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文檔簡介

油液監(jiān)測與故障診斷講義第1頁/共135頁1999、2000年,ISO公布的兩份關(guān)于“機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測和診斷”的文件中把油液分析、性能分析、紅外熱分析、振動分析、電機(jī)電流分析列為機(jī)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(yù)知檢修。第2頁/共135頁油液監(jiān)測技術(shù)

——通過分析被監(jiān)測設(shè)備在用油(或工作介質(zhì))的性能變化和攜帶的磨損微粒情況,獲得機(jī)器的潤滑和磨損狀態(tài)信息,評價機(jī)器的工況和預(yù)測故障,并確定故障原因、類型和零件的技術(shù)分析對象:汽輪機(jī)潤滑油、抗燃油、絕緣油一、基本概念第3頁/共135頁油液狀態(tài)監(jiān)測的意義1)用于研究設(shè)備中摩擦副的磨損機(jī)理、潤滑機(jī)理、磨損失效類型等;2)通過對在用油品的性能分析及油液的污染程度判定,為確定合理的磨合規(guī)范及合理的換油期提供依據(jù)。第4頁/共135頁油液監(jiān)測的實施程序(1)選擇監(jiān)測對象,制定合理的油液監(jiān)測技術(shù)和方案;(2)選取抽樣;(3)制備檢測油樣;(4)利用檢測儀器定性、定量測定檢測油樣有關(guān)參數(shù);(5)處理與分析檢測數(shù)據(jù);(6)根據(jù)數(shù)據(jù)處理分析結(jié)果,判斷設(shè)備磨損狀態(tài)。若有異常,還需判斷異常部位、異常程度及其原因,并預(yù)報可能出現(xiàn)的問題。(7)提出改進(jìn)設(shè)備異常狀況的措施。 離線監(jiān)測在線監(jiān)測第5頁/共135頁二、油液監(jiān)測技術(shù)原理

油液變質(zhì)和油品質(zhì)量劣化原因:1)高溫、高剪切、氧化、硝化、硫化等作用和反應(yīng)——測量粘度變化、含水量、酸值、閃點變化等;——油品劣化程度超過一定限度,及時換油

2)油液中添加劑的消耗和變質(zhì)——測定添加劑含量;——添加劑含量減少,及時補(bǔ)充第6頁/共135頁潤滑系統(tǒng)中的顆粒來源:

機(jī)械設(shè)備中摩擦副做相對運動產(chǎn)生磨損微粒

機(jī)械負(fù)荷、壓力與溫度的作用而生成微粒

空氣和其他污染中夾帶的污染物微粒

不同的磨損過程(跑合期、正常磨損期、嚴(yán)重磨損期)產(chǎn)生的磨粒有不同的特征(形狀、尺寸、表面形貌、數(shù)量和粒子的分布),反映不同的磨損失效類型(粘著磨損、磨料磨損、表面疲勞磨損、腐蝕磨損等),根據(jù)顆粒的材料和形態(tài)不同就可以診斷出磨損部位和原因。

第7頁/共135頁加速磨損正常運行階段磨合階段時間與金屬磨損量的關(guān)系金屬磨損量ABC第8頁/共135頁(一)油液監(jiān)測內(nèi)容:油品分析污染物分析磨損顆粒分析;三、油液監(jiān)測技術(shù)第9頁/共135頁1、油品分析

(1)油品理化性能指標(biāo)監(jiān)測——從油液本身的品質(zhì)的角度出發(fā),分析各項物理和化學(xué)指標(biāo)是否符合標(biāo)準(zhǔn),油品是否裂化變質(zhì),從而推測出部分設(shè)備狀態(tài)信息。主要目的:監(jiān)控油品質(zhì)量,確定換油周期,保 證正常潤滑。

第10頁/共135頁典型的油液狀態(tài)指標(biāo):粘度 水分含量TAN(總酸度) 固體顆??偤縏BN(總堿度) 閃點機(jī)械雜質(zhì) 銅腐蝕抗泡沫性 抗乳化性。

第11頁/共135頁理化性能特征分析顏色:

反映油精制程度和穩(wěn)定性,可以大致 估量其氧化、變質(zhì)和受污染情況

——被污染或被氧化,顏色變深粘度:反映油品油性和流動性。

——氧化、不溶物增加,粘度增加

——低粘度油品或水滲入、高分子聚合 物受剪切力變化,粘度降低閃點:反映油品蒸發(fā)性,著火危險性的指標(biāo)

——油品被燃物稀釋或高溫裂化,降低第12頁/共135頁總酸值: 新油表示精制深度,或添加劑加入量; 舊油表示氧化變質(zhì)的程度

——被氧化產(chǎn)生酸性物質(zhì),總酸值升高總堿值: ——高堿量油品污染,總堿值升高

——高堿度添加劑損耗、水分滲入,總 堿值降低水分: 反映油品品質(zhì)。

——系統(tǒng)泄漏或空氣中的水分凝結(jié)導(dǎo)致 油品中有水

第13頁/共135頁理化性能指標(biāo)監(jiān)測:

水分儀、粘度測試儀、酸堿度測定儀、閃點測定儀等

紅外光譜技術(shù)定量測試在用油的氧化值、硫化值、硝化值、積碳、水分、乙二醇、燃油稀釋度等參數(shù)第14頁/共135頁理化性能監(jiān)控潤滑油過程:1、定期抽取油樣;2、選定測試參數(shù),以時間為橫坐標(biāo),以測試值為縱坐標(biāo),得到一條曲線;3、通過曲線的突變點可以判斷是否需要更換潤滑油或進(jìn)行設(shè)備檢修。

第15頁/共135頁2、污染度監(jiān)測分析污染主要來源:1)在摩擦熱的作用下油品本身氧化產(chǎn)生樹脂類不溶物、膠質(zhì)、高聚物、積炭等污染雜質(zhì);2)運動摩擦副產(chǎn)生的固體金屬顆?;蛴捎谠O(shè)備泄漏帶入空氣中混雜的粉塵、砂石、金屬碎屑等危害:加速設(shè)備磨損

污染度的測量:顆粒計數(shù)法、紅外光譜技術(shù)

鐵譜技術(shù)第16頁/共135頁 3、磨損顆粒的監(jiān)測

油樣中可獲得磨損顆粒的信息:(1)磨屑的濃度和顆粒大小——反映設(shè)備磨損的嚴(yán)重程度(2)磨屑的大小和形貌——反映磨屑產(chǎn)生的原因,即磨損發(fā)生的機(jī)理(3)磨屑的成分——反映磨屑產(chǎn)生的部位,亦即零件磨損的部位綜合以上信息判斷機(jī)器健康狀況第17頁/共135頁磨損顆粒元素的表征硅:塵埃,不良的空氣隔濾鐵:環(huán),襯墊及一般部位的磨損鉻:環(huán)及襯墊磨損,漏水(含鉻酸鹽的抑制劑)銅:止推環(huán),銅鉛或青銅軸承鉛:銅/鉛軸承及鉛噴濺點鋁:活塞鈉及硼:水分處理抑制劑錫:青銅軸承鋅:含鋅的添加劑第18頁/共135頁常用的磨損顆粒分析技術(shù):1)光譜分析法:<8μm磨粒分析,定量分析,但不能獲得磨粒形態(tài)的信息2)鐵譜分析法:<100μm磨粒分析,可獲得顆粒形態(tài)及成分等方面的信息3)磁塞檢測法:>100μm磨粒分析,直接對磨粒的大小、數(shù)量和形態(tài)的觀測第19頁/共135頁案例1:故障描述:某電廠2號機(jī)組(300MW)短時間內(nèi)2號瓦瓦溫94℃

,軸振176μm

的異常。檢測方案:

2號機(jī)組主冷油器取樣,2號機(jī)組2號瓦回油取樣。進(jìn)行油樣鐵譜分析、光譜分析、顆粒度分析檢測結(jié)果:在2號機(jī)組2號瓦回油樣品中發(fā)現(xiàn)了過熱形態(tài)的鉛/錫合金顆粒。由于汽輪機(jī)大軸軸承烏金瓦多以鉛/錫類合金為主,此類顆粒在軸瓦油樣中的存在表明烏金瓦出現(xiàn)了磨損現(xiàn)象。驗證:2號機(jī)組小修中,分別于6號瓦軸頸處發(fā)現(xiàn)深約1.5mm,寬約1mm的劃傷。2號瓦發(fā)現(xiàn)最大如手掌大小的烏金破損及數(shù)個較小的磨損塊第20頁/共135頁第21頁/共135頁案例2:故障描述:某機(jī)組從7月開始出現(xiàn)振動高現(xiàn)象,8月20日潤滑油取樣時發(fā)現(xiàn)油中有微量顆粒狀雜質(zhì),拆下的濾網(wǎng)上有光亮顆粒物質(zhì),對此進(jìn)行鐵譜分析,結(jié)果見表1故障分析:油中有個別錫基合金磨損顆粒,尺寸較小表1

8月對運行油中磨損顆粒和污染雜質(zhì)特征(鐵譜定性分析)第22頁/共135頁故障分析:濾網(wǎng)上沉積的白色光亮金屬顆粒主要是錫基白合金磨損顆粒,尺寸較大,且有較多疲勞剝落顆粒,以此判斷已因振動問題引起軸瓦發(fā)生一定磨損表2

8月對濾網(wǎng)沉積物的磨損顆粒和污染雜質(zhì)特征的分析結(jié)果第23頁/共135頁故障分析:磨損表面出現(xiàn)高溫氧化痕跡,說明磨損情況已較嚴(yán)重驗證:停機(jī)檢修翻瓦結(jié)果,透平2#瓦和輔助齒輪箱1#瓦損壞比較嚴(yán)重,主要現(xiàn)象為點蝕剝落,其它瓦基本完好,仍可繼續(xù)使用,與鐵譜分析結(jié)果一致表3

