，用手一摸，棒硬發(fā)燒，皮膚局部有炎癥，有癌變，也會局部溫度異常升高，這時體溫計不好用了，得用紅外圖像分析。目前，醫(yī)療上應用紅外圖像分析已可以早期發(fā)現(xiàn)某些淺表癌變。上圖是人的面部紅外圖像，口鼻間有一發(fā)炎部位，線溫分析上可以看出這部分溫度偏高0.2℃。

紅外熱圖－－醫(yī)療診治正常的人體上部遠紅外熱像，鎖骨處及淋巴處代謝旺盛，出現(xiàn)正常均勻的熱區(qū)，兩乳正常溫度微低。正常人體的腹部，兩側(cè)溫度分布基本對稱，臍部為正常的熱區(qū)，脂肪厚的地方溫度較低，兩乳為正常微冷區(qū)。設備紅外檢測診斷意義及其應用左乳確診乳腺癌，遠紅外熱像顯示，血管明顯增粗、代謝旺盛。整體溫度明顯高于右乳。乳窩處的熱區(qū)為正常的升溫。設備紅外檢測診斷意義及其應用紅外診斷技術(shù)能快速實時地在線、離線監(jiān)測和診斷電力設備的大多數(shù)故障，防止電力設備損壞和由于這些設備損壞而導致的電廠重要設備事故發(fā)生。因此，近年來發(fā)展了電力設備狀態(tài)紅外監(jiān)測技術(shù)及紅外熱成像儀的應用，主要用于隨時監(jiān)視大多數(shù)電力設備的運行狀況，確實對保障電力設備乃至電網(wǎng)的安全運行起到了積極作用，但在發(fā)電企業(yè)中，紅外成像技術(shù)對電氣設備以外的設備應用相對少些（并非技術(shù)不成熟）。近幾年，隨著現(xiàn)代紅外技術(shù)的不斷成熟和完善，利用紅外檢測的遠距離、不接觸、準確、實時、快速、安全等特點，在設備不停電、不取樣、不解體的情況下，能快速實時、安全、準確地監(jiān)測和診斷電力設備的大多數(shù)故障。因此，紅外檢測技術(shù)是及早發(fā)現(xiàn)設備外部過熱故障和內(nèi)部絕緣故障等的重要手段，是開展電力設備狀態(tài)檢修的先進檢測方法。我廠利用紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)，應用在熱控重要設備中發(fā)現(xiàn)和避免了許多故障與早期隱患，確保了熱工控制、保護系統(tǒng)的安全穩(wěn)定及可靠運行。目前，紅外檢測技術(shù)在我廠發(fā)電設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的工作中，被認為是最簡單、最有效、最直接、最快速、最廣泛、最成熟、最出成果的技術(shù)。發(fā)電設備紅外診斷技術(shù)的特點及認識2、發(fā)電設備紅外診斷技術(shù)的特點及其認識3、設備紅外檢測與診斷技術(shù)在熱控設備狀態(tài)監(jiān)測診斷與檢修技術(shù)上的應用與實踐設備紅外檢測與診斷技術(shù)在熱控設備狀態(tài)監(jiān)測診斷與檢修技術(shù)上的應用與實踐3.1熱控設備實施狀態(tài)監(jiān)測工作的意義設備狀態(tài)檢修工作一直是我廠實現(xiàn)設備維修管理現(xiàn)代化所追求的一個長遠目標。同時狀態(tài)檢修或優(yōu)化檢修也稱為一種先進的檢修優(yōu)化與管理思想。經(jīng)過多年的不斷探索和努力創(chuàng)新，取得了可喜的成績。通過大力開展熱控設備狀態(tài)監(jiān)測，并結(jié)合我廠多種檢修方式并存的優(yōu)化檢修體制的實施，提高了熱控設備可靠性，延長了控制設備檢修周期，提高了設備檢修管理水平，重要設備突發(fā)故障現(xiàn)象基本消除，克服了機組與設備的老化等諸多不利條件，機組連續(xù)運行時間屢創(chuàng)新高，同時經(jīng)受住了機組長周期高負荷運行的考驗。從2005年起，在廠、部的領(lǐng)導的大力倡導支持下，檢修部進一步充實了設備狀態(tài)監(jiān)測小組各項實力（尤其人力物力），熱控設備狀態(tài)監(jiān)測小組利用先進科學的技術(shù)手段，對重要控制設備結(jié)合在線、離線及其它相關(guān)數(shù)據(jù)實行連續(xù)監(jiān)測和健康診斷，熱控設備的重要一次電源、開關(guān)、繼電器、控制電源及卡件、重要接線端子及引線、電磁閥、儀表取樣管路等紅外成像監(jiān)測工作全面開展。2009年度為了進一步有效、科學提高設備管理水平，狀態(tài)監(jiān)測工作在原有規(guī)?；A上又上了一個新臺階，特別是管理工作中，重新修訂了《設備動態(tài)監(jiān)測管理準》、《紅外成像狀態(tài)監(jiān)測設備管理技術(shù)標準》等，合理的設備狀態(tài)監(jiān)測體制的建立和充實為設備管理的精細化和科學化增添了保障。同時也是我們及時發(fā)現(xiàn)熱控設備異常，掌握設備總體狀態(tài)，使設備始終處于受控狀態(tài)的重要手段。通過對重要設備的狀態(tài)跟蹤和對設備的監(jiān)測診斷，及時發(fā)現(xiàn)設備的早期故障，并及時進行處理或提出維修建議與決策，從而使得設備的故障停運幾率大大減少，消除了重要設備突發(fā)故障現(xiàn)象，設備管理走上了良性循環(huán)的道路，設備的可靠性得到了持續(xù)的提高。2010年度相繼發(fā)現(xiàn)處理熱控設備重要電源故障10幾起、現(xiàn)場重要設備溫度異常引起的缺陷20起，同時我們加強了對熱控設備的技術(shù)分析工作，定期開展缺陷分析、定檢分析、狀態(tài)監(jiān)測分析、危險點薄弱點分析、根據(jù)設備存在問題情況的專題分析等工作。設備紅外檢測與診斷技術(shù)在熱控設備狀態(tài)監(jiān)測診斷與檢修技術(shù)上的應用與實踐3.2熱控設備狀態(tài)監(jiān)測工作開展歷程1)2010年8月份，利用紅外成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)了熱控ETS保護盤汽機電超速保護電磁閥（運行中帶電常勵磁）轉(zhuǎn)接盤引線端子松動所引起的導線表面過熱現(xiàn)象，如下圖1與圖2為紅外成像圖，圖3為此端子的可見光照片。通過專業(yè)的紅外成像分析軟件(熱成像圖中)清楚看到，松動導線接觸部位最高溫度為30.1℃，其它處為26℃。松動的端子處與周圍有30.1-26＝4.1℃的溫差，隨后在做好各項安全措施后，緊固時發(fā)現(xiàn)此端子松動明顯，旋轉(zhuǎn)螺絲2圈半，才完全到位，此缺陷如不及時處理，后果不堪設想。

