油液監(jiān)測(cè)與故障診斷

1、油液監(jiān)測(cè)與故障診斷油液監(jiān)測(cè)與故障診斷 教師：李建蘭教師：李建蘭一、基本概念一、基本概念油液監(jiān)測(cè)技術(shù)油液監(jiān)測(cè)技術(shù)通過(guò)分析被監(jiān)測(cè)設(shè)備在用潤(rùn)滑劑通過(guò)分析被監(jiān)測(cè)設(shè)備在用潤(rùn)滑劑( (或工作介質(zhì)或工作介質(zhì)) )的性能變化和攜帶的磨損微的性能變化和攜帶的磨損微粒情況，獲得機(jī)器的潤(rùn)滑和磨損狀態(tài)信息，粒情況，獲得機(jī)器的潤(rùn)滑和磨損狀態(tài)信息，評(píng)價(jià)機(jī)器的工況和預(yù)測(cè)故障，并確定故障評(píng)價(jià)機(jī)器的工況和預(yù)測(cè)故障，并確定故障原因、類型和零件的技術(shù)原因、類型和零件的技術(shù)二、油液監(jiān)測(cè)技術(shù)原理二、油液監(jiān)測(cè)技術(shù)原理 油液變質(zhì)和油品質(zhì)量劣化原因：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)高溫、高剪切、氧化

2、、硝化、硫化等作用和反應(yīng)測(cè)量粘度變化、含水量、酸值、閃點(diǎn)變化等；測(cè)量粘度變化、含水量、酸值、閃點(diǎn)變化等；油品劣化程度超過(guò)一定限度，及時(shí)換油油品劣化程度超過(guò)一定限度，及時(shí)換油。 2 2）油液中添加劑的消耗和變質(zhì)油液中添加劑的消耗和變質(zhì)測(cè)定添加劑含量測(cè)定添加劑含量；添加劑含量減少，及時(shí)補(bǔ)充添加劑含量減少，及時(shí)補(bǔ)充 。金屬磨損速率金屬磨損速率加速磨損加速磨損正常運(yùn)行階段正常運(yùn)行階段磨合階段磨合階段時(shí)間與金屬磨損量的關(guān)系時(shí)間與金屬磨損量的關(guān)系A(chǔ) AB BC C潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑系統(tǒng)中的顆粒來(lái)源：中的顆粒來(lái)源： n 機(jī)械設(shè)備中摩擦副做相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生磨損微粒機(jī)械設(shè)備中摩擦副做相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生磨損微粒 n 機(jī)械負(fù)荷、壓

3、力與溫度的作用而生成微粒機(jī)械負(fù)荷、壓力與溫度的作用而生成微粒 n 空氣和其他污染中夾帶的污染物微粒空氣和其他污染中夾帶的污染物微粒 不同的磨損過(guò)程（跑合期、正常磨損期、嚴(yán)重磨損期）不同的磨損過(guò)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)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。粒的材料和形態(tài)不同就可以診斷出磨損部位

4、和原因。 油液監(jiān)測(cè)的內(nèi)容：油液監(jiān)測(cè)的內(nèi)容：n 油品分析：油品分析：評(píng)價(jià)油液的化學(xué)、物理性質(zhì)和添加劑評(píng)價(jià)油液的化學(xué)、物理性質(zhì)和添加劑性質(zhì)性質(zhì)；n 磨損顆粒分析：分析機(jī)器零件磨損產(chǎn)生的磨屑顆粒磨損顆粒分析：分析機(jī)器零件磨損產(chǎn)生的磨屑顆粒測(cè)試手段包括：測(cè)試手段包括：油樣理化性能分析油樣理化性能分析污染度分析污染度分析鐵譜分析技術(shù)鐵譜分析技術(shù)光譜分析技術(shù)光譜分析技術(shù)顆粒技術(shù)顆粒技術(shù)磁塞及探測(cè)技術(shù)磁塞及探測(cè)技術(shù)氣相色譜分析技術(shù)等氣相色譜分析技術(shù)等 三、油液監(jiān)測(cè)技術(shù)的內(nèi)容三、油液監(jiān)測(cè)技術(shù)的內(nèi)容 1.1.油品分析油品分析 （1 1） 油品理化性能指標(biāo)監(jiān)測(cè)油品理化性能指標(biāo)監(jiān)測(cè)從油液本身的品質(zhì)的角度出發(fā)，分析各

5、項(xiàng)從油液本身的品質(zhì)的角度出發(fā)，分析各項(xiàng)物理和化學(xué)指標(biāo)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，油品是否裂化物理和化學(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(cè)出部分設(shè)備狀態(tài)信息。變質(zhì)，從而推測(cè)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，保主要目的：監(jiān)控油品質(zhì)量，確定換油周期，保 證正常潤(rùn)滑。證正常潤(rùn)滑。 典型的油液狀態(tài)指標(biāo)：典型的油液狀態(tài)指標(biāo)：粘度粘度水分含量水分含量TANTAN（總酸度）（總酸度）固體顆?？偤抗腆w顆?？偤縏BNTBN（總堿度）（總堿度）閃點(diǎn)閃點(diǎn)機(jī)械雜質(zhì)機(jī)械雜質(zhì)銅腐蝕銅腐蝕抗泡沫性抗泡沫性抗乳化性。抗乳化性。 理化性能監(jiān)控潤(rùn)滑油過(guò)程：理化性能監(jiān)控潤(rùn)滑油過(guò)程：1 1、定期抽取油樣；、定期

