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淺談紅外熱成像技術(shù)在鋼鐵石化電力等工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
紅外熱成像技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的應(yīng)用
熱像儀在工業(yè)上的應(yīng)用主要是檢測工業(yè)設(shè)備、監(jiān)查運(yùn)行故障及控制產(chǎn)品質(zhì)量。檢測人員利用熱像儀顯示被查目標(biāo)的熱像和提供表面熱分布的信息，找出即將發(fā)生和已發(fā)生的故障及其位置，以便及時采取措施予以消除。
（1）鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用
熱像儀可用于從冶煉到軋鋼的各個環(huán)節(jié)。具體應(yīng)用實(shí)例列舉如下：
① 大型高爐料面的測定：現(xiàn)代煉鐵高爐要求爐內(nèi)加入的原料分布均勻，從爐頂面溫度的分布可以測定原料的分布均勻性。日本曾使用熱像儀透過安裝有高爐頂部爐殼的硅玻璃口測定爐內(nèi)料面溫度，進(jìn)行圖像處理后再由計算機(jī)控制給料設(shè)備的動作，調(diào)整原料流量，使?fàn)t料分布合理，起到降低焦比的作用。
② 熱風(fēng)爐的破損診斷和檢修：熱風(fēng)爐的爐襯在生產(chǎn)中容易被燒壞，但因爐子是封閉的，燒損位置不易發(fā)現(xiàn)。上海梅山鋼鐵公司應(yīng)用熱像儀診斷爐子破損位置，及時進(jìn)行檢修，大大延長了熱風(fēng)爐的使用壽命。
③ 高爐殘鐵口位置的確定：高爐大修之前，需要在爐子上開口把爐內(nèi)殘鐵排盡。以往憑經(jīng)驗(yàn)確定開口位置，往往不準(zhǔn)確，造成殘鐵排不盡，給拆爐工作帶為困難。本溪鋼鐵公司5號高爐大修時，用AGA481熱像儀對爐殼測溫，在死鐵層下測拐點(diǎn)，只用了25min,就確定殘鐵水的下表面位置和開口位置，開口后殘鐵全部排盡。
④ 鋼錠溫度的測定：煉鋼廠澆注的鋼錠，在入均熱爐前的溫度很重要。寶山鋼鐵總廠應(yīng)用熱像儀對入爐前的鋼錠進(jìn)行表面溫度測定，使均熱爐對鋼錠加熱達(dá)到最佳化，并且節(jié)省了煤氣用量。
⑤ 連鑄板坯溫度的測定：在連鑄機(jī)中板坯的拉制與冷卻水量及拉坯速度有一定關(guān)系，研究這一定量關(guān)系對板坯的產(chǎn)量、質(zhì)量及連鑄機(jī)的安全生產(chǎn)極為重要。武鋼用AGA780熱像儀對鑄坯在不同冷卻水量和不同拉坯速度下的溫度進(jìn)行設(shè)定，取得了大量數(shù)據(jù)，從而制定出與鑄坯溫度相適應(yīng)的生產(chǎn)工藝規(guī)則，使連鑄機(jī)能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
⑥ 鋼鐵模溫度的測量：為了改進(jìn)鋼錠模的使用壽命，減少消耗，需測定錠模熱態(tài)工作狀態(tài)下表面溫度場的變化規(guī)律。武鋼、鞍鋼和大連工學(xué)院聯(lián)合測定了鋼鐵模從澆注到脫模之間表面溫度場的變化情況，獲得了該溫度場的變化規(guī)律、錠模的最高溫度及其位置和持續(xù)時間等數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)成功地設(shè)計出了高質(zhì)量的鋼鐵模。