9月對濾網(wǎng)沉積物的磨損顆粒和污染雜質(zhì)特征的分析結(jié)果第24頁/共135頁第25頁/共135頁(二)油樣監(jiān)測分析技術(shù)理化指標(biāo)分析技術(shù) 光譜分析技術(shù)鐵譜分析技術(shù)磁塞及探測技術(shù)顆粒計數(shù)技術(shù)氣相色譜分析技術(shù)等第26頁/共135頁——根據(jù)潤滑油中各種元素吸收或發(fā)射光譜的不同,來判斷油中磨粒的成分和含量,并判斷相應(yīng)零件的磨損狀態(tài)

發(fā)射光譜儀原理:

——不同元素原子核外電子受激發(fā)后放出的光輻射都具有與該元素相對應(yīng)的特征波長。根據(jù)不同波長上的譜線就能知道是什么元素,根據(jù)譜線的強(qiáng)弱判斷出元素的含量

1、光譜分析技術(shù)

第27頁/共135頁

原子發(fā)射光譜示意圖第28頁/共135頁原子吸收光譜儀工作原理第29頁/共135頁美國超譜M/C-W型油料分析光譜儀第30頁/共135頁國產(chǎn)NIR-3000近紅外光譜儀第31頁/共135頁2、鐵譜分析

——它利用高梯度的強(qiáng)磁場將潤滑油中所含的機(jī)械磨損顆粒和污染雜質(zhì)有序地分離出來,借助顯微鏡對分離出的微粒和雜質(zhì)進(jìn)行有關(guān)形貌、尺寸、密度、成分及分布的定性、定量觀測,以判斷機(jī)械設(shè)備的磨損狀況,預(yù)報零部件的失效第32頁/共135頁鐵譜技術(shù)的優(yōu)勢:A.

能分離出潤滑油中所含較寬范圍內(nèi)的磨屑,應(yīng)用范圍廣。B.

通過對磨屑的定性觀察和定量測量,可判斷磨損發(fā)生的部位以及磨損程度。即可以提供

更豐富的故障特征信息。鐵譜儀類型:分析式、直接式、在線式、旋轉(zhuǎn)式

第33頁/共135頁(1)分析式鐵譜儀——油樣中的磨粒在重力、浮力、油的粘滯力和磁場力的作用下,按尺寸大小沉積在玻璃基片上,并沿磁力線方向排列成鍵狀,經(jīng)過除油和固定處理,制成鐵譜圖片。再在鐵譜顯微鏡下對基片上沉積的磨損微粒進(jìn)行大小、形態(tài)、成分、數(shù)量等方面的特征進(jìn)行定性觀測和定量分析應(yīng)用:(1)分析摩擦副表面磨損程度(2)推斷磨損部位和磨損機(jī)理第34頁/共135頁分析式鐵譜儀的工作原理第35頁/共135頁(2)直讀式鐵譜儀——在分析式鐵譜儀的基礎(chǔ)上研制。用來直接測定油樣中磨粒的濃度和尺寸分布,能夠方便、迅速、準(zhǔn)確地測定油樣內(nèi)大小磨粒的相對數(shù)量,可以直觀地反映出摩擦副的磨損程度和磨損烈度

第36頁/共135頁

直讀鐵譜儀原理圖第37頁/共135頁(3)在線式鐵譜儀——安裝在機(jī)器上,定期直接顯示潤滑油中的磨粒濃度。由探測器和分析器兩部分組成。通過表面感應(yīng)式電容傳感器測量出磨粒濃度,并給出磨粒的尺寸分布狀況

第38頁/共135頁(4)旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀——油樣滴到旋轉(zhuǎn)磁臺中心處上,在離心力作用下油液向四周流散,油樣中的磨粒在環(huán)形高梯度強(qiáng)磁場的作用下以同心圓環(huán)的形式沉積在玻璃基片上,制成一鐵譜片。

第39頁/共135頁國產(chǎn)ZTP-X2型直讀式鐵譜儀第40頁/共135頁3、磁塞與探測技術(shù)——利用設(shè)置在油路系統(tǒng)中的磁性元件(磁塞)攔截和吸附油液中的鐵磁性磨粒。磁塞技術(shù)分類:1)定期將磁塞從油路中取出,測量所捕獲磨粒的量,用顯微鏡檢查磨粒的粒度和形狀;2)在磁塞中裝傳感器將捕獲的磨粒量轉(zhuǎn)換成電信號,此電信號與捕獲的鐵磁性磨粒總量成正比,

第41頁/共135頁4、色譜分析

——又叫層析法,是一種物理分離技術(shù)

分離原理:使混合物中各組分在固定相和流動相間進(jìn)行分配。當(dāng)流動相中的混合物經(jīng)過固定相時,就會與固定相發(fā)生相互作用,在同一推動力作用下不同組分在固定相中的滯留時間有長有短,從而按先后次序從固定相中流出。