6、抽取油樣；2 2、選定測(cè)試參數(shù)，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以測(cè)、選定測(cè)試參數(shù)，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以測(cè)試值為縱坐標(biāo)，得到一條曲線；試值為縱坐標(biāo)，得到一條曲線；3 3、通過(guò)曲線的突變點(diǎn)可以判斷是否需要更、通過(guò)曲線的突變點(diǎn)可以判斷是否需要更換潤(rùn)滑油或進(jìn)行設(shè)備檢修。換潤(rùn)滑油或進(jìn)行設(shè)備檢修。 理化性能特征分析理化性能特征分析顏顏 色：色： 反映其精制程度和穩(wěn)定性，可以大致反映其精制程度和穩(wěn)定性，可以大致估量其氧化、變質(zhì)和受污染情況估量其氧化、變質(zhì)和受污染情況 閃閃 點(diǎn)點(diǎn) ：反映油品蒸發(fā)性，：反映油品蒸發(fā)性，著火危險(xiǎn)性的指標(biāo)著火危險(xiǎn)性的指標(biāo) 總酸值總酸值： 新油表示精制深度，或添加劑加入量；新油表示精制深度，或添加劑

7、加入量；舊油表示氧化變質(zhì)的程度舊油表示氧化變質(zhì)的程度 水水 分：分： 反映油膜形成、有機(jī)酸形成、添加劑的反映油膜形成、有機(jī)酸形成、添加劑的分解分解 理化性能特征分析理化性能特征分析氧化度氧化度： 反映油品氧化特性反映油品氧化特性 抗腐蝕性抗腐蝕性：溫度過(guò)高導(dǎo)致酸性物和氧化產(chǎn)物過(guò)多；溫度過(guò)高導(dǎo)致酸性物和氧化產(chǎn)物過(guò)多； 抗氧化性添加劑分解或流失抗氧化性添加劑分解或流失抗泡性抗泡性 ： 水分過(guò)多水分過(guò)多 抗乳化性抗乳化性：水過(guò)多；：水過(guò)多； 雜質(zhì)混入；雜質(zhì)混入； 親水基和親油基的添加劑過(guò)多親水基和親油基的添加劑過(guò)多 （2 2） 污染度監(jiān)測(cè)分析污染度監(jiān)測(cè)分析污染：污染：潤(rùn)滑油中不溶于汽油、己醇和苯等溶

8、劑的沉淀物潤(rùn)滑油中不溶于汽油、己醇和苯等溶劑的沉淀物 或膠狀懸浮物或膠狀懸浮物污染主要來(lái)源：污染主要來(lái)源：1 1）在摩擦熱的作用下油品本身氧化產(chǎn)生樹(shù)脂類不溶物、）在摩擦熱的作用下油品本身氧化產(chǎn)生樹(shù)脂類不溶物、膠質(zhì)、高聚物、積炭等污染雜質(zhì)；膠質(zhì)、高聚物、積炭等污染雜質(zhì)；2 2）運(yùn)動(dòng)摩擦副產(chǎn)生的固體金屬顆粒或由于設(shè)備泄漏帶入）運(yùn)動(dòng)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、金屬碎屑等空氣中混雜的粉塵、砂石、金屬碎屑等危害：加速設(shè)備磨損危害：加速設(shè)備磨損 污染度的測(cè)量：顆粒計(jì)數(shù)法、紅外光譜技術(shù)、鐵譜技術(shù)污染度的測(cè)量：顆粒計(jì)數(shù)法、紅外光譜技術(shù)、鐵譜技術(shù) 2. 2.磨損顆粒的監(jiān)測(cè)磨

9、損顆粒的監(jiān)測(cè) 常用的磨損顆粒分析技術(shù)：常用的磨損顆粒分析技術(shù)：1 1）光譜分析法：）光譜分析法： 88m m磨粒分析，定量分磨粒分析，定量分析，但不能獲得磨粒形態(tài)的信息析，但不能獲得磨粒形態(tài)的信息2 2）鐵譜分析法：）鐵譜分析法：100100100m m磨粒分析，直接磨粒分析，直接對(duì)磨粒的大小、數(shù)量和形態(tài)的觀測(cè)對(duì)磨粒的大小、數(shù)量和形態(tài)的觀測(cè)油樣分析技術(shù)油樣分析技術(shù)光譜分析法光譜分析法鐵譜分析法鐵譜分析法磁塞檢測(cè)法磁塞檢測(cè)法色譜分析法色譜分析法根據(jù)潤(rùn)滑油中各種元素吸收或發(fā)射光譜的不同，根據(jù)潤(rùn)滑油中各種元素吸收或發(fā)射光譜的不同，來(lái)判斷油中磨粒的成分和含量，并判斷相應(yīng)零件的來(lái)判斷油中磨粒的成分和含量

10、，并判斷相應(yīng)零件的磨損狀態(tài)磨損狀態(tài) 發(fā)射光譜儀原理：發(fā)射光譜儀原理： 不同元素原子核外電子軌道所具有的能級(jí)不同，不同元素原子核外電子軌道所具有的能級(jí)不同，受激發(fā)后放出的光輻射都具有與該元素相對(duì)應(yīng)的特受激發(fā)后放出的光輻射都具有與該元素相對(duì)應(yīng)的特征波長(zhǎng)。征波長(zhǎng)。根據(jù)不同波長(zhǎng)上的譜線就能知道是什么元根據(jù)不同波長(zhǎng)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素，根據(jù)譜線的強(qiáng)弱判斷出元素的含量 （1 1） 油樣光譜分析技術(shù)油樣光譜分析技術(shù) 原子發(fā)射光譜示意圖原子發(fā)射光譜示意圖原子吸收光譜儀工作原理原子吸收光譜儀工作原理（2 2） 油品鐵譜分析油品鐵譜分析 在高梯度強(qiáng)磁場(chǎng)的作用下，將機(jī)器磨在高