⑦ 出爐板坯溫度的測定與控制：從加熱爐出來的待軋板坯，要求溫度分布均勻。鞍鋼中板廠用6T61熱像儀測定了出爐板坯的溫度，發(fā)現(xiàn)爐寬方向溫度不均勻，還發(fā)現(xiàn)板坯出現(xiàn)“黑印”，據(jù)此，分析了原因，采取了相應(yīng)措施，消除了這些問題，從而保證了板材質(zhì)量。
⑧ 熱軋輥表面溫度的測定：熱軋輥長期在高溫下工作，容易產(chǎn)生熱疲勞裂紋，這與輥表面溫度分布及變化的規(guī)律有關(guān)。武鋼用6T61熱像儀測量，發(fā)現(xiàn)軋輥表面溫度分布不均勻，這與生產(chǎn)中軋輥冷卻水分布不均、鋼坯溫度不均等因素有關(guān)，因此采取相應(yīng)措施，從而減少或消除了熱裂紋。
（2）在石化工業(yè)中的應(yīng)用
石油化工生產(chǎn)中的許多重要設(shè)備是在高溫高壓狀況下工作的，潛伏著一些易燃、易爆危險，要求對生產(chǎn)過程進(jìn)行嚴(yán)格的在線監(jiān)測，及時消除隱患。使用熱像儀能檢測產(chǎn)品傳送和管道、耐火及絕熱材料、各種反應(yīng)爐的腐蝕、破裂、減薄、堵塞以及泄漏等有關(guān)信息，可快速而準(zhǔn)確地得到設(shè)備和材料表面二維溫度分布。煉油廠用熱像儀檢測催化裂化裝置、反應(yīng)堆尾氣設(shè)備和熔爐、安全閥與凝氣閥的泄漏、地下管道的漏失等，能早期迅速準(zhǔn)確地找出熱漏點(diǎn)。對爐身、燃?xì)夂团艍m管道、反應(yīng)堆槽以及轉(zhuǎn)移線路中耐火材料的損耗、裂縫和磨損等情況進(jìn)行檢查，對防止事故發(fā)生和減少能耗十分有效。
① 對裂解分餾塔底積焦的檢測：裂解分餾塔底積焦是影響尤里卡裝置長周期運(yùn)行的關(guān)鍵。采用熱像儀測量塔底積焦時外壁熱像特征可判定塔內(nèi)各處積焦程度，并根據(jù)結(jié)果指導(dǎo)工藝操調(diào)、確定最佳運(yùn)行方案。實(shí)踐表明，該檢測方法與工藝結(jié)合后，裂解分餾的運(yùn)行周期由原來的平均30天延長至268天，獲得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
② 評估醋酸乙醛裝置襯里損壞狀況：石化設(shè)備中，醋酸乙醛裝置的關(guān)鍵設(shè)備（催化再生器、反應(yīng)器和除沫器等）內(nèi)部有多層襯里材料。利用熱像儀檢測其外壁溫度場，再結(jié)合傳熱學(xué)理論計算其內(nèi)部保溫層厚度，可了解裝置運(yùn)行情況下的襯里損傷程度，從而為制定檢修方案提供參考。
③ 檢測裂解爐爐管局部“熱斑”：裂解爐是乙烯生產(chǎn)的心臟，爐管內(nèi)結(jié)焦形成爐管熱斑將嚴(yán)重影響其使用壽命。利用紅外熱像儀能過窺視孔對爐內(nèi)爐管測試，可得到熱斑的熱像特征，為維修爐管的實(shí)施方案提供依據(jù)。
④ 對催化裂化裝置的檢測：催化裂化裝置是煤油廠中的重要裝置。它的核心裝置（催化再生器和沉降器）在生產(chǎn)運(yùn)行中襯里狀況的好壞直接關(guān)系著筒壁的安全，因此需隨時進(jìn)行檢測和診斷。用熱像儀對它們進(jìn)行定期的壁溫檢測，分析襯里狀況和可能發(fā)生的故障部位及程度大小、發(fā)展趨勢，并將結(jié)果及時提供給廠方，為廠方實(shí)施檢修提供依據(jù)。