第42頁/共135頁液相色譜:液體為流動相氣相色譜:氣體為流動相(變壓器油分析)通過分析溶解在油中的CH4、C2H6、C2H4、C2H2、CO、CO2、H2等氣體(潛伏性過熱和放電性故障產(chǎn)生的氣體)來判斷設(shè)備故障

第43頁/共135頁美國TraceGCUltra氣相色譜儀第44頁/共135頁變壓器故障狀態(tài)的判斷(1)特征氣體組分法(初步判斷)故障類型

主要氣體組份

次要氣體組份

油過熱

CH4、C2H4、C2H6、H2油紙絕緣中局部放電

CH4、CO、H2C2H6、C2H2、CO2油中火花放電

C2H2、H2進(jìn)水受潮或油中有氣泡

H2油老化

CO、CO2第45頁/共135頁(2)成分超標(biāo)分析法故障類型超標(biāo)成分油紙絕緣受潮H2高能量放電(電弧、多點接地短路)C2H2(增長速度快)第46頁/共135頁(3)比值判斷法特征氣體:CH4、C2H6、C2H4、C2H2、H2K1K2K3(比值編碼)故障性質(zhì)故障部位000無故障

正常老化

010低能量密度,局部放電

含氣空腔中的放電

001低于150℃的熱故障包有絕緣層的導(dǎo)線故障021300-700℃中等溫度過熱故障

鐵芯部過熱、鐵芯和外殼環(huán)流、鐵芯點接地短路,裸金屬過熱

第47頁/共135頁1.裝置:在線監(jiān)測裝置、常規(guī)油色譜監(jiān)視2.C2H2

濃度已大于注意閥值5μL/L3.三比值編碼為102碼4.診斷結(jié)果:局部放電兼高溫過熱第48頁/共135頁5、顆粒計數(shù)技術(shù)——評定油液內(nèi)固體顆粒污染程度的一項重要技術(shù)。原理:把油樣內(nèi)的顆粒進(jìn)行粒度測量,并按預(yù)選的粒度范圍進(jìn)行計數(shù),從而得到有關(guān)顆粒粒度分布方面的重要信息。應(yīng)用:判斷油液的污染程度第49頁/共135頁顆粒計數(shù)技術(shù)分類:(1)

顯微鏡顆粒計數(shù)技術(shù)

——將油樣經(jīng)濾膜過濾,然后將濾膜烘干,放在普通顯微鏡下統(tǒng)計不同尺寸范圍的污染顆粒數(shù)目和尺寸。優(yōu)點:定性了解磨損類型和磨損微粒來源,裝備簡單。缺點:操作費時,誤差較大,再現(xiàn)性較差。

(2)自動顆粒計數(shù)技術(shù)

——當(dāng)顆粒經(jīng)過傳感器時輸出反映顆粒大小的信號并同時計數(shù)。優(yōu)點:不需要從油樣中分離出固體微粒第50頁/共135頁——檢測分析油品的物理和化學(xué)指標(biāo) 檢測設(shè)備主要包括:水分儀粘度測試儀酸堿度測定儀閃點測定儀紅外光譜儀等6、理化指標(biāo)分析技術(shù)第51頁/共135頁油中水份在線檢測儀第52頁/共135頁

快速油粘度計第53頁/共135頁THY-20B型油質(zhì)檢測儀第54頁/共135頁7、油液監(jiān)測分析技術(shù)應(yīng)用磨損狀況分析: 光譜技術(shù) 鐵譜技術(shù) 磁塞檢測技術(shù)油品性能分析: 紅外光譜分析

色譜分析

顆粒計數(shù)技術(shù)

理化指標(biāo)分析技術(shù)污染度的測量: 顆粒計數(shù)法 紅外光譜技術(shù) 鐵譜技術(shù)第55頁/共135頁油液監(jiān)測分析實例

油液監(jiān)測

根源故障案例

固體顆粒物、酸值超標(biāo)(帶電液伺服閥的汽輪機(jī)旁路系統(tǒng))

外部入侵污染物內(nèi)部生成污染物

汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)不能投熱備用固體顆粒物、水分、酸值超標(biāo)(送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī))

外界侵入污染物長時間不檢驗油質(zhì),發(fā)生干磨擦

引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生飛脫瓦溫高振動故障頻發(fā)第56頁/共135頁紅外溫度監(jiān)測與診斷第57頁/共135頁紅外監(jiān)測技術(shù)

——通過接收物體發(fā)出的紅外輻射,測出物體表面溫度及溫度場分布,并將其熱像(設(shè)備表面紅外輻射強(qiáng)度分布的可見圖像)顯示在熒光屏上重現(xiàn)物體表面的溫度分布情況,從而判斷物體表面的發(fā)熱情況