11、梯度強(qiáng)磁場(chǎng)的作用下，將機(jī)器磨擦副產(chǎn)生的磨粒從油樣中分離出來(lái)，按其擦副產(chǎn)生的磨粒從油樣中分離出來(lái)，按其粒度大小依次排列沉淀到一塊透明玻璃基粒度大小依次排列沉淀到一塊透明玻璃基片上或玻璃管中，然后用各種手段觀察或片上或玻璃管中，然后用各種手段觀察或測(cè)量，以獲得磨損過(guò)程的各種信息測(cè)量，以獲得磨損過(guò)程的各種信息 鐵譜儀類型：鐵譜儀類型：分析式：分析式：油樣中的磨粒在重力、浮力、油的粘油樣中的磨粒在重力、浮力、油的粘滯力和磁場(chǎng)力的作用下，按尺寸大小滯力和磁場(chǎng)力的作用下，按尺寸大小沉積在玻璃基片上，并沿磁力線方向沉積在玻璃基片上，并沿磁力線方向排列成鍵狀，經(jīng)過(guò)除油和固定處理，排列成鍵狀，經(jīng)過(guò)除油和固定處理

12、，制成鐵譜圖片制成鐵譜圖片 直接式：直接式：在線式在線式旋轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)式 分析鐵譜儀的工作原理分析鐵譜儀的工作原理鐵譜儀類型：鐵譜儀類型：分析式：分析式：直接式：直接式：在分析式鐵譜儀的基礎(chǔ)上研制在分析式鐵譜儀的基礎(chǔ)上研制，是一是一種從潤(rùn)滑油中分離并檢測(cè)磨粒的定量種從潤(rùn)滑油中分離并檢測(cè)磨粒的定量分析儀器分析儀器 在線式在線式旋轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)式 直讀鐵譜儀原理圖直讀鐵譜儀原理圖 鐵譜儀類型：鐵譜儀類型：分析式：分析式：直接式：直接式：在線式：在線式：安裝在機(jī)器上，定期直接顯示潤(rùn)滑油安裝在機(jī)器上，定期直接顯示潤(rùn)滑油中的磨粒濃度中的磨粒濃度。由探測(cè)器和分析器兩由探測(cè)器和分析器兩部分組成部分組成。通過(guò)。通過(guò)表面

13、感應(yīng)式電容傳感表面感應(yīng)式電容傳感器測(cè)量出磨粒濃度，并給出磨粒的尺器測(cè)量出磨粒濃度，并給出磨粒的尺寸分布狀況寸分布狀況 旋轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)式 鐵譜儀類型：鐵譜儀類型：分析式：分析式：直接式：直接式：在線式：在線式：旋轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)式 ：油樣滴到旋轉(zhuǎn)磁臺(tái)中心處上，在離心油樣滴到旋轉(zhuǎn)磁臺(tái)中心處上，在離心力作用下油液向四周流散，油樣中的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(chǎng)的作用下以磨粒在環(huán)形高梯度強(qiáng)磁場(chǎng)的作用下以同心圓環(huán)的形式沉積在玻璃基片上，同心圓環(huán)的形式沉積在玻璃基片上，制成一鐵譜片。制成一鐵譜片。 （3 3）磁塞與探測(cè)技術(shù)）磁塞與探測(cè)技術(shù)利用設(shè)置在油路系統(tǒng)中的磁性元件（磁塞）攔利用設(shè)置在油路

14、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。截和吸附油液中的鐵磁性磨粒。磁塞技術(shù)分類：磁塞技術(shù)分類：1 1）定期將磁塞從油路中取出，測(cè)量所捕獲磨粒的量，）定期將磁塞從油路中取出，測(cè)量所捕獲磨粒的量，用顯微鏡檢查磨粒的粒度和形狀；用顯微鏡檢查磨粒的粒度和形狀；2 2）在磁塞中裝傳感器將捕獲的磨粒量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，）在磁塞中裝傳感器將捕獲的磨粒量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，此電信號(hào)與捕獲的鐵磁性磨?？偭砍烧?，此電信號(hào)與捕獲的鐵磁性磨?？偭砍烧?， （4 4）色譜分析）色譜分析 又叫層析法，是一種物理分離技術(shù)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(dòng)分離原理：使混合物中各組

15、分在固定相和流動(dòng)相間進(jìn)行分配。當(dāng)流動(dòng)相中的混合相間進(jìn)行分配。當(dāng)流動(dòng)相中的混合物經(jīng)過(guò)固定相時(shí)，就會(huì)與固定相發(fā)物經(jīng)過(guò)固定相時(shí)，就會(huì)與固定相發(fā)生相互作用，在同一推動(dòng)力作用下生相互作用，在同一推動(dòng)力作用下不同組分在固定相中的滯留時(shí)間有不同組分在固定相中的滯留時(shí)間有長(zhǎng)有短，從而按先后次序從固定相長(zhǎng)有短，從而按先后次序從固定相中流出。中流出。 液相色譜：液體為流動(dòng)相液相色譜：液體為流動(dòng)相氣相色譜：氣體為流動(dòng)相氣相色譜：氣體為流動(dòng)相電力系統(tǒng)中常用氣相色譜法。電力系統(tǒng)中常用氣相色譜法。通過(guò)溶解在油中的烴類和一氧化碳、二氧化通過(guò)溶解在油中的烴類和一氧化碳、二氧化碳等氣體（潛伏性過(guò)熱和放電性故障產(chǎn)生的碳等氣體（潛

