设备红外诊断技术培训

设备红外诊断技术

培训设备红外诊断技术

培训讲稿作者张维力2008年7月第一节红外线红外线及其发现红外线光谱范围红外仪器工作波段红外线发现的意义热、温度、温标热传递热辐射红外线-IR

—扩展人类感官的伟大发现红外线红外辐射红外远红外热辐射1800年英国物理学家F.W.赫胥尔

发现了红外线用分光棱镜就把太阳光（白光）分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各色单色光实验时

发现了红外线（InfraRed)的实验

红外线–人眼无法直接感受的电磁波红外光谱波长范围

0.78–1000微米红外仪器工作波段近红外（0.78-1.3微米）：由亚原子粒子的“跳跃”产生，量子效应；中红外（3.0-5.0微米）：由原子粒子和分子的运动产生，热效应；远红外（8.0-14.0微米）；由分子的振动和转动产生，热效应；红外线发现的意义著名的美国红外学者R·Vanzetti指出：“人类的发展可分为三个阶段。第一阶段:人类通过制造工具，扩展体力活动的能力；第二阶段:通过提高判断能力，寻求更清晰和更广泛的理解与判断事物的标准；第三阶段:致力的增强获得输入信息的能力，扩大感觉范围或增添新的感官，使我们的大脑能接受更多的信息。在这个阶段中，红外技术的发展已经把人类的感官由五种增加到六种”。第一节复习题1，红外线在哪一年被发现？2，红外线波长范围？3，设备红外诊断常用仪器的工作波段？4，红外线和可见光的共同点是什么？5，红外线和可见光的不共同点是什么？6，红外线发现对设备诊断的意义？第二节基本理论热、温度、温标热传递热辐射黑体基本定理热辐射传输热、温度热是一种能量，构成物质的基本粒子（分子、原子、亚原子粒子）的动能温度是度量这些粒子动能大小的物理量，粒子的动能或热量越大，温度也越高温度是设备故障诊断和状态监测必不可少的重要参数温标摄氏温标和热力学温标(Kelvin,K)两种温标的转换公式为:摄氏温标和华氏温度两种温标的转换公式为：温标对比热传递红外辐射的基本特性物体红外辐射存在的普遍性红外辐射能量密度的大小直接和物体表面的温度的相关性3～5微米和8～14微米红外辐射对大气、烟云对的穿透性红外辐射基本理论黑体基尔霍夫定律斯蒂芬－玻耳兹曼定律维恩位移定律红外辐射的传输黑体(blackbody)物体对(电磁)辐射的吸收率与投射于其上的辐射波长和表面温度无关，并恒等于1,则此物体称为黑体

一定温度下，对所有波长来说，黑体与其它物体相比具有最大的辐射功率黑体是研究热辐射规律的理想辐射体

发射率（Emissivity）

发射率又名比辐射率。发射率是用以描述所研究的实际辐射体相对于黑体的辐射能力的一个物理量，是一个小于1的数。其定义为：实际物体的辐射本领(如辐射强度、辐射功率等)与同温度下黑体辐射之比值

基尔霍夫定律

(Kirchhoff'slaw)

当物体处于热平衡时，它吸收的总能量等于它所发射的总能量吸收率（a）=发射率（ε）吸收率（a）+反射率（R）=1发射率(ε)+反射率（R）=1好的吸收体必然是好的辐射体，好的反射体或透明体，必然是不良的辐射体。黑体ε=1是辐射本领最强的理想辐射体吸收率（a）接近1的空腔,可以作为实际黑体

斯蒂芬－玻耳兹曼定律(Stefan-Boltzmann'slaw)物体的积分辐射通量密度与绝对温度四次方成正比W=εσT4

W=单位面积发射的辐射功率（瓦/厘米2);ε=发射率；σ=斯忒藩-玻耳兹曼常数（5.673X10-12瓦/厘米2.K4）;T=绝对温度（K）

维恩定律

(Wien'slaw)