紅外成像診斷

——通過對運行設(shè)備溫度場的空間分布特征分析和熱像圖譜的研究,提出設(shè)備故障或事故隱患的性質(zhì)、故障點和嚴(yán)重程度一、概述第58頁/共135頁紅外監(jiān)測與診斷技術(shù)在火電廠的應(yīng)用: 電氣開關(guān) 輸電線路 變壓器套管 控制線路(弱電系統(tǒng)) 勵磁機(jī)碳刷 設(shè)備保溫等

第59頁/共135頁優(yōu)點:操作安全(不接觸)靈敏度高(0.1℃

)診斷效率高(響應(yīng)速度可以高達(dá)納秒)測溫范圍廣(攝氏負(fù)幾十度直至千度以上)空間分辨率高(測器的瞬時視場很小)缺點:標(biāo)定困難(輻射系數(shù)、環(huán)境影響)設(shè)備內(nèi)部熱狀態(tài)難以確定使用不便(有些熱像儀的探測器需要致冷)價格昂貴

第60頁/共135頁二、紅外溫度檢測基本原理

紅外輻射(紅外線、熱輻射)介于可見光區(qū)和微波之間的電磁輻射,波長0.75?1000μm

近紅外波段 波長為0.75?1.5μm

中紅外波段 波長為1.5?6.0μm

遠(yuǎn)紅外波段 波長為6.0?40μm

極遠(yuǎn)紅外波段 波長大于40μm

第61頁/共135頁圖3—1電磁波譜第62頁/共135頁1、基本物理量和輻射定律

(1)黑體 入射輻射能投射到一物體表面時,發(fā)生吸收、反射、透射,三者之和為1

黑體——一個理想的物體,能全部吸收投射到其表面上的入射輻射(即α=1),且所吸收的紅外線能量與發(fā)射的紅外線能量相等,并且紅外線的吸收率、輻射率與表面溫度及波長無關(guān)第63頁/共135頁(2)輻射強(qiáng)度I——點輻射源在給定方向小立體角內(nèi)的輻射功率(又稱輻射通量)與該小立體角之比的極限值描述點源發(fā)射功率對于空間分布特性的物理量

測量輻射強(qiáng)度時,要把探測器對準(zhǔn)所需的方向(大多數(shù)輻射源在各方向上的輻射功率不同)第64頁/共135頁(3)輻射率

ε

——物體的實際輻射強(qiáng)度和同溫度下黑體輻射強(qiáng)度之比值描述物體輻射或吸收紅外的能力表示實際物體輻射的本領(lǐng)與黑體輻射接近程度實際物體輻射率的測定比較困難

第65頁/共135頁(4)基爾霍夫(Kirchhoff)定律

——物體輻射紅外線的能力正比于其本身吸收紅外線的能力,任何一個物體的紅外輻射能密度可表示

增加物體輻射紅外線能力的常用方法就是使它的表面具有最小反射紅外線的能力

第66頁/共135頁(5)斯蒂芬—玻耳茲曼定律

——物體紅外輻射總功率與其自身的熱力學(xué)溫度的四次方成正比

物體表面溫度愈高,輻射的紅外能量愈大

第67頁/共135頁(6)普朗克定律——波長表示的黑體光譜輻射出射度隨波長和物體溫度的變化而變化溫度越低,輻射出射度總量越集中在長波范圍溫度越高,則集中在短波范圍

第68頁/共135頁(7)維恩位移定律——黑體紅外輻射的波長與輻射能量之關(guān)系(對應(yīng)于輻射能量最大的波長稱為輻射的峰值波長λmax)

溫度升高,峰值波長變短

電力設(shè)備一般缺陷溫度低于500K,應(yīng)選擇波長為8?14μm的工作波長

第69頁/共135頁(8)郎伯余弦定律——黑體在任意方向上的輻射強(qiáng)度與觀測方向相對于輻射表面法線夾角的余弦成正比實際做紅外檢測時應(yīng)盡可能選擇在被測表面法線方向進(jìn)行

第70頁/共135頁2、選擇紅外檢測儀器的基本原則

(1)接收輻射信號最大原則

高溫目標(biāo)用3?5μm,低溫目標(biāo)用8?14μm沿法線方向(2)輻射對比度最大原則

選擇合適的紅外熱像儀中心響應(yīng)波長

第71頁/共135頁3、紅外檢測儀器的影響因素

(1)發(fā)射率的影響

發(fā)射率修正(2)背景輻射

目標(biāo)充滿檢測儀器的視場

避開陽光

合適的檢測距離和儀器視場角

(3)環(huán)境介質(zhì)(氣體、塵埃、煙霧)