⑤ 對熱力管線外壁溫度的測量：蒸汽熱力管線在煉油廠縱橫交錯，分布繁多，管線外壁保溫層材料在生產(chǎn)過程中會逐漸破損、掉落，管線外壁溫度隨時升高，造成大量熱損失。茂名石油工業(yè)公司煉油廠應(yīng)用進(jìn)口熱像儀對蒸汽鍋爐至一催化、二蒸餾、低壓蒸汽的熱力管線進(jìn)行了管線外壁溫度掃描測量，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，計算熱力管線的外壁熱損失情況。由于提供的溫度分析數(shù)據(jù)十分準(zhǔn)確，有關(guān)部門據(jù)此迅速更換了保溫材料。經(jīng)運(yùn)行一段時間后再對外壁溫度跟蹤掃描，發(fā)現(xiàn)熱損失大大減小，取得了較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
（3）在電力工業(yè)中的應(yīng)用
在電力系統(tǒng)中，電氣事故大都不是一下子發(fā)生的，其間有一個變化過程。由于電氣元部件逐漸出現(xiàn)松動、破裂、銹蝕等造成接觸電阻增加，致使電氣元部件溫度升高，出現(xiàn)熱異?，F(xiàn)象。采用熱像儀直接觀察和測量就可發(fā)現(xiàn)這些異?，F(xiàn)象，掌握潛存故障的位置和嚴(yán)重程度，根據(jù)需要，安排維修，消除隱患，所以熱像儀是發(fā)電廠、輸變電網(wǎng)以及用電工廠的一種有效檢測儀器。
熱像儀在電力系統(tǒng)中的主要檢測目標(biāo)是發(fā)電機(jī)組裝置、輸電線路接頭、絕緣部件、變電所設(shè)備、變壓器繞組及油冷系統(tǒng)、高壓線路的保險絲電路、閘刀開關(guān)、斷路開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)和終端裝置、電路分配調(diào)度中心、控制臺及照明配電盤等。特別是，定期用機(jī)載或車載熱像儀檢測輸變電網(wǎng)，能早期發(fā)現(xiàn)隱患或迅速診斷出事地點(diǎn)，可大大減少經(jīng)濟(jì)損失。
① 用裝有熱像儀的直升飛機(jī)巡查高壓線路：輸電線故障的檢測對于輸電線路的安全運(yùn)行十分重要。歷來采取人工沿途巡視、登塔探測的方法進(jìn)行檢測，勞動強(qiáng)度大，檢測效率低。采用機(jī)載熱像儀巡線檢測是檢測技術(shù)的革新。西安熱工所和河南電科所曾在直升飛機(jī)上用熱像儀分別對220KV、330KV和500KV的輸電導(dǎo)線接頭和引流線夾的熱致故障進(jìn)行巡查，結(jié)果表明，熱像儀可以監(jiān)測溫升僅有2℃的不良接頭，并可用于劣質(zhì)瓷瓶檢測。在國外，英國早在1969年就用直升飛機(jī)查線，加拿大已將直升飛機(jī)巡線作為常規(guī)項目。
② 對發(fā)電機(jī)定子的檢測：在發(fā)電機(jī)內(nèi)部，往往由于絕緣或生產(chǎn)過程的其它原因引起絕緣損壞，使定子活動鋼片接通，而在電機(jī)工作時，這些接通的地方就易形成過熱點(diǎn)。用熱像儀觀察定子表面的熱場，就能確定鐵心缺陷形狀和精確位置檢測過程中，一般是根據(jù)熱圖的相對灰度、缺陷部分的形狀和灰度隨時間的變化過程等來評價缺陷的性質(zhì)。此外，根據(jù)定子的熱圖還可檢查發(fā)電機(jī)定子的安裝質(zhì)量，并可為層間絕緣老化過程提供診斷。
