艦船電氣設(shè)備熱監(jiān)控技術(shù)研究范文

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摘要

紅外測溫技術(shù)是一種非接觸、被動式的設(shè)備診斷技術(shù)，對于帶電運行的高、低壓電氣設(shè)備來說，能夠在不停電的狀態(tài)下進行遠(yuǎn)距離故障診斷，將其運用于艦船電氣設(shè)備的監(jiān)控之中，具有極其重要的意義。

關(guān)鍵詞

艦船；紅外測溫；熱監(jiān)控

1引言

艦船電氣設(shè)備的可靠程度直接影響到艦船的安全性和行動力。對于電氣設(shè)備來說，大部分事故隱患都會出現(xiàn)異常發(fā)熱現(xiàn)象，如軸系摩擦發(fā)熱、電機過載發(fā)熱、電氣連接點處由于接觸不良引起的發(fā)熱等等。這些潛在的熱故障會隨著連續(xù)工作時間的增加而積累甚至爆發(fā)，導(dǎo)致機器燒毀、連接點燒斷等惡性事故，或引起電路繼電保護裝置動作，使船上設(shè)備無法正常工作。對于正在執(zhí)行任務(wù)的艦船來講，這是非常危險的。因此，加大對艦船電氣設(shè)備的監(jiān)控保護研究并研制相應(yīng)的監(jiān)控裝置，具有極其重要的意義。

2常見的艦船電氣設(shè)備故障分類

常見的艦船電氣設(shè)備故障可分為如下三類：1）電機類熱故障所有電機都有一個正常的熱圖像和一個最高運行溫度。此溫度常常標(biāo)在電機的銘牌上，一般都高于周圍的空氣溫度，單位攝氏度（℃）。用紅外監(jiān)視系統(tǒng)就可以確定諸如空氣流通不好、局部漏電、電壓不穩(wěn)、軸承損壞、絕緣不良、定子和轉(zhuǎn)子有損壞等情況。當(dāng)聯(lián)軸節(jié)與電機聯(lián)用時，不正常的熱圖像就可以確認(rèn)它們之間調(diào)整不良。電機和發(fā)電機的設(shè)計公差是精密的，只有在適當(dāng)?shù)倪\行條件下才能維持這一精密配合。這些條件包括已給定的溫度標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)這些標(biāo)準(zhǔn)被超過時，無論機械上的還是電器上的反應(yīng)都能縮短設(shè)備的壽命，甚至能導(dǎo)致災(zāi)難性的故障。在溫度升高時，電絕緣材料會失去它們的絕緣性能是眾所周知的事實。一般說來，溫度每升高10℃，絕緣性能就降低50％。當(dāng)電機溫度降到正常溫度時，絕緣材料的性能通常會恢復(fù)到原有水平。另一方面，當(dāng)溫度超過允許運行溫度時，其絕緣壽命就降低50％。這是在超過最高設(shè)計溫度情況下運行僅幾個小時就會發(fā)生的不可逆轉(zhuǎn)的結(jié)果。當(dāng)通過測量電機外殼的溫度來預(yù)測電機的絕緣溫度時，應(yīng)該考慮到，電機內(nèi)部的絕緣溫度至少要比所測得的外部溫度高20℃。運行溫度的升高不但影響電機內(nèi)的絕緣材料，而且對軸承所用潤滑劑也有不利影響。當(dāng)溫度升高時，潤滑劑的粘度降低，這會導(dǎo)致軸承過早損壞。由于不良潤滑會增加摩擦力，電機軸承附近區(qū)域的溫度也將升高。2）泵及液壓系統(tǒng)熱故障導(dǎo)致泵及液壓系統(tǒng)出現(xiàn)異常升溫的原因主要有以下幾點：（1）裝配不良；（2）油液質(zhì)量差；（3）管路故障；（4）受外界條件影響；（5）內(nèi)部泄漏大，容積效率過低而發(fā)熱；（6）摩擦或轉(zhuǎn)動部件因潤滑不良或卡阻導(dǎo)致異常發(fā)熱。3）其它電氣設(shè)備的熱故障如連接頭或觸點因腐蝕、氧化、磨損等導(dǎo)致的接觸不良故障，線圈局部短路故障，因潮濕、鹽霧或其他原因?qū)е碌慕^緣降低故障等。

3測溫技術(shù)的種類

熱監(jiān)控技術(shù)的核心在于測溫技術(shù)。溫度測量技術(shù)按測溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。通常來說接觸式測溫儀器比較簡單、可靠，測量精度較高；但因測溫元件與被測介質(zhì)需要進行充分的熱交換，一般需要一定的時間才能達(dá)到熱平衡，所以存在測溫的延遲現(xiàn)象，同時受耐高溫材料的限制，不能應(yīng)用于很高的溫度測量。非接觸式儀表測溫是通過熱輻射原理來測量溫度的，測溫元件不需與被測介質(zhì)接觸，測溫范圍廣，不受測溫上限的限制，也不會破壞被測物體的溫度場，反應(yīng)速度一般也比較快；但受到物體的發(fā)射率、測量距離、煙塵和水氣等外界因素的影響，其測量誤差較大。