選擇工作波段、窺管、調(diào)整發(fā)射率

第72頁/共135頁火電廠紅外測溫經(jīng)驗:(1)準(zhǔn)確確定被測物體的發(fā)射率;(2)被檢設(shè)備必須帶30%以上的負(fù)荷,必要時應(yīng)為等高峰負(fù)荷。檢查時負(fù)荷越高,越易發(fā)現(xiàn)問題;(3)避免周圍環(huán)境高溫物體的影響。避免直射陽光下檢測,在足夠的負(fù)荷下進(jìn)行;(4)使用短波儀器測量高溫物體;(5)對于透明材料,背景溫度應(yīng)低于被測物體溫度;(6)熱像儀掃描鏡頭垂直對準(zhǔn)被測物體表面,在任何情況下都不能超過30°角;第73頁/共135頁(7)正確選擇測量的距離系數(shù),把目標(biāo)最大限度包括進(jìn)去;(8)設(shè)備熱像應(yīng)進(jìn)行電氣相間比較或相同、相近設(shè)備的比較,注意變電運行設(shè)備發(fā)熱相互間產(chǎn)生熱輻射,干擾測量精度;(9)設(shè)法了解過熱設(shè)備內(nèi)部的狀況;(10)查找不正常的溫度要同時注意熱點和冷點;(11)避免儀器在強(qiáng)磁場環(huán)境下工作;(12)測量值受到溫度高低、表面的反射和背景溫度等多種因素的影響,應(yīng)對讀數(shù)進(jìn)行修正,使測量值盡可能準(zhǔn)確;第74頁/共135頁三、紅外熱成像及典型故障識別

紅外熱成像——對物體表面發(fā)出的電磁輻射進(jìn)行非接觸式測量,被測的輻射量與物體溫度成比例。從觀察者角度重現(xiàn)設(shè)備紅外輻射的物理過程為紅外熱成像紅外熱像儀——將紅外輻射分布轉(zhuǎn)換成可觀察的物理量(溫度)或可見光圖像(熱像)的器件或儀器第75頁/共135頁黑白熱像——在熱像上用不同的灰度表示不同的紅外輻射能量密度亮的地區(qū)代表紅外輻射能量密度大、溫度高暗的地區(qū)代表紅外輻射能量密度小、溫度低彩色熱像——在熱像上用不同彩色表示不同的紅外相射能量密度第76頁/共135頁紅外熱像強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)

組織

測量值與正常值比較

程度

EPRI

(適合所有類型設(shè)備)100F~150F輕度160F~500F

中度510F~1000F

重度≥1010F

危險美國軍方

(適合所有類型設(shè)備)180F~440F可接受450F~710F重要720F~1250F

強(qiáng)制≥1260F立即歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織(適合電氣設(shè)備)

≦180F輕度190F~630F中度630F~1350F

重度≥1360F

危險第77頁/共135頁(1)導(dǎo)體接觸不良故障(主要過熱缺陷形式)

原因:接觸電阻增大將部分電能轉(zhuǎn)化成熱能 以熱量的形式釋放出來,導(dǎo)致設(shè)備及 連接件溫度升高特征:發(fā)熱功率與負(fù)荷電流平方成正比,在 設(shè)備表面相關(guān)部位形成局部特征性熱 場分布。發(fā)熱功率和表面紅外熱像隨 負(fù)荷電流改變故障:各焊接接頭、引線連接、動靜觸頭、 閘刀口與觸片等處1、紅外熱像儀診斷設(shè)備故障類型

第78頁/共135頁母線紅外熱成像第79頁/共135頁(2)漏磁和渦流故障

原因:具有磁回路的高壓電氣設(shè)備,由于漏磁、絕緣破損,引起短路環(huán)流和鐵損增大,導(dǎo)致鐵制箱體渦流發(fā)熱或鐵芯局部過熱特點:以環(huán)流或渦流中心為最高溫度的過熱區(qū)

故障:發(fā)電機(jī)和電動機(jī)定子鐵芯過熱; 變壓器、電抗器、電壓互感器和電流互感器鐵芯片間短路; 變壓器和電抗器箱體渦流發(fā)熱等

第80頁/共135頁(3)設(shè)備內(nèi)部絕緣故障原因:高壓電氣設(shè)備的內(nèi)部絕緣由于密封不良,進(jìn)水受潮,絕緣介質(zhì)老化,介質(zhì)損耗增大,導(dǎo)致電氣絕緣性能下降,甚至局部放電或擊穿特征:設(shè)備整體性發(fā)熱,上高下低的熱場分布; 改變負(fù)荷的情況下外部紅外熱像無明顯變化

故障:

發(fā)電機(jī)定子主絕緣劣化、脫殼與擊穿;

變壓器套管或避雷器受潮; 高壓油斷路器受潮或油質(zhì)劣化等第81頁/共135頁

絕緣缺陷檢查第82頁/共135頁(4)電壓分布異常和泄漏電流增大故障

一些高壓電氣設(shè)備內(nèi)部故障本身并不會產(chǎn)生過熱,但故障可改變其正常運行時的電壓分布或泄漏電流,在設(shè)備外表面產(chǎn)生異常的特征性熱場分布

