紅外測(cè)溫儀在電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘 要:紅外檢測(cè)技術(shù)是一種快速、容易并且十分有效的確定電氣設(shè)備故障的方法。利用紅外測(cè)溫儀對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備及變配電室進(jìn)行檢測(cè),查出了多處隱患,并得到了及時(shí)處理,保證了電氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
關(guān)鍵詞:紅外檢測(cè)技術(shù);紅外測(cè)溫儀;隱患;處理
1 引言
隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,我廠意識(shí)到設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)的重要性,為了做好設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)工作,我廠專門(mén)為各車間配備了紅外線檢測(cè)儀,自97年利用紅外線檢測(cè)儀測(cè)溫以來(lái),查出1000處發(fā)熱點(diǎn),并得到了及時(shí)處理,保證了電氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,為生產(chǎn)的順利進(jìn)行創(chuàng)造了有利的條件。
2 紅外檢測(cè)技術(shù)
2.1 紅外概念
任何一種物體,在穩(wěn)度-273℃以上,都會(huì)產(chǎn)生能量熱輻射。這種熱輻射以不同的電磁波形式組成,輻射的波長(zhǎng)也不同。實(shí)踐表明,當(dāng)物體穩(wěn)度在1000℃以下時(shí),物體輻射輻射故障大多數(shù)是不可見(jiàn)的紅外光,而能量也都集中在紅外區(qū)。所以可以利用非接觸探測(cè)紅外能量的辦法來(lái)近似描述物體表面的熱狀態(tài)。
這種輻射能與溫度的表面關(guān)系可用玻爾茲曼定律來(lái)描述:
即:E=∑σ0T4(Kcal)
T 極對(duì)溫度,
σ0 玻爾茲曼常數(shù)
E 能量
∑ 輻射率,與不同材料相關(guān)聯(lián)。
所以,物體輻射的能量不僅跟表面穩(wěn)度四次方成正比,而且也跟材料表面輻射率有很大關(guān)系。
2.2 電路熱點(diǎn)的概念
眾所周知,當(dāng)兩塊金屬連接在一起時(shí),畢竟不能理想地良好接觸,因此存在連接電阻R。由于熱、冷的影響(或斷、開(kāi)電),使金屬膨脹或收縮,時(shí)間一長(zhǎng),會(huì)導(dǎo)致連接松動(dòng)。這種松動(dòng)的連接,導(dǎo)致對(duì)電流的阻值增加,產(chǎn)生過(guò)量的熱量,導(dǎo)致功率損失。即Q=I2R
這種產(chǎn)生的熱,反過(guò)來(lái)又引起更大的阻力,進(jìn)一步減弱連接的有效性。就如同正反饋,連接電阻R進(jìn)一步導(dǎo)致電路阻值增加,直到最后連接失效。
例如,一個(gè)攜帶1000安培電流的接點(diǎn),通常只有微歐級(jí)的阻值,因此,僅產(chǎn)生幾度的功率損失。然而,如果阻值增加到1歐,功率損失將是1兆歐,足以熔化蒸發(fā)四周的物質(zhì),引起爆炸。
電氣連接的狀態(tài)可以很方便地由與環(huán)境溫度的溫差進(jìn)行標(biāo)定。如果導(dǎo)體良好連接,連接阻值極小,電流通過(guò)時(shí),不會(huì)有熱產(chǎn)生。然而,所有的連接都有一些熱產(chǎn)生。這些熱值的大小,也會(huì)隨電流大小而變,過(guò)多的熱(即溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)環(huán)境溫度)表示過(guò)大的電阻值,它往往是壞的連接、過(guò)電流或一些其它故障所引起。
通常情況下,接點(diǎn)所產(chǎn)生的熱由兩種方法轉(zhuǎn)化,一是傳到四周的空氣,二是輻射。因此。在電氣接點(diǎn)的傳遞上,也可用溫度的升高來(lái)表示:
輻射能量 Q≈h(T-Ta) ≈I2R/2
h—常數(shù), I—流過(guò)的電流值 T—輻射表面溫度,R—電阻值 Ta—環(huán)境溫度
2.3 紅外熱點(diǎn)的非接觸測(cè)量方法