信息來源：m.kk-medicalproducts.com 信息整理：拓普電氣生技部
熱像儀在工業(yè)上的應(yīng)用主要是檢測工業(yè)設(shè)備、監(jiān)查運(yùn)行故障及控制產(chǎn)品質(zhì)量。檢測人員利用熱像儀顯示被查目標(biāo)的熱像和提供表面熱分布的信息，找出即將發(fā)生和已發(fā)生的故障及其位置，以便及時采取措施予以消除。
（1）鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用
熱像儀可用于從冶煉到軋鋼的各個環(huán)節(jié)。具體應(yīng)用實(shí)例列舉如下：
① 大型高爐料面的測定：現(xiàn)代煉鐵高爐要求爐內(nèi)加入的原料分布均勻，從爐頂面溫度的分布可以測定原料的分布均勻性。日本曾使用熱像儀透過安裝有高爐頂部爐殼的硅玻璃口測定爐內(nèi)料面溫度，進(jìn)行圖像處理后再由計算機(jī)控制給料設(shè)備的動作，調(diào)整原料流量，使?fàn)t料分布合理，起到降低焦比的作用。
② 熱風(fēng)爐的破損診斷和檢修：熱風(fēng)爐的爐襯在生產(chǎn)中容易被燒壞，但因爐子是封閉的，燒損位置不易發(fā)現(xiàn)。上海梅山鋼鐵公司應(yīng)用熱像儀診斷爐子破損位置，及時進(jìn)行檢修，大大延長了熱風(fēng)爐的使用壽命。
③ 高爐殘鐵口位置的確定：高爐大修之前，需要在爐子上開口把爐內(nèi)殘鐵排盡。以往憑經(jīng)驗(yàn)確定開口位置，往往不準(zhǔn)確，造成殘鐵排不盡，給拆爐工作帶為困難。本溪鋼鐵公司5號高爐大修時，用AGA481熱像儀對爐殼測溫，在死鐵層下測拐點(diǎn)，只用了25min,就確定殘鐵水的下表面位置和開口位置，開口后殘鐵全部排盡。
④ 鋼錠溫度的測定：煉鋼廠澆注的鋼錠，在入均熱爐前的溫度很重要。寶山鋼鐵總廠應(yīng)用熱像儀對入爐前的鋼錠進(jìn)行表面溫度測定，使均熱爐對鋼錠加熱達(dá)到最佳化，并且節(jié)省了煤氣用量。
⑤ 連鑄板坯溫度的測定：在連鑄機(jī)中板坯的拉制與冷卻水量及拉坯速度有一定關(guān)系，研究這一定量關(guān)系對板坯的產(chǎn)量、質(zhì)量及連鑄機(jī)的安全生產(chǎn)極為重要。武鋼用AGA780熱像儀對鑄坯在不同冷卻水量和不同拉坯速度下的溫度進(jìn)行設(shè)定，取得了大量數(shù)據(jù)，從而制定出與鑄坯溫度相適應(yīng)的生產(chǎn)工藝規(guī)則，使連鑄機(jī)能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
⑥ 鋼鐵模溫度的測量：為了改進(jìn)鋼錠模的使用壽命，減少消耗，需測定錠模熱態(tài)工作狀態(tài)下表面溫度場的變化規(guī)律。武鋼、鞍鋼和大連工學(xué)院聯(lián)合測定了鋼鐵模從澆注到脫模之間表面溫度場的變化情況，獲得了該溫度場的變化規(guī)律、錠模的最高溫度及其位置和持續(xù)時間等數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)成功地設(shè)計出了高質(zhì)量的鋼鐵模。