16、伏性過(guò)熱和放電性故障產(chǎn)生的氣體）來(lái)分析判斷設(shè)備故障氣體）來(lái)分析判斷設(shè)備故障 技術(shù)應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用磨損狀況分析磨損狀況分析 ：光譜技術(shù)光譜技術(shù)鐵譜技術(shù)鐵譜技術(shù)磁塞檢測(cè)技術(shù)磁塞檢測(cè)技術(shù)油油品品性能分析：性能分析： 紅外光譜分析紅外光譜分析 色譜分析色譜分析 油液監(jiān)測(cè)分析實(shí)例油液監(jiān)測(cè)分析實(shí)例 油液監(jiān)測(cè)油液監(jiān)測(cè) 設(shè)備隱患設(shè)備隱患 固體顆粒物固體顆粒物酸值超標(biāo)酸值超標(biāo)（帶電液伺帶電液伺服閥的汽輪服閥的汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)機(jī)旁路系統(tǒng)抗燃油回油抗燃油回油濾網(wǎng)前取油濾網(wǎng)前取油樣）樣）（1 1）前置級(jí)過(guò)濾器堵塞，伺服閥不）前置級(jí)過(guò)濾器堵塞，伺服閥不工作；工作；（2 2）固體污染物堵塞噴咀、固定截）固體污染物堵塞噴咀、固定

17、截流口，造成伺服閥誤動(dòng)；流口，造成伺服閥誤動(dòng)；（3 3）固體污染物卡堵在閥芯與閥套、）固體污染物卡堵在閥芯與閥套、拔叉與閥芯間隙中，伺服閥動(dòng)拔叉與閥芯間隙中，伺服閥動(dòng)態(tài)特性變化或失效；態(tài)特性變化或失效；（4 4）閥體腐蝕失效）閥體腐蝕失效 紅外溫度監(jiān)測(cè)與診斷 紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)通過(guò)接收物體發(fā)出的紅外輻射，測(cè)出物體表通過(guò)接收物體發(fā)出的紅外輻射，測(cè)出物體表面溫度及溫度場(chǎng)分布，并將其熱像（設(shè)備表面紅面溫度及溫度場(chǎng)分布，并將其熱像（設(shè)備表面紅外輻射強(qiáng)度分布的可見(jiàn)圖像）顯示在熒光屏上重外輻射強(qiáng)度分布的可見(jiàn)圖像）顯示在熒光屏上重現(xiàn)物體表面的溫度分布情況，從而判斷物體表面現(xiàn)物體表面的溫度分布情況，從而

18、判斷物體表面的發(fā)熱情況的發(fā)熱情況 紅外成像診斷紅外成像診斷通過(guò)對(duì)運(yùn)行設(shè)備溫度場(chǎng)的空間分布特征分析通過(guò)對(duì)運(yùn)行設(shè)備溫度場(chǎng)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(diǎn)和嚴(yán)重程度性質(zhì)、故障點(diǎn)和嚴(yán)重程度一、概述一、概述紅外監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)在火電廠的應(yīng)用：紅外監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)在火電廠的應(yīng)用：電氣開(kāi)關(guān)電氣開(kāi)關(guān)輸電線路輸電線路變壓器套管變壓器套管控制線路（弱電系統(tǒng)）控制線路（弱電系統(tǒng)）勵(lì)磁機(jī)碳刷勵(lì)磁機(jī)碳刷設(shè)備保溫等設(shè)備保溫等 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：n操作安全操作安全 （不接觸）（不接觸）n靈敏度高靈敏度高 （0.10.1 ）n診斷效率高診斷效率高 （響應(yīng)

19、速度可以高達(dá)納秒響應(yīng)速度可以高達(dá)納秒 ）n測(cè)溫范圍廣測(cè)溫范圍廣 （攝氏負(fù)幾十度直至千度以上攝氏負(fù)幾十度直至千度以上 ）n空間分辨率高空間分辨率高 （測(cè)器的瞬時(shí)視場(chǎng)很小測(cè)器的瞬時(shí)視場(chǎng)很小 ）缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：n標(biāo)定困難標(biāo)定困難 （輻射系數(shù)輻射系數(shù) 、環(huán)境影響環(huán)境影響）n設(shè)備內(nèi)部熱狀態(tài)難以確定設(shè)備內(nèi)部熱狀態(tài)難以確定n使用不便使用不便 （有些熱像儀的探測(cè)器需要致冷有些熱像儀的探測(cè)器需要致冷 ）n價(jià)格昂貴價(jià)格昂貴 二、紅外溫度檢測(cè)基本原理二、紅外溫度檢測(cè)基本原理 紅外輻射（紅外線、熱輻射）介于可見(jiàn)光紅外輻射（紅外線、熱輻射）介于可見(jiàn)光區(qū)和微波之間的電磁輻射，波長(zhǎng)區(qū)和微波之間的電磁輻射，波長(zhǎng)0.750.751