各波长辐射能量的大小不同，对应于辐射能量最大的波长常被称为辐射的峰值波长.黑体温度越高，峰值波长较短，由一下公式计算：λm=2897（b）/T

λm=最大辐射波长（微米）；b=维恩位移常数（2897微米/K）；T=绝对温度（K）红外辐射大气中传输窗口红外辐射在介质中传输

第二节复习题1，摄氏300度等于多少绝对温度？2，理想黑体的发射率是多少？一般物体的发射率是大于还是小于1?3，摄氏300度物体的热辐射峰值波长等于多少？4，物体的积分辐射通量密度与绝对温度几次方成正比5，好的吸收体是否是好的辐射体？6，红外辐射大气中二个传输窗口的波长范围？第三节红外热成像

红外热像红外热成像红外测温热像分析热像数据库红外热像技术把人眼原来直接看不见的红外线辐射图像，变为人们能够一目了然的温度分布图象

红外热像

红外线能量密度分布图代表相应温度分布图红外线能量密度分布图中能量密度大的地区温度高、能量密度小的地方温度低人眼无法直接看见红外线，所以无法直接看见温度分布图把红外线能量密度分布图转变为相应可见光图像的过程，叫做红外热成像这种表示目标红外线能量密度分布情况的可见光图像，叫做目标热像电力变压器热像和可见光照片红外热像可见光照片红外热像=温度分布图红外热像温度分布红外热像技术发展历史

50年代各国开始研制非接触点测温的红外测温仪60年初美国德克萨斯仪器公司(TI)研制成功第一代的红外热像仪，叫做红外前视装置60年代中期开始。瑞典AGA公司和瑞典国家电力局,根据电力设备非接触测温和热障诊断的需要，开发出了具有温度测量功能的红外热成像装置1979年中国研发出第一代具有温度测量功能的红外热像仪，并用于电力设备热故障检测

红外热像技术应用的发展

红外热成像技术40多年的发展表明，它不仅扩展了人类认识周围世界的能力，并且在解决节约能源、提高劳动生产率、监测环境污染、防止灾害等重大问题上发挥越来越重要的作用。并且已经成为设备管理的一个重要的工具，在预知维修、故障诊断、非破坏性试验、节能减排监视等工作中发挥越来越重要的作用第三节复习题1，为什么人眼不能够直接看见设备的温度分布图象？2，什么技术能够使人眼能够直接看见设备的温度分布图象？3，红外线能量密度分布图中能量密度大的地区，温度高还是低？4，什么叫目标热像？5，我国在那一年自主研发用出于电力设备热故障检测的热像仪？6，举出红外热像技术在设备管理中三项应用？第四节红外热像仪常用工业热像仪Thermacam

seriesEMseries,(P-10,P-40,P-60),PM545,PM695,PM390,SC1000

Camerasrangingfromlowend16Kto58K+红外热像仪工作原理红外热像仪通过镜头接受目标的红外辐射能量目标的红外辐射能量由镜头聚焦在探测器上探测器把红外辐射能量分布,转为视频信号,经过处理把目标红外辐射能量分布的视频信号、显示成目标的红外热像对目标的红外热像进行温度测量、处理、分析和存储红外热像仪分类致冷、非致冷工业、监视、消防、军用标准、防爆便携、固定、机载短波、中波、长波防爆红外热像仪红外热像仪组成热成像镜头探测器-电路组件显示器防护壳体电池红外热像仪组成红外成像镜头探测器-成像处理组件如何选择工业红外热像仪工作波段空间分辨率测温精度热成像镜头防护壳体处理软件第四节复习题1，红外热像仪的基本功能是什么？2，工业用红外热像仪主要特点是什么？3，热成像镜头的功能是什么？4，热成像机芯的功能是什么？5，工业用红外热像仪防护壳体的重要性？6，任何选择工业用红外热像仪？第五节设备红外诊断技术应用电力工业石化工业冶金工业水泥工业航天工业汽车工业工业用电节能减排其它应用设备红外诊断技术三大主要应用1,定时或连续测定设备表面一定范围内的温度或温度变化情况，实现无接触测温2,普查设备上可能存在的热状态异常和潜伏的热故障点，实现设备大范围、高效率在线检测3对设备热状态进行大量的数据采集、处理、分析和存储，实现设备热特性的分析和设备诊断