⑦ 出爐板坯溫度的測定與控制：從加熱爐出來的待軋板坯，要求溫度分布均勻。鞍鋼中板廠用6T61熱像儀測定了出爐板坯的溫度，發(fā)現(xiàn)爐寬方向溫度不均勻，還發(fā)現(xiàn)板坯出現(xiàn)“黑印”，據(jù)此，分析了原因，采取了相應(yīng)措施，消除了這些問題，從而保證了板材質(zhì)量。
⑧ 熱軋輥表面溫度的測定：熱軋輥長期在高溫下工作，容易產(chǎn)生熱疲勞裂紋，這與輥表面溫度分布及變化的規(guī)律有關(guān)。武鋼用6T61熱像儀測量，發(fā)現(xiàn)軋輥表面溫度分布不均勻，這與生產(chǎn)中軋輥冷卻水分布不均、鋼坯溫度不均等因素有關(guān)，因此采取相應(yīng)措施，從而減少或消除了熱裂紋。
（2）在石化工業(yè)中的應(yīng)用
石油化工生產(chǎn)中的許多重要設(shè)備是在高溫高壓狀況下工作的，潛伏著一些易燃、易爆危險，要求對生產(chǎn)過程進(jìn)行嚴(yán)格的在線監(jiān)測，及時消除隱患。使用熱像儀能檢測產(chǎn)品傳送和管道、耐火及絕熱材料、各種反應(yīng)爐的腐蝕、破裂、減薄、堵塞以及泄漏等有關(guān)信息，可快速而準(zhǔn)確地得到設(shè)備和材料表面二維溫度分布。煉油廠用熱像儀檢測催化裂化裝置、反應(yīng)堆尾氣設(shè)備和熔爐、安全閥與凝氣閥的泄漏、地下管道的漏失等，能早期迅速準(zhǔn)確地找出熱漏點(diǎn)。對爐身、燃?xì)夂团艍m管道、反應(yīng)堆槽以及轉(zhuǎn)移線路中耐火材料的損耗、裂縫和磨損等情況進(jìn)行檢查，對防止事故發(fā)生和減少能耗十分有效。
① 對裂解分餾塔底積焦的檢測：裂解分餾塔底積焦是影響尤里卡裝置長周期運(yùn)行的關(guān)鍵。采用熱像儀測量塔底積焦時外壁熱像特征可判定塔內(nèi)各處積焦程度，并根據(jù)結(jié)果指導(dǎo)工藝操調(diào)、確定最佳運(yùn)行方案。實(shí)踐表明，該檢測方法與工藝結(jié)合后，裂解分餾的運(yùn)行周期由原來的平均30天延長至268天，獲得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
② 評估醋酸乙醛裝置襯里損壞狀況：石化設(shè)備中，醋酸乙醛裝置的關(guān)鍵設(shè)備（催化再生器、反應(yīng)器和除沫器等）內(nèi)部有多層襯里材料。利用熱像儀檢測其外壁溫度場，再結(jié)合傳熱學(xué)理論計算其內(nèi)部保溫層厚度，可了解裝置運(yùn)行情況下的襯里損傷程度，從而為制定檢修方案提供參考。
③ 檢測裂解爐爐管局部“熱斑”：裂解爐是乙烯生產(chǎn)的心臟，爐管內(nèi)結(jié)焦形成爐管熱斑將嚴(yán)重影響其使用壽命。利用紅外熱像儀能過窺視孔對爐內(nèi)爐管測試，可得到熱斑的熱像特征，為維修爐管的實(shí)施方案提供依據(jù)。
④ 對催化裂化裝置的檢測：催化裂化裝置是煤油廠中的重要裝置。它的核心裝置（催化再生器和沉降器）在生產(chǎn)運(yùn)行中襯里狀況的好壞直接關(guān)系著筒壁的安全，因此需隨時進(jìn)行檢測和診斷。用熱像儀對它們進(jìn)行定期的壁溫檢測，分析襯里狀況和可能發(fā)生的故障部位及程度大小、發(fā)展趨勢，并將結(jié)果及時提供給廠方，為廠方實(shí)施檢修提供依據(jù)。