電路連接點(diǎn)溫度的測(cè)量有兩種方法:一是測(cè)量它的絕對(duì)溫度值T,二是測(cè)量它的相對(duì)溫度值△T。
在用紅外測(cè)溫儀測(cè)溫時(shí),要根據(jù)實(shí)際情況選擇儀表的視場(chǎng)角和被測(cè)材料的紅外發(fā)射率。如果選擇的發(fā)射率、視場(chǎng)角不合適,就會(huì)導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。比如測(cè)量同一材料溫度時(shí),0.9設(shè)定的發(fā)射率,測(cè)得溫度85℃,但用0.6發(fā)射率時(shí),溫度卻變?yōu)?8℃,相差達(dá)7℃。在實(shí)際測(cè)量中,選擇材料的發(fā)射率有3種方法:一是經(jīng)驗(yàn)法,即一般黑的、油漆的、氧化、發(fā)暗的表面,其發(fā)射率一般可設(shè)定為0.95。而且不論材料基材是什么,尤其在電力系統(tǒng)中,氧化接點(diǎn)常常為測(cè)量點(diǎn),其發(fā)射率在0.9~0.95之間。第二是實(shí)驗(yàn)法:即在被測(cè)材料表面涂黑或貼電工黑膠布,隨后用0.9~0.95輻射率測(cè)量其溫度,這時(shí)溫度為正確值,而后再測(cè)量沒(méi)有涂黑的部分,同時(shí)不斷調(diào)節(jié)儀器的輻射率,使得此時(shí)顯示的溫度與涂黑時(shí)測(cè)得相同,這時(shí)的輻射率即為該被測(cè)體的真實(shí)輻射率;第三,非金屬材料的輻射率一般在0.9左右,實(shí)際測(cè)量時(shí)也可參考下表查閱真實(shí)的輻射率值。
另外測(cè)量不準(zhǔn)的一個(gè)原因是測(cè)量距離。一般都跟儀器的視場(chǎng)角、被測(cè)溫物體表面積相關(guān)。被測(cè)面越大,測(cè)量距離可以越遠(yuǎn)。應(yīng)保證被測(cè)表面充滿視場(chǎng)角,即:
L≤S×θ L------被測(cè)距離,θ-------視場(chǎng)角
舉例如下,儀表視場(chǎng)角50:1,被測(cè)物體表面直徑φ30mm,則測(cè)試距離必須小于L≤30×50=1500mm,超出這個(gè)距離,會(huì)導(dǎo)致測(cè)不準(zhǔn),而且距離越遠(yuǎn),溫度越不準(zhǔn)。其原因就是,儀器固有的視場(chǎng)角已超出了被測(cè)物體表面尺寸,這樣把物體四周的空氣溫度也平均進(jìn)去,造成測(cè)量不準(zhǔn)。如圖所示:
L:測(cè)量距離 S:被測(cè)體表面直徑 θ:儀表固有視場(chǎng)角
因此,在測(cè)量物體溫度時(shí),應(yīng)盡可能靠近被測(cè)物體。并確保視場(chǎng)角在物體表面上。這里需要指出的是,一般儀表視場(chǎng)角越大,如180:1,120:1等其價(jià)格也越高,在同等測(cè)量物下,可正確測(cè)量的間距也越大。
電氣溫度具體標(biāo)準(zhǔn)如下:
在工廠實(shí)際操作中,一般認(rèn)為:t≤60℃~80℃注意,>80℃需盡快處理。
3 紅外測(cè)溫儀在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用
3.1 電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要性
我廠通過(guò)應(yīng)用紅外測(cè)溫儀,查出了多處隱患。過(guò)去,對(duì)變配電室的監(jiān)測(cè),靠眼睛、鼻子去判斷故障,經(jīng)常因發(fā)現(xiàn)隱患太遲而造成配電室放炮事故發(fā)生。如今,通過(guò)利用紅外測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)溫,已經(jīng)消除了多起隱患?,F(xiàn)在,變配電室每年事故已趨于零,在變配電室很難查出發(fā)熱點(diǎn)。充分說(shuō)明了電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要性。
3.2 紅外測(cè)溫儀監(jiān)測(cè)的隱患事例分析及處理
3.3.1 對(duì)變配電室的監(jiān)測(cè)
(1)對(duì)變配電室的監(jiān)測(cè)