20、0001000m m近紅外波段近紅外波段波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為0.750.751.51.5m m中紅外波段中紅外波段波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為1.51.56.06.0m m遠(yuǎn)紅外波段遠(yuǎn)紅外波段波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為6.06.04040m m極遠(yuǎn)紅外波段極遠(yuǎn)紅外波段波長(zhǎng)大于波長(zhǎng)大于4040m m 1 1、基本物理量和輻射定律、基本物理量和輻射定律 （1 1）黑體）黑體入射輻射能投射到入射輻射能投射到一一物體表面時(shí)物體表面時(shí)，發(fā)生，發(fā)生吸收、吸收、反射、反射、透透射，三者之和為射，三者之和為1 1 黑體黑體一個(gè)理想的物體，能全部吸收投射到一個(gè)理想的物體，能全部吸收投射到其表面上的入射輻射（即其表面上的入射輻射（即=1=1），且所吸

21、收的），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(zhǎng)無(wú)關(guān)外線的吸收率、輻射率與表面溫度及波長(zhǎng)無(wú)關(guān)1（2 2）輻射強(qiáng)度）輻射強(qiáng)度I I點(diǎn)輻射源在給定方向小立體角內(nèi)的輻射功點(diǎn)輻射源在給定方向小立體角內(nèi)的輻射功率率( (又稱輻射通量又稱輻射通量) )與該小立體角之比的極限值與該小立體角之比的極限值描述點(diǎn)源發(fā)射功率對(duì)于空間分布特性的物理量描述點(diǎn)源發(fā)射功率對(duì)于空間分布特性的物理量 測(cè)量輻射強(qiáng)度時(shí)，要把探測(cè)器對(duì)準(zhǔn)所需的方向測(cè)量輻射強(qiáng)度時(shí)，要把探測(cè)器對(duì)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大多數(shù)輻射源在各方向上的輻

22、射功率不同） （3 3）輻射率輻射率 物體的實(shí)際輻射強(qiáng)度和同溫度下黑體輻射物體的實(shí)際輻射強(qiáng)度和同溫度下黑體輻射強(qiáng)度之比值強(qiáng)度之比值描述物體輻射或吸收紅外的能力描述物體輻射或吸收紅外的能力表示實(shí)際物體輻射的本領(lǐng)與黑體輻射接近程度表示實(shí)際物體輻射的本領(lǐng)與黑體輻射接近程度 實(shí)際物體輻射率的測(cè)定比較困難實(shí)際物體輻射率的測(cè)定比較困難 （4 4）基爾霍夫（基爾霍夫（KirchhoffKirchhoff）定律）定律 物體物體輻射紅外線的能力正比于其本身吸收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(gè)物體的紅外輻射能密紅外線的能力，任何一個(gè)物體的紅外輻射能密度可表示度可表示 增加物體輻射紅外線能力的

23、常用方法就是使它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的表面具有最小反射紅外線的能力 bww（5 5）斯蒂芬斯蒂芬玻耳茲曼定律玻耳茲曼定律 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物體表面溫度愈高，輻射的紅外能量愈大 4TMb（6 6）普朗克定律普朗克定律 波長(zhǎng)表示的黑體光譜輻射出射度隨波長(zhǎng)和波長(zhǎng)表示的黑體光譜輻射出射度隨波長(zhǎng)和物體溫度的變化而變化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(zhǎng)波范圍溫度越低，輻射出射度總量越集中在長(zhǎng)波范圍溫度越高溫度越

24、高，則集中在短波范圍則集中在短波范圍 1/51) 1()(2TCbeCTM（7 7）維恩位移定律維恩位移定律黑體紅外輻射的波長(zhǎng)黑體紅外輻射的波長(zhǎng)與與輻射能量輻射能量之關(guān)系之關(guān)系（對(duì)應(yīng)于輻射能量最大的波長(zhǎng)稱為輻射的峰值對(duì)應(yīng)于輻射能量最大的波長(zhǎng)稱為輻射的峰值波長(zhǎng)波長(zhǎng)maxmax) ) 溫度升高，峰值波長(zhǎng)變短溫度升高，峰值波長(zhǎng)變短 電力設(shè)備電力設(shè)備一一般缺陷溫度低于般缺陷溫度低于500K500K，應(yīng)選擇波長(zhǎng)，應(yīng)選擇波長(zhǎng)為為8 8 1414m m的工作波長(zhǎng)的工作波長(zhǎng) T2897max（8 8）郎伯余弦定律郎伯余弦定律 黑體在任意方向上的輻射強(qiáng)度與觀測(cè)方向黑體在任意方向上的輻射強(qiáng)度與觀測(cè)方向相對(duì)于輻射表

25、面法線夾角的余弦成正比相對(duì)于輻射表面法線夾角的余弦成正比 實(shí)際做紅外檢測(cè)時(shí)應(yīng)盡可能選擇在被測(cè)表面法實(shí)際做紅外檢測(cè)時(shí)應(yīng)盡可能選擇在被測(cè)表面法線方向進(jìn)行線方向進(jìn)行 )cos(14ATI2 2、選擇紅外檢測(cè)儀器的基本原則、選擇紅外檢測(cè)儀器的基本原則 （1 1）接收輻射信號(hào)最大原則）接收輻射信號(hào)最大原則 n高溫目標(biāo)用高溫目標(biāo)用3 35 5m m，低溫目標(biāo)用，低溫目標(biāo)用8 81414m m n沿法線方向沿法線方向（2 2）輻射對(duì)比度最大原則）輻射對(duì)比度最大原則 選擇合適的選擇合適的紅外熱像儀紅外熱像儀中心響應(yīng)波長(zhǎng)中心響應(yīng)波長(zhǎng) 3 3、紅外檢測(cè)儀器的影響因素、紅外檢測(cè)儀器的影響因素 （1 1）發(fā)射率的影響