⑤ 對熱力管線外壁溫度的測量：蒸汽熱力管線在煉油廠縱橫交錯，分布繁多，管線外壁保溫層材料在生產(chǎn)過程中會逐漸破損、掉落，管線外壁溫度隨時升高，造成大量熱損失。茂名石油工業(yè)公司煉油廠應(yīng)用進(jìn)口熱像儀對蒸汽鍋爐至一催化、二蒸餾、低壓蒸汽的熱力管線進(jìn)行了管線外壁溫度掃描測量，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，計算熱力管線的外壁熱損失情況。由于提供的溫度分析數(shù)據(jù)十分準(zhǔn)確，有關(guān)部門據(jù)此迅速更換了保溫材料。經(jīng)運(yùn)行一段時間后再對外壁溫度跟蹤掃描，發(fā)現(xiàn)熱損失大大減小，取得了較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
（3）在電力工業(yè)中的應(yīng)用
在電力系統(tǒng)中，電氣事故大都不是一下子發(fā)生的，其間有一個變化過程。由于電氣元部件逐漸出現(xiàn)松動、破裂、銹蝕等造成接觸電阻增加，致使電氣元部件溫度升高，出現(xiàn)熱異?，F(xiàn)象。采用熱像儀直接觀察和測量就可發(fā)現(xiàn)這些異?，F(xiàn)象，掌握潛存故障的位置和嚴(yán)重程度，根據(jù)需要，安排維修，消除隱患，所以熱像儀是發(fā)電廠、輸變電網(wǎng)以及用電工廠的一種有效檢測儀器。
熱像儀在電力系統(tǒng)中的主要檢測目標(biāo)是發(fā)電機(jī)組裝置、輸電線路接頭、絕緣部件、變電所設(shè)備、變壓器繞組及油冷系統(tǒng)、高壓線路的保險絲電路、閘刀開關(guān)、斷路開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)和終端裝置、電路分配調(diào)度中心、控制臺及照明配電盤等。特別是，定期用機(jī)載或車載熱像儀檢測輸變電網(wǎng)，能早期發(fā)現(xiàn)隱患或迅速診斷出事地點(diǎn)，可大大減少經(jīng)濟(jì)損失。
① 用裝有熱像儀的直升飛機(jī)巡查高壓線路：輸電線故障的檢測對于輸電線路的安全運(yùn)行十分重要。歷來采取人工沿途巡視、登塔探測的方法進(jìn)行檢測，勞動強(qiáng)度大，檢測效率低。采用機(jī)載熱像儀巡線檢測是檢測技術(shù)的革新。西安熱工所和河南電科所曾在直升飛機(jī)上用熱像儀分別對220KV、330KV和500KV的輸電導(dǎo)線接頭和引流線夾的熱致故障進(jìn)行巡查，結(jié)果表明，熱像儀可以監(jiān)測溫升僅有2℃的不良接頭，并可用于劣質(zhì)瓷瓶檢測。在國外，英國早在1969年就用直升飛機(jī)查線，加拿大已將直升飛機(jī)巡線作為常規(guī)項目。
② 對發(fā)電機(jī)定子的檢測：在發(fā)電機(jī)內(nèi)部，往往由于絕緣或生產(chǎn)過程的其它原因引起絕緣損壞，使定子活動鋼片接通，而在電機(jī)工作時，這些接通的地方就易形成過熱點(diǎn)。用熱像儀觀察定子表面的熱場，就能確定鐵心缺陷形狀和精確位置檢測過程中，一般是根據(jù)熱圖的相對灰度、缺陷部分的形狀和灰度隨時間的變化過程等來評價缺陷的性質(zhì)。此外，根據(jù)定子的熱圖還可檢查發(fā)電機(jī)定子的安裝質(zhì)量，并可為層間絕緣老化過程提供診斷。
信息來源：m.kk-medicalproducts.com 信息整理：拓普電氣生技部
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