故障:避雷器第83頁/共135頁(5)油浸電氣設(shè)備缺油故障 油浸高壓電氣設(shè)備,因漏油而造成缺油或假油位。由于油面上下介質(zhì)熱物性參數(shù)差異較大、在設(shè)備外表可產(chǎn)生與油位對應(yīng)的明顯溫度梯度。故障:油斷路器、耦合電容器、電流互感器、電壓互 感器、變壓器套管與油枕等第84頁/共135頁變壓器套管檢查油位異常油位正常第85頁/共135頁(6)電動機(jī)和發(fā)電機(jī)故障 有問題的軸承引起鐵芯或繞組線圈的損壞,有毛病的碳刷損壞滑環(huán)和集流環(huán),進(jìn)而損壞繞組線圈,還可能引起驅(qū)動目標(biāo)的損壞。故障:

發(fā)電機(jī)、電動機(jī)軸承振動或潤滑冷卻油量不足; 電動機(jī)軸瓦接觸不良導(dǎo)致軸承溫度過高; 負(fù)荷不平衡; 繞組短路或開路;

碳刷、滑環(huán)和集流環(huán)、換向器發(fā)熱;絕緣狀態(tài)的劣化等第86頁/共135頁勵磁碳刷檢查第87頁/共135頁(7)鍋爐

火焰監(jiān)測(鍋爐爐膛滅火或燃燒不正常);耐火材料及保溫層破損;煙溫監(jiān)測,可及時發(fā)現(xiàn)鍋爐堵灰;爐管堵塞、結(jié)垢(例如水冷壁管子堵塞);熱氣泄漏;安全閥泄漏等第88頁/共135頁

煙道檢查爐墻檢查第89頁/共135頁火焰分析第90頁/共135頁(8)熱力系統(tǒng)破損及漏熱故障閥門或接頭泄漏;鍋爐及輸熱管道保溫效果差或破損;高溫省煤器或熱交換器內(nèi)側(cè)保溫材料劣化和損傷脫落;

煙囪內(nèi)壁破損;地下管道泄漏;冷凝器回流管堵塞、變窄;凝汽器泄漏等。第91頁/共135頁(9)其他故障儲煤堆自燃監(jiān)測與預(yù)報;電廠溫排水熱污染監(jiān)測;高壓絕緣子的檢零等第92頁/共135頁典型的設(shè)備紅外熱成像

第93頁/共135頁

變壓器過熱檢查第94頁/共135頁變電站的絕緣子和連接器檢查第95頁/共135頁第96頁/共135頁第97頁/共135頁第98頁/共135頁第99頁/共135頁第100頁/共135頁2、紅外測溫的診斷方法(1)表面溫度判斷法主要根據(jù)測得的設(shè)備表面溫度值,對照GB763的有關(guān)規(guī)定,可以確定一部分電流致熱設(shè)備的缺陷;對于溫度(或溫升)超高標(biāo)準(zhǔn)的不能正常工作的設(shè)備,可根據(jù)設(shè)備溫度超標(biāo)的程度、設(shè)備負(fù)荷的大小、設(shè)備的重要性及設(shè)備承受機(jī)械應(yīng)力的大小來確定設(shè)備缺陷的性質(zhì)。第101頁/共135頁(2)溫差判斷法 電流致熱型設(shè)備若發(fā)現(xiàn)設(shè)備的熱態(tài)異常,應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行準(zhǔn)確測量并計算相對溫差值,判斷設(shè)備的缺陷的程度;對于負(fù)荷小、溫升小,相對溫差大的設(shè)備,如果有條件改變負(fù)荷率,可增大負(fù)荷電流后進(jìn)行復(fù)測,以確定設(shè)備的缺陷性質(zhì)第102頁/共135頁(3)同類比較法在同一電氣回路中,當(dāng)三相電流對稱的設(shè)備,同時比較三相或兩相電流致熱型設(shè)備對應(yīng)部位的溫升值,來判斷設(shè)備是否正常,當(dāng)負(fù)荷電流不對稱時應(yīng)考慮負(fù)荷電流的影響。對于型號規(guī)范相同的電壓致熱設(shè)備,可根據(jù)它的溫升值的差異來判斷設(shè)備是否正常;同類設(shè)備同部位比較、上下節(jié)比較來判斷設(shè)備是否正常。電壓致熱型設(shè)備的缺陷宜用允許溫升或同類允許溫差判斷確定一般情況下,同類溫差超過允許溫升值30%時應(yīng)定為重大缺陷第103頁/共135頁(4)熱譜圖分析法根據(jù)同類設(shè)備熱譜圖的差異來判斷設(shè)備是否正常(5)檔案分析分析法分析同一設(shè)備在不同時期檢測數(shù)據(jù)(例如溫升、相對溫差和熱譜圖)找出設(shè)備致熱參數(shù)的變化趨勢和變化速率,以判斷設(shè)備是否正常第104頁/共135頁四、典型紅外裝置