26、）發(fā)射率的影響 發(fā)射率修正發(fā)射率修正（2 2）背景輻射）背景輻射 目標(biāo)充滿檢測(cè)儀器的視場(chǎng)目標(biāo)充滿檢測(cè)儀器的視場(chǎng) 、避開(kāi)陽(yáng)光、避開(kāi)陽(yáng)光、合適的檢測(cè)距離和儀器視場(chǎng)角合適的檢測(cè)距離和儀器視場(chǎng)角 （3 3）環(huán)境介質(zhì)）環(huán)境介質(zhì) （氣體、塵埃、煙霧氣體、塵埃、煙霧 ）選擇工作波段、選擇工作波段、窺管窺管、調(diào)整發(fā)射率調(diào)整發(fā)射率 三、紅外熱成像及典型故障識(shí)別三、紅外熱成像及典型故障識(shí)別 紅外熱成像紅外熱成像對(duì)物體表面發(fā)出的電磁輻射進(jìn)行非接對(duì)物體表面發(fā)出的電磁輻射進(jìn)行非接觸式測(cè)量，被測(cè)的輻射量與物體溫觸式測(cè)量，被測(cè)的輻射量與物體溫度成比例。從觀察者角度重現(xiàn)設(shè)備度成比例。從觀察者角度重現(xiàn)設(shè)備紅外輻射的物理過(guò)程為紅

27、外熱成像紅外輻射的物理過(guò)程為紅外熱成像紅外熱像儀紅外熱像儀將紅外輻射分布轉(zhuǎn)換成可觀察的物理將紅外輻射分布轉(zhuǎn)換成可觀察的物理量（溫度）或可見(jiàn)光圖像（熱像）量（溫度）或可見(jiàn)光圖像（熱像）的器件或儀器的器件或儀器黑白熱像黑白熱像在熱像上用不同的灰度表示不同的紅外在熱像上用不同的灰度表示不同的紅外輻射能量密度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、溫度低暗的地區(qū)代表紅外輻射能量密度小、溫度低彩色熱像彩色熱像在熱像上用不同彩色表示不同的紅外相在熱像上用不同彩色表示不同的紅外相射能量密度射能量密度紅外熱像強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)紅外熱像強(qiáng)度標(biāo)

28、準(zhǔn) 組織組織 測(cè)量值與正常值比較測(cè)量值與正常值比較 程度程度 EPRIEPRI 10100 0F F1501500 0F F輕度輕度 16 160 0F F50500 0F F 中度中度 51 510 0F F1001000 0F F 重度重度 101 1010 0F F 危險(xiǎn)危險(xiǎn)美國(guó)軍方美國(guó)軍方 18180 0F F44440 0F F可接受可接受 45 450 0F F71710 0F F重要重要 72 720 0F F1251250 0F F 強(qiáng)制強(qiáng)制 126 1260 0F F立即立即歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織織 18180 0F F輕度輕度19190 0F F63630 0F F中度

29、中度63630 0F F1351350 0F F 重度重度 136 1360 0F F 危險(xiǎn)危險(xiǎn)1 1、紅外熱像儀診斷設(shè)備故障類型、紅外熱像儀診斷設(shè)備故障類型 （1 1）導(dǎo)體接觸不良故障）導(dǎo)體接觸不良故障（主要（主要過(guò)熱缺陷過(guò)熱缺陷形式）形式）原因：原因： 接觸電阻增大將部分電能轉(zhuǎn)化成熱能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(lái)，導(dǎo)致設(shè)備及以熱量的形式釋放出來(lái)，導(dǎo)致設(shè)備及連接件溫度升高連接件溫度升高故障點(diǎn)：焊接接頭、引線連接、動(dòng)靜觸頭、閘故障點(diǎn)：焊接接頭、引線連接、動(dòng)靜觸頭、閘刀口與觸片等處刀口與觸片等處（2 2）漏磁和渦流故障漏磁和渦流故障 原因：原因： 具有磁回路的高壓電氣設(shè)備

30、，由于漏磁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，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(guò)熱導(dǎo)致鐵制箱體渦流發(fā)熱或鐵芯局部過(guò)熱 特點(diǎn)特點(diǎn)： 以環(huán)流或渦流中心為最高溫度的過(guò)熱區(qū)以環(huán)流或渦流中心為最高溫度的過(guò)熱區(qū) 故障：故障： 發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)定子鐵芯過(guò)熱；發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)定子鐵芯過(guò)熱；變壓器、電抗器、電壓互感器和電流互變壓器、電抗器、電壓互感器和電流互感器鐵芯片間短路；感器鐵芯片間短路；變壓器和電抗器箱體渦流發(fā)熱等變壓器和電抗器箱體渦流發(fā)熱等（3 3）設(shè)備內(nèi)部絕緣故障設(shè)備內(nèi)部絕緣故障 原因：原因：高壓電氣設(shè)備的內(nèi)部絕緣由于密封不良，進(jìn)水高壓電氣

31、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電氣絕緣性能下降，甚至局部放電或擊穿 特征：特征： 設(shè)備整體性發(fā)熱，上高下低設(shè)備整體性發(fā)熱，上高下低的的熱場(chǎng)分布；熱場(chǎng)分布；改變負(fù)荷的情況下外部紅外熱像無(wú)明顯變改變負(fù)荷的情況下外部紅外熱像無(wú)明顯變化化 故障：故障： 發(fā)電機(jī)定子主絕緣劣化、脫殼與擊穿；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；變壓器套管或避雷器受潮；高壓油斷路器受潮或油質(zhì)劣化高壓油斷路器受潮或油質(zhì)劣化等等 （4 4）電壓分布異常和泄漏電流增大故障電壓分布異常和泄漏電流增大