应用特点操作安全:由于进行红外热成像检查时不需要与设备进行接触，所以操作时十分安全灵敏度高:由于红外探测器具有很高的灵敏度，因此可以诊断出设备细微的热状态变化检查效率高:效率很高，数据采集速度都很快可进行计算机分析:可以对设备热状态和变化进行各种计算、分析处理和在线检测，以及建立设备热数据库。红外热像仪价格都远高于常规测温仪表，所以在能够使用一般测温仪表的场合，不特别推荐使用红外热像电力工业

检测各类发电设备(如发电机组)触不良缺陷检测各类送、变电设备(如发电机组、输电线路、电力电容器、电压互感器、电流互感器,避雷器、油断路器等变电设备)的局部发热与各类电气接头的接触不良缺陷对发电厂的锅炉与热力管道等各类压力容器的热故障进行检查电力线过热故障诊断对应的可见光照片变电站过热接头发电厂升压变电站热像红外飞机巡线装备机载红外热像仪发现热故障热力管道热像石化工业

石化在裂化炉衬里的热图像分析和诊断石化电器设备诊断石化设备保温材料鉴定和石化炉管检测等冶金工业水泥工业汽车工业红外热像辅助驾驶机械工业电子工业产品开发研究。使用红外热成像装置可以提高集成电路（IC）、整流器件和整机等热设计的效率和质量进行电子元器件的的可靠性的评估和电子设备的故障原因分析改进电子设备散热设计，降低能源消耗，提高运行可靠性集成电路红外热像检测航空工业

直升飞机旋翼等复合材料的无损探伤航天飞机部件、飞机发动机叶片、火箭燃料容器等的探伤飞机和航天器的生产中焊接工作的质量控制航天电子设备的设计、生产中进行可靠性试验和分析也取得了明显的效果飞机结构缺陷红外诊断工厂用电厂房、车间、仓库、办公大楼电气设备进行定期的维修日落后在房顶上或直升飞机上检查防雨材料。可以精确确定漏雨部位，避免盲目地全部翻建，为业主节约大批金钱。建筑围护结构保温缺陷发现，和及时处理节约能源配电柜热像用电设备热像节能减排

发电厂、石化厂、钢铁厂的热力管道保温材料缺陷探测厂房围护结构热泄漏发现工厂排水的热污染

工厂排烟的灰尘污染

海上漏油对海面污染

其它应用医疗检查消防救援安全保卫边防缉私文物鉴定军事应用医疗检查

由于红外热视产品的灵敏度已达到0.05℃，所以对人体表面的温度分布，可以作精密的热辐射成像和温度场分析。现在它已成功用于乳腺癌普查、微循环研究和静脉曲张诊断。此外，这种仪器将会在中国传统医学有关穴位以及令人神密莫测的气功研究中发挥作用。此外，和CT及核磁共振比较，使用红外热视产品没有X射线及强磁场对人体的作用，所以在医疗检查中，红外热视产品又得到越来越多重视

癌症早期发现消防救援近年来几乎所有英国消防队都配备有红外热视产品,用来在火灾现场的烟雾中搜寻和救助人员安全保卫在绝对无光条件下发现入侵者，并能在1000米处识别入侵的人员，而且能够透过烟雾发现入侵者，所以是海上和丛林边防缉私的好工具。

军事应用由于红外热视产品可以透过烟雾观察目标，其作用距离是可见光的3～6倍在各种武器平台上，作为有效的全天候前视装置(FLIR)，其典型的迎头探测距离，对于飞机为15～20公里，直升飞机为6～8公里，对掠过海面的导弹为4～6公里英国几乎每个军舰都配备有红外热视产品。作为轮机舱事故检修时使用

夜视装备第五节复习题1，设备红外诊断技术三大主要应用？2，设备无接触测温如何实现？3，设备无接触过热普查如何实现？4，设备无接触热故障诊断如何实现？5，有无一个对你本职工作有参考价值的案例？6，可否提一个对你所在企业有关设备诊断的建议?谢谢大家！

第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3.排气量和输气系数理论排气量Vt----单位时间内活塞所扫过的气缸容积。实际排气量Q：Q=Vt

λ输气系数λ

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