設備紅外檢測與診斷技術(shù)在熱控設備狀態(tài)監(jiān)測診斷與檢修技術(shù)上的應用與實踐3.32010年以來熱控設備紅外成像狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷典型案例

圖1原始紅外成像圖圖2分析軟件得到的區(qū)域最高溫度紅外成像圖圖3松動端子的可見光照片2)下圖4、圖5、圖6與圖7分別為另一松動端子的紅外與可見光圖片，分析軟件中我們可清楚的看到松動點與周圍雖然只有16-14.9＝1.1℃的溫差，我們還是可以發(fā)現(xiàn)并確定這一松動的端子，通過緊固端子螺絲約一圈半后，恢復正常（圖6）

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圖4另一松動端子紅外成像圖圖5通過緊固約一圈半恢復正常的端子紅外成像圖圖6松動的可見光端子排

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圖7另一電氣保護轉(zhuǎn)接盤重要CT端子松動端子原始紅外成像圖3）近年來發(fā)現(xiàn)的幾起立盤重要儀表與操作按鈕供電電源開關(guān)因設計容量不足引起的過熱現(xiàn)象。

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4）2011年2月發(fā)現(xiàn)的#1機組DEHUPS電源開關(guān)因設計容量不足引起的過熱現(xiàn)象（見下圖）左圖為原始圖像，右為更換開關(guān)好的圖像。

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5）#2機組DEH主機閥門控制驅(qū)動卡件供電24V電源指示燈熄滅（見圖左），紅外成像圖中也顯示此電源溫度低于相鄰兩側(cè)電源溫度（以前此電源溫度相對其它電源溫度相對高出許多），根據(jù)以前經(jīng)驗認為此電源損壞可能性較大，考慮到此電源的重要性以及機組長周期運行的需要，還是及時地尋找備品并擇機進行了更換（因無新品，更換的是原舊品），更換后的電源溫度比原來有了明顯的升高，達到43度多（圖右），與#1機組DEH柜第三塊電源溫度37度相比，此電源的溫度還是顯得高了許多，經(jīng)驗告訴我們此電源也不能長時間工作，我們決定繼續(xù)定期對其進行高密度狀態(tài)監(jiān)測，經(jīng)過二個月后此電源再次損壞。

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另一起機組DEH主機閥門控制驅(qū)動卡件供電24V電源6）2010年7、8月份分別發(fā)現(xiàn)#1主機TSI卡件供電電源和#1小機TSI卡件供電電源（見中上、中下）異常工作低溫，經(jīng)實測電源已損壞。后來更換了新電源，電源工作溫度恢復至正常（見圖右上、右下）。

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7）09年8月份發(fā)現(xiàn)的異常工作高溫（52℃以上）的TSI電源（圖左）。后在10年11月8日時溫度已升到55.5℃（圖右），此后不久該電源便損壞不能工作。