1、紅外輻射測溫儀

紅外探測器接收目標(biāo)輻射并轉(zhuǎn)變成電信號

目標(biāo)顯示器光學(xué)系統(tǒng)紅外探測器微電機(jī)調(diào)制盤放大器第105頁/共135頁光機(jī)掃描熱像儀原理圖1—被測物體2—光學(xué)聚焦系統(tǒng)3—行掃描鏡4—幀掃描鏡5—紅外探測器6—信號處理器7—視頻顯示器第106頁/共135頁紅外熱像儀一般分為: 光機(jī)掃描熱像儀 焦平面陣列熱像儀 紅外熱電視

第107頁/共135頁(1)光機(jī)掃描熱像儀組成:光學(xué)聚焦系統(tǒng)、行掃描鏡、幀掃描鏡、紅外探測器、電子信號處理器和視頻顯示器紅外輻射——聚焦系統(tǒng)——行掃描鏡和幀掃描鏡——紅外探測器(液氮冷卻)——紅外探測器——轉(zhuǎn)變成電信號——可見圖像第108頁/共135頁(2)焦平面陣列熱像儀

沒有光機(jī)掃描系統(tǒng)

非制冷第109頁/共135頁(3)紅外熱電視(熱釋電攝像管成像裝置)組成:成像鏡頭,熱釋電攝像管、攝象機(jī)電路、顯示器和溫度標(biāo)定電路。紅外輻射——熱釋電攝像管(PEV)——熱圖像轉(zhuǎn)變成視頻信號

第110頁/共135頁泄漏監(jiān)測與診斷第111頁/共135頁一、泄漏分類

1、按泄漏物質(zhì)分:氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)2、按介質(zhì)泄漏量分:滲漏、滴漏、噴漏

3、按泄漏部位分:本體泄漏、密封泄漏

4、按泄漏介質(zhì)流向分:向外泄漏、向內(nèi)泄漏、內(nèi)部泄漏5、按泄漏發(fā)生頻率分:突發(fā)性、漸進(jìn)的

第112頁/共135頁根本原因——存在壓差1、材料失效腐蝕(晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕)磨損(流動受阻及方向改變處)裂紋2、密封失效制造質(zhì)量差、安裝不正確、密封件老化、被腐蝕、磨損3、人為因素麻痹疏忽、管理不善、違章操作二、泄漏原因第113頁/共135頁1、液壓法:容器內(nèi)充一定壓力的油或水2、皂泡法:容器內(nèi)充氣體,外壁或焊縫上涂抹肥皂液3、氣泡法:容器內(nèi)充入一定壓強(qiáng)的氣體后浸入水中4、氨顯色法:容器內(nèi)充二氧化碳,外部用氨氣指示5、超聲波檢漏法:接收超聲波檢查泄漏6、氦質(zhì)譜檢漏:氦通過漏孔被吸入質(zhì)譜室,根據(jù)氦離子流強(qiáng)度判斷被檢容器漏孔大小

7、紅外線檢漏法

二、檢漏方法第114頁/共135頁三、超聲波基本性質(zhì)

聲波(彈性波)——機(jī)械振動在彈性體中的傳播聲波振動傳播時,只有能量的傳輸而無質(zhì)量的傳遞波動中前進(jìn)的只是波,振動質(zhì)點并不隨波而移動,只是在自己的平衡位置附近振動超聲波(f>20kHz)超聲波檢測中,常用的頻率范圍為0.4—5MHz第115頁/共135頁

超聲波的基本波形第116頁/共135頁(1)聲速

——超聲波在介質(zhì)中傳輸?shù)乃俣燃唇橘|(zhì)的聲速,表示一秒鐘超聲波等相位面所通過的距離,與介質(zhì)的密度和彈性性質(zhì)有關(guān)。

超聲波傳播速度與介質(zhì)本身的溫度、彈性模量、密度、泊松比、硬度等特性相關(guān)。第117頁/共135頁

——超聲波在傳播過程中,其波束以某一擴(kuò)散角從聲源輻射出去(與聲源的直徑D、波長λ有關(guān))波束的半擴(kuò)散角θ越小,其指向特性越好聲源直徑一定時,頻率越高(波長越短),指向特性越好

超聲波束的指向性(2)指向特性

第118頁/共135頁(3)超聲波用于檢漏的原因漏孔產(chǎn)生空載超聲波超聲波具有指向性,可追尋出產(chǎn)生源位置;超聲波很容易作阻隔或遮蔽,容易確認(rèn)出產(chǎn)生源;噪音與超聲波頻率范圍不同,可使用于噪音環(huán)境;超聲波的變化可預(yù)知潛在的故障;超聲波儀器操作簡單第119頁/共135頁壓力/真空系統(tǒng)示意圖第120頁/共135頁超聲波檢漏儀原理圖功率放大外差調(diào)頻濾波器耳機(jī)放大A/D存儲顯示放大器傳感器真空泄漏部位超聲波檢漏儀探頭,將接收到的空載超聲波信號——換為人耳可聽見的聲波信號——由專用的耳機(jī)和儀器顯示

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