32、故障 一些一些高壓電氣設(shè)備內(nèi)部故障本身并不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱，高壓電氣設(shè)備內(nèi)部故障本身并不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱，但但可改變其正常運(yùn)行時(shí)的電壓分布或泄漏電流，在設(shè)可改變其正常運(yùn)行時(shí)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(chǎng)分布備外表面產(chǎn)生異常的特征性熱場(chǎng)分布 避雷器避雷器（5 5）油浸電氣設(shè)備缺油故障油浸電氣設(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。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(duì)應(yīng)的明顯溫度梯度?？僧a(chǎn)生與油位對(duì)應(yīng)的明顯溫度梯度。 油斷路器、耦合電容器、電流互感器、電壓互

33、感器、油斷路器、耦合電容器、電流互感器、電壓互感器、變壓器套管與油枕變壓器套管與油枕等等（6 6）鍋爐鍋爐 n火焰監(jiān)測(cè)（鍋爐爐膛滅火或燃燒不正常）；火焰監(jiān)測(cè)（鍋爐爐膛滅火或燃燒不正常）；n耐火材料及保溫層破損；耐火材料及保溫層破損；n煙溫監(jiān)測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)鍋爐堵灰；煙溫監(jiān)測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)鍋爐堵灰；n爐管堵塞、結(jié)垢（例如水冷壁管子堵塞）；爐管堵塞、結(jié)垢（例如水冷壁管子堵塞）；n熱氣泄漏；熱氣泄漏；n安全閥泄漏等安全閥泄漏等 （7 7）熱力系統(tǒng)破損及漏熱故障熱力系統(tǒng)破損及漏熱故障 n閥門或接頭泄漏閥門或接頭泄漏 ；n冷凝器回流管堵塞、變窄冷凝器回流管堵塞、變窄 ；n地下管道泄漏地下管道泄漏 ；n凝汽器

34、泄漏等凝汽器泄漏等 ；四、典型紅外裝置四、典型紅外裝置 1 1、紅外輻射測(cè)溫儀、紅外輻射測(cè)溫儀 紅外探測(cè)器接收目標(biāo)輻射并轉(zhuǎn)變成電信號(hào)紅外探測(cè)器接收目標(biāo)輻射并轉(zhuǎn)變成電信號(hào) 目目 標(biāo)標(biāo)顯顯示示器器光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)紅外探測(cè)器紅外探測(cè)器微電機(jī)微電機(jī)調(diào)制盤調(diào)制盤放放大大器器光機(jī)掃描熱像儀原理圖光機(jī)掃描熱像儀原理圖1被測(cè)物體被測(cè)物體 2光學(xué)聚焦系統(tǒng)光學(xué)聚焦系統(tǒng) 3行掃描鏡行掃描鏡 4幀掃描鏡幀掃描鏡5紅外探測(cè)器紅外探測(cè)器 6信號(hào)處理器信號(hào)處理器 7視頻顯示器視頻顯示器紅外熱像儀一般分為：紅外熱像儀一般分為：光機(jī)掃描熱像儀光機(jī)掃描熱像儀焦平面陣列熱像儀焦平面陣列熱像儀紅外熱電視紅外熱電視 （1 1）光機(jī)掃描

35、熱像儀）光機(jī)掃描熱像儀組成：組成： 光學(xué)聚焦系統(tǒng)、行掃描鏡、幀掃描鏡、光學(xué)聚焦系統(tǒng)、行掃描鏡、幀掃描鏡、紅外探測(cè)器、電子信號(hào)處理器和視頻顯示器紅外探測(cè)器、電子信號(hào)處理器和視頻顯示器紅外輻射紅外輻射聚焦系統(tǒng)聚焦系統(tǒng)行掃描鏡和幀掃描鏡行掃描鏡和幀掃描鏡紅外探測(cè)器（液氮冷卻）紅外探測(cè)器（液氮冷卻）紅外探測(cè)器紅外探測(cè)器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)可見(jiàn)圖像可見(jiàn)圖像（2 2）焦平面陣列熱像儀）焦平面陣列熱像儀n沒(méi)有沒(méi)有光機(jī)掃描系統(tǒng)光機(jī)掃描系統(tǒng)n非制冷非制冷 （3）紅外熱電視（熱釋電攝像管成像裝置）紅外熱電視（熱釋電攝像管成像裝置）組成：組成： 成像鏡頭，熱釋電攝像管、攝象機(jī)電路、成像鏡頭，熱釋電攝像管、攝象機(jī)

36、電路、顯示器和溫度標(biāo)定電路。顯示器和溫度標(biāo)定電路。紅外輻射紅外輻射熱釋電攝像管（熱釋電攝像管（PEVPEV）熱圖像熱圖像轉(zhuǎn)變成視頻信號(hào)轉(zhuǎn)變成視頻信號(hào) 典型的設(shè)備紅外熱成像典型的設(shè)備紅外熱成像 泄漏監(jiān)測(cè)與診斷泄漏監(jiān)測(cè)與診斷一、泄漏分類一、泄漏分類 1 1、按泄漏物質(zhì)分：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)、按泄漏物質(zhì)分：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)2 2、按介質(zhì)泄漏量分：滲漏、滴漏、噴漏、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、按泄漏介質(zhì)流向分：向外泄漏、向內(nèi)泄漏、內(nèi)部泄漏內(nèi)部泄漏5 5、按泄漏發(fā)生頻率分：突發(fā)性、漸進(jìn)的、