2000年10月21日,六車間點(diǎn)檢員發(fā)現(xiàn)BD-26A配電室Ⅰ段進(jìn)線隔刀中相刀口發(fā)熱260℃,立即向車間值班室匯報(bào),經(jīng)值班室快速協(xié)調(diào),采取緊急措施,將母線所帶設(shè)備能接臨時(shí)線的盡量接臨時(shí)線,將可以短時(shí)不開(kāi)的設(shè)備停下來(lái),待母線沒(méi)有負(fù)荷后,將Ⅰ段隔刀拉開(kāi),由于刀口發(fā)熱比較嚴(yán)重,及時(shí)更換了隔刀,使生產(chǎn)損失降低到最低。如果當(dāng)時(shí)沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)刀口發(fā)熱,很可能造成弧光短路,引起上一級(jí)配電室Ⅰ段母線開(kāi)關(guān)跳閘,造成大面積停電,使事故影響面擴(kuò)大,嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常組織。
2001年8月18日,種分車間點(diǎn)檢員發(fā)現(xiàn)BD-27B1#變高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)黃相觸頭發(fā)熱280℃,立即匯報(bào)車間值班室,值班室馬上通知電工班進(jìn)行處理,電工班聯(lián)系電調(diào),將BD-27B配電室Ⅰ、Ⅱ段母聯(lián)開(kāi)關(guān)合上,拉開(kāi)Ⅰ段進(jìn)線隔刀,拉開(kāi)1#變負(fù)荷開(kāi)關(guān),電調(diào)通知六配將1#變(6612)饋出線開(kāi)關(guān)退出,做好安全措施后,對(duì)負(fù)荷開(kāi)關(guān)觸頭進(jìn)行了徹底處理。如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí),很可能引起短路,造成上一級(jí)保護(hù)跳閘,嚴(yán)重影響生產(chǎn)。
(2)對(duì)電機(jī)電纜的監(jiān)測(cè)
2001年10月9日,種分車間點(diǎn)檢員發(fā)現(xiàn)Ⅰ-5#種分槽電機(jī)接線盒電纜中相發(fā)熱110℃,立即匯報(bào)值班室,經(jīng)值班室協(xié)調(diào),對(duì)5#種分槽進(jìn)行隔槽,待放完料后,停下電機(jī),打開(kāi)電機(jī)接線盒,發(fā)現(xiàn)接線板已碳化,隨即更換了接線板。如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí),電機(jī)接線盒會(huì)放炮,造成種分槽沉槽事故發(fā)生,嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
2002年3月10日,九車間點(diǎn)檢員發(fā)現(xiàn)2#真空泵真空斷路器下端高壓黃相螺絲處發(fā)熱99℃,聯(lián)系值班室,馬上開(kāi)備用泵(3#真空泵),將2#真空泵停下來(lái),對(duì)發(fā)熱點(diǎn)進(jìn)行了處理,保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
2001年8月10日,九車間點(diǎn)檢員發(fā)現(xiàn)2#排風(fēng)機(jī)電機(jī)接線盒一相電纜溫度85℃,立即聯(lián)系值班室,經(jīng)值班室協(xié)調(diào),將2#排風(fēng)機(jī)停下來(lái),打開(kāi)接線盒,發(fā)現(xiàn)該相線鼻子發(fā)黑,接線板出現(xiàn)了碳化痕跡,電工進(jìn)行了及時(shí)處理,避免了一起事故發(fā)生。
以上略舉了一些實(shí)例,實(shí)際工作中監(jiān)測(cè)到類似的隱患很多,再此不再累訴。
3 結(jié)語(yǔ)
要想使設(shè)備達(dá)到預(yù)知維修的目的,必須學(xué)會(huì)用科學(xué)的手段處理問(wèn)題。只要我們善于借助先進(jìn)的科學(xué)儀器,在實(shí)際工作中,就能及早發(fā)現(xiàn)事故的隱患,找出問(wèn)題的癥結(jié),并能快速地處理,為生產(chǎn)的順利進(jìn)行創(chuàng)造有利的條件。
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