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值得一提的是我廠一期二臺機組TSI系統(tǒng)卡件供電直流電源，自2003年改造后至今已連續(xù)運行8年時間，07年以來，先后出現(xiàn)了5塊電源模塊異常而不能正常工作，我們都是應用紅外檢測技術(shù)及時發(fā)現(xiàn)并處理解決，上述只是其中的2個典型案例。分析認為電源模塊溫度過高繼而引起柜內(nèi)溫度升高是造成上述異?，F(xiàn)象的主要原因，后經(jīng)進一步排查，發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)通風風扇防塵濾網(wǎng)為氈墊式（不是常用的海綿網(wǎng)），且太厚，運行一段時間后，濾網(wǎng)幾乎被灰塵完全堵死，風扇不能排出柜內(nèi)的溫度，其通風只能在柜內(nèi)循環(huán)，后將其氈墊式防塵網(wǎng)拆除后（如圖），徹底解決了上述柜內(nèi)電源異常高溫問題。

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設備紅外檢測與診斷技術(shù)在熱控設備狀態(tài)監(jiān)測診斷與檢修技術(shù)上的應用與實踐下表1為TSI柜內(nèi)風扇濾網(wǎng)拆除前后各電源模塊的溫度對比表，可見電源溫度最高降下了近20℃（室溫23℃），各電源模件溫度均在40℃以下正常范圍內(nèi)。表1風扇濾網(wǎng)拆除前后各電源模塊的溫度對比表日期2011-2-282011-8-2溫降（℃）設備名稱柜內(nèi)風扇濾網(wǎng)拆前（℃）柜內(nèi)風扇濾網(wǎng)拆后（℃）#1TSI柜（主機）電源146.1033.9012.20#1TSI柜（主機）電源246.0037.308.70#1TSI柜（主機）電源350.2038.0012.20#1TSI柜（主機）電源446.5038.607.90#1組TSI（小機）電源146.6035.0011.60#1組TSI（小機）電源241.3034.107.20#1組TSI（小機）電源337.0030.906.10#1組TSI（小機）電源438.3033.005.30#2TSI柜（主機）電源149.2035.0014.20#2TSI柜（主機）電源249.1037.9011.20#2TSI柜（主機）電源355.3036.0019.30#2TSI柜（主機）電源447.5030.4017.10#2組TSI（小機）電源144.5034.609.90#2組TSI（小機）電源250.2036.3013.90#2組TSI（小機）電源349.3035.0014.30#2組TSI（小機）電源441.0030.1010.908）最近一起故障為2012年11月23日監(jiān)測發(fā)現(xiàn)二期4號機主機TSI卡件溫度升高，重點監(jiān)測的主機#2、#4電源模塊的溫度已達50℃（見下圖左上、左下），超出了其歷史最高溫度。機柜內(nèi)其他卡件溫度普遍上升4至5℃。根據(jù)以往積累的經(jīng)驗，重點檢查了排風扇，發(fā)現(xiàn)4號主機TSI機柜上部排風扇基本停轉(zhuǎn)。更換排風扇后，各卡件運行溫度逐漸下降。圖右上、下為4天后的紅外圖像，主機TSI電源模溫度已降至43℃左右，接近正常工作溫度。考慮到二期機組排風扇是同一批產(chǎn)品，已運行4年以上，可能已達運行周期極限，于是對其他機柜風扇逐一進行了檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)4號小機TSI機柜上部排風扇轉(zhuǎn)速很慢，已不起作用。對此風扇做了及時更換，防止了缺陷擴大化。

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9）重要控制設備電源與繼電器狀態(tài)確認

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設備紅外檢測與診斷技術(shù)在熱控設備狀態(tài)監(jiān)測診斷與檢修技術(shù)上的應用與實踐10）重要端子排隱患快速大面積準確排查設備紅外檢測與診斷技術(shù)在熱控設備狀態(tài)監(jiān)測診斷與檢修技術(shù)上的應用與實踐11）重要電磁閥狀態(tài)確認12）主機主汽門附近高溫狀態(tài)，由此找到了主機主汽門閥位傳感器（LVDT）多次損壞的原因

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13）汽輪機本體閥門及上下缸紅外成像圖

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利用紅外成像技術(shù)可判斷機組檢修時最佳揭缸時機，或因DCS控制系統(tǒng)改造溫度測量顯示裝置失去作用時監(jiān)視汽輪機本體溫度，其大范圍的測溫面積與準確度是其它測溫工具無法相比的。同時還可計算出上下缸最高溫差。

11）主機與小機軸封蒸汽漏泄狀況，由證實了主機振動、溫度傳感器多次燒損的原因

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14）DCSPLC控制卡件及電源狀態(tài)

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4、結(jié)束語結(jié)束語只要我們通過采用先進、科學的設備狀態(tài)監(jiān)測方法與現(xiàn)代化設備診斷技術(shù)，致力開展設備的精密點檢，及時對重要及異常設備的狀態(tài)進行連續(xù)、高密度的技術(shù)監(jiān)測和分析診斷，全面了解和掌握設備的運行狀態(tài)，就能及時發(fā)現(xiàn)設備異常情況，進而有效地對設備異常情況進行跟蹤與控制，從而大大提高控制設備的可靠性。2012年我廠提出的題為“持續(xù)提高發(fā)