37、按泄漏發(fā)生頻率分：突發(fā)性、漸進(jìn)的 1 1、材料失效材料失效n腐蝕腐蝕（晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕 ）、n磨損磨損（流動(dòng)受阻及方向改變流動(dòng)受阻及方向改變處）處）n裂紋裂紋 2 2、密封失效、密封失效制造質(zhì)量差、安裝不正確、密封件老化、被腐蝕、磨損制造質(zhì)量差、安裝不正確、密封件老化、被腐蝕、磨損3 3、人為因素、人為因素麻痹疏忽、管理不善、違章操作麻痹疏忽、管理不善、違章操作二、泄漏原因二、泄漏原因（存在（存在壓差壓差） 1 1、液壓法：容器內(nèi)充一定壓力的油或水、液壓法：容器內(nèi)充一定壓力的油或水2 2、皂泡法：容器內(nèi)充氣體，外壁或焊縫上涂抹肥皂液、皂泡法：容器內(nèi)充氣體，外壁或焊縫上涂抹肥

38、皂液3 3、氣泡法：容器內(nèi)充入一定壓強(qiáng)的氣體后浸入水中、氣泡法：容器內(nèi)充入一定壓強(qiáng)的氣體后浸入水中4 4、氨顯色法、氨顯色法：容器內(nèi)充二氧化碳，外部用氨氣指示容器內(nèi)充二氧化碳，外部用氨氣指示5 5、超聲波檢漏法超聲波檢漏法 6 6、氦質(zhì)譜檢漏：、氦質(zhì)譜檢漏：氦通過(guò)漏孔被吸入質(zhì)譜室，根據(jù)氦離氦通過(guò)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子流強(qiáng)度判斷被檢容器漏孔大小 7 7、紅外線檢漏法紅外線檢漏法 二、泄漏原因二、泄漏原因三、超聲波基本性質(zhì)三、超聲波基本性質(zhì) 聲波聲波（彈性波彈性波 ）機(jī)械振動(dòng)在彈性體中的傳播機(jī)械振動(dòng)在彈性體中的傳播聲波振動(dòng)傳播時(shí)，只有能量的傳輸而無(wú)質(zhì)量的傳遞聲波振

39、動(dòng)傳播時(shí)，只有能量的傳輸而無(wú)質(zhì)量的傳遞波動(dòng)中前進(jìn)的只是波，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)并不隨波而移動(dòng)，波動(dòng)中前進(jìn)的只是波，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)并不隨波而移動(dòng)，只是在自己的平衡位置附近振動(dòng)只是在自己的平衡位置附近振動(dòng)超聲波（超聲波（f 20kHzf 20kHz） 超聲波檢測(cè)中，常用的頻率范圍為超聲波檢測(cè)中，常用的頻率范圍為0.40.45 5MHz MHz 超聲波的基本波形超聲波的基本波形（1 1）聲速）聲速 超聲波在介質(zhì)中傳輸?shù)乃俣燃唇橘|(zhì)的聲超聲波在介質(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(guò)的距速，表示一秒鐘超聲波等相位面所通過(guò)的距離，與介質(zhì)的密度和彈性性質(zhì)有關(guān)。離，與介質(zhì)的密度和彈性性質(zhì)有關(guān)。 超聲波傳播速

40、度與介質(zhì)本身的溫度、彈性模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)。量、密度、泊松比、硬度等特性相關(guān)。常溫下：空氣中的聲速約為常溫下：空氣中的聲速約為334334m/sm/s 水中的聲速約為水中的聲速約為14401440m/sm/s 超聲波在傳播過(guò)程超聲波在傳播過(guò)程中，其波束以某一擴(kuò)散角中，其波束以某一擴(kuò)散角從聲源輻射出去從聲源輻射出去（與聲源與聲源的直徑的直徑D D、波長(zhǎng)、波長(zhǎng)有關(guān)有關(guān) ）n 波束的半擴(kuò)散角波束的半擴(kuò)散角越越小，其指向特性越好小，其指向特性越好n 聲源直徑一定時(shí)，頻聲源直徑一定時(shí)，頻率越高（波長(zhǎng)越短），指率越高（波長(zhǎng)越短），指向特性越好向特性越好 超聲波束的指向性超聲波束的指向性（2 2）指向特性）指向特性 （3 3）超聲波用于檢漏的原因）超聲波用于檢漏的原因n超聲波具有指向性，可追尋出產(chǎn)生源位置；超聲波具有指向性，可追尋出產(chǎn)生源位置；n超聲波很容易作阻隔或遮蔽，容易確認(rèn)出產(chǎn)生源；超聲波很容易作阻隔或遮蔽，容易確認(rèn)出產(chǎn)生源；n噪音與超聲波頻率范圍不同，可使用于噪音環(huán)境；噪音與超聲波頻率范圍不同，可使用于噪音環(huán)境；n超聲波的變化可預(yù)知潛在的故障；超聲波的變化可預(yù)知潛在的故障；n超聲波儀器操作簡(jiǎn)單超聲波儀器操作簡(jiǎn)單1 1）壓力壓力/真空系統(tǒng)：真空系統(tǒng)：漏孔產(chǎn)生空載超