4紅外測溫的特點

紅外測溫技術(shù)是一種非接觸、被動式的設(shè)備診斷技術(shù)，對于帶電運行的高、低壓電氣設(shè)備來說，能夠在不停電的狀態(tài)下進行遠(yuǎn)距離故障診斷，同時，由于紅外測溫是被動接收物體發(fā)出的紅外線而不是對設(shè)備外加紅外源，因而不會對運行中的設(shè)備造成其它損害和負(fù)面影響。紅外輻射測溫具有以下優(yōu)點：1）不需要接觸被測介質(zhì)，不會擾亂目標(biāo)溫度場，延長儀表壽命和可靠性；2）測溫速度快，能檢測目標(biāo)溫度迅速變化過程，能測量運動物體的溫度；3）便于實現(xiàn)自動測量、記錄、控制溫度，實現(xiàn)溫度值遠(yuǎn)距離傳輸和處理；4）測溫范圍廣，上限不受限制，下限可至－170℃；5）測量距離可遠(yuǎn)可近，近者可測數(shù)厘米，遠(yuǎn)者可達(dá)近百公里；6）可測量小面積目標(biāo)，目前可測出直徑小于7．5μm的目標(biāo)溫度。從以上優(yōu)點可以看出，紅外測溫技術(shù)能夠較好地滿足電氣系統(tǒng)的測溫要求。

5電氣類設(shè)備紅外診斷技術(shù)效益

隨著現(xiàn)代紅外技術(shù)不斷成熟和日臻完善，利用紅外檢測的遠(yuǎn)距離、不接觸、準(zhǔn)確、實時、快速等優(yōu)點發(fā)展起來的電氣設(shè)備狀態(tài)紅外監(jiān)測技術(shù)，由于在不停電、不取樣、不解體的情況下能快速實時地在線監(jiān)測和診斷電氣設(shè)備的大多數(shù)故障，所以倍受國內(nèi)外電力行業(yè)的重視，并得到快速發(fā)展，它的普及與應(yīng)用己逐步成為確保電氣設(shè)備正常運行而采取的一種重要技術(shù)手段，主要在于以下幾方面優(yōu)勢：1）在促進電氣安全中的突出作用傳統(tǒng)的預(yù)防性維修體制對于那些突發(fā)性的異常故障，以及設(shè)備處于極端運行條件下才暴露出來的缺陷無能為力，而紅外診斷技術(shù)對運行中的設(shè)備進行非接觸在線檢測，及時發(fā)現(xiàn)故障和隱患，避免災(zāi)難性事故，在確保電氣安全、改善維修體制和提高設(shè)備運行可靠性等方面具有十分重要的意義。2）填補現(xiàn)有檢測方法對各種故障的檢測真空紅外診斷技術(shù)在電氣設(shè)備的故障檢測中獨具特色，不可替代，并不止于它較其它檢測方法具有無與倫比的優(yōu)越性，而在于它能夠發(fā)現(xiàn)其它檢測方法難以甚至是根本無法發(fā)現(xiàn)的某些特殊性故障或缺陷。譬如，設(shè)備缺油、漏磁致熱、散熱管油路阻塞以及大量超高壓線路接頭的普查等，無論是常規(guī)的預(yù)防性試驗方法，或是在線監(jiān)測新技術(shù)都無能為力。因此，紅外診斷方法是電氣設(shè)備預(yù)防性試驗必要的有益補充，是開展?fàn)顟B(tài)維修必不可少的重要保證。3）實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益雙贏根據(jù)美國有關(guān)應(yīng)用部門不完全統(tǒng)計，利用紅外技術(shù)檢測電力設(shè)備的投入產(chǎn)出比達(dá)到1∶19以上。紅外診斷技術(shù)業(yè)已成為電力設(shè)備監(jiān)測、普查、及時發(fā)現(xiàn)隱患，杜絕惡性突發(fā)性設(shè)備事故的一種行之有效的手段。設(shè)備不需停運，即可捕捉電氣設(shè)備和熱力設(shè)備的潛伏故障，防患于未然，從根本上確保系統(tǒng)的安全可靠，徹底消除“安全瓶頸”，最大限度地滿足系統(tǒng)運行要求，并降低運行成本，使經(jīng)濟效益和社會綜合效益實現(xiàn)雙贏。

6艦船電氣設(shè)備紅外診斷意義

艦船電氣設(shè)備出現(xiàn)故障之后，若不及時診斷和排除，則這些故障將逐漸演變發(fā)展，最終惡化而形成事故或設(shè)備損壞甚至報廢。從目前大量的事故統(tǒng)計和調(diào)查分析來看，電氣設(shè)備多數(shù)故障都是逐步發(fā)生和發(fā)展的，并經(jīng)過一段時間的惡性循環(huán)后，才釀成重大損失的事故。設(shè)備帶故障運行，將造成各方面性能的劣化，利用紅外診斷技術(shù)對艦船電氣設(shè)備的運行狀態(tài)進行在線監(jiān)測和故障診斷，使設(shè)備從傳統(tǒng)的預(yù)防性檢修提高到預(yù)知性狀態(tài)檢修，對提高設(shè)備運行可靠性與有效度，提高系統(tǒng)運行經(jīng)濟效益，降低維修成本，都有很重要的意義。由于電氣設(shè)備的可靠程度直接影響到艦船的安全性和行動力，因此，對其運行狀態(tài)的監(jiān)測、故障診斷和及時維修應(yīng)當(dāng)受到高度重視。

7結(jié)語

紅外檢測與診斷技術(shù)是傳統(tǒng)檢測維修方法的重要補充，其檢測過程簡單，結(jié)果判斷明了，快速直觀，安全可靠，對于艦船電氣設(shè)備來講，其不僅可以檢測和診斷出大量的內(nèi)部、外部缺陷，尤其還可以診斷許多常規(guī)試驗方法不便于或無法檢測的故障。由于艦船舵機艙設(shè)備擁擠，可以考慮將一些主要電氣設(shè)備納入了監(jiān)測范圍的同時，將熱監(jiān)控裝置與手持式或便攜式紅外檢測儀器配合使用，利用便攜儀器對其它一些輔助設(shè)備進行定期檢測，從而最大程度地保證艦船電氣系統(tǒng)的工作可靠性。

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作者：石磊 陳瑜 單位：海軍駐武漢七一九所軍代室