紅外熱成像技術(shù)在卷煙設(shè)備上的應(yīng)用

張偉峰

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司新鄭卷煙廠，河南新鄭 451150）

紅外熱成像技術(shù)在卷煙設(shè)備上的應(yīng)用

張偉峰

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司新鄭卷煙廠，河南新鄭 451150）

近幾年來，我國大力推廣紅外熱成像技術(shù)的應(yīng)用，在大量的實(shí)踐工作和紅外檢測實(shí)例中，我們不斷地對(duì)設(shè)備熱缺陷的特征進(jìn)行研究探討。把紅外熱成像技術(shù)引入煙草行業(yè)，利用紅外熱成像的非接觸測溫技術(shù)，根據(jù)被測物溫度變化快速查找設(shè)備異常部位，為排除部分電氣和機(jī)械故障提供依據(jù)。

紅外線 紅外測溫儀 紅外熱成像儀 高分子輸送鏈帶 空氣加熱器

1 紅外熱成像原理及儀器

1.1 紅外線原理

紅外線輻射是自然界存在的一種最為廣泛的電磁波輻射［1］，是一種人眼看不見的“熱線”，紅外線的波長為0.76～100μm。它是基于任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會(huì)產(chǎn)生自身的分子和原子無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，并不停地輻射出熱紅外能量，分子和原子的運(yùn)動(dòng)愈劇烈，輻射的能量愈大，反之，輻射的能量愈小。物體的紅外輻射特性是輻射能量的大小及其按波長的分布與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系。

1.2 紅外線檢測儀器

利用物體的紅外輻射特性，人們研制了紅外線檢測儀器，目前常見的紅外測溫系統(tǒng)有紅外測溫儀和紅外成熱像儀兩種。紅外測溫儀：能夠以非直接接觸方式，檢測被測區(qū)域的溫度值；紅外熱像儀：根據(jù)對(duì)被測物體的紅外線進(jìn)行掃描，經(jīng)處理、轉(zhuǎn)換或標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)通過電視屏或監(jiān)測器顯示紅外熱像圖。

自2010年7月以來，河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司新鄭卷煙廠開展設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控以來，引入了紅外測溫儀和紅外成熱像儀在卷煙設(shè)備上的進(jìn)行應(yīng)用嘗試，用于探索設(shè)備的預(yù)知性維修和故障診斷。

2 紅外熱成像儀在卷煙設(shè)備上的應(yīng)用

2.1 紅外熱成像儀診斷條煙輸送系統(tǒng)機(jī)械摩擦故障

條煙輸送系統(tǒng)的鏈帶由高分子物質(zhì)制成，逐節(jié)鏈接，首尾相接成環(huán)形，由動(dòng)力頭帶動(dòng)在固定的滑道上滑行，帶動(dòng)條煙遠(yuǎn)距離傳送至裝封箱機(jī)［2］。隨著長時(shí)間的使用和高分子鏈帶的特性，運(yùn)行中吸附大量灰塵，鏈帶運(yùn)行受到摩擦力越來越大，運(yùn)行越來越不平穩(wěn)，經(jīng)常出現(xiàn)間歇性抽動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)鏈帶被拉斷。受輸送距離和安裝位置影響，使用傳統(tǒng)的目視、手摸等方法查找某一條鏈帶受到摩擦力大和受力點(diǎn)難度很大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且事倍功半。

用手持紅外熱像儀站在條輸送鏈帶下方進(jìn)行觀察檢測，根據(jù)溫度分布，能夠快速找出受力最大的輸送鏈帶，進(jìn)而可以快捷找出該鏈帶的具體摩擦受力點(diǎn)。與傳統(tǒng)的手摸、眼看的方法相比，效率提高幾十倍，而且可以拍照存檔供以后分析對(duì)比。

2.2 紅外熱成像技術(shù)檢測條輸送鏈帶案例

2010年12月26日維修工在日常點(diǎn)檢中發(fā)現(xiàn)條輸送動(dòng)力頭電機(jī)電流從平時(shí)5.2A上升到6.3A，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩從80%上升到106%。設(shè)備點(diǎn)檢員使用紅外熱成像儀對(duì)條輸送鏈帶進(jìn)行紅外拍照。相同環(huán)溫，相同傳輸距離，溫度應(yīng)趨于一致。從圖中可以看出第2條和第5條鏈帶溫度異常。周日檢修時(shí)維修工卸下鏈帶檢查，發(fā)現(xiàn)多處破損、斷裂，還有一部分滑道損壞。更換后6條鏈帶溫度趨于一致，動(dòng)力頭電機(jī)電流、轉(zhuǎn)矩恢復(fù)正常。

2.3 紅外熱成像技術(shù)診斷軌道小車送絲系統(tǒng)電氣故障

新鄭煙廠卷包車間98年引進(jìn)瑞士軌道小車系統(tǒng)，2012年底臨近生產(chǎn)旺季卻故障頻出，故障現(xiàn)象：小車在運(yùn)行中突然停止前進(jìn)，復(fù)位后又能繼續(xù)運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)所有的小車全部停止運(yùn)行。機(jī)電維修工逐輛排查小車，檢查空中軌道沒有發(fā)現(xiàn)問題所在，小車仍然不時(shí)罷工。

使用紅外成像儀對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行檢查［3］，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)并聯(lián)48V變壓器鐵芯和線圈處溫度相差近10度。一樣的環(huán)境溫度，相同的型號(hào)一樣的功率而且并聯(lián)，溫度差異不應(yīng)大于2至3度。在現(xiàn)場用手持式智能點(diǎn)檢儀的紅外點(diǎn)測溫功能對(duì)48V電源逐一檢測，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)48V電源輸出端子兩側(cè)電纜線溫差11度。按照DL/T664標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定［4］，理想狀態(tài)下端子兩側(cè)導(dǎo)線溫度不應(yīng)超過5度，因此診斷為端子接觸不良，致使小車供電電壓不穩(wěn)定出現(xiàn)故障。端子重新固定后故障排除，小車運(yùn)行正常。

2.4 紅外熱成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)滾筒薄板式烘絲機(jī)空氣加熱器缺陷

制絲車間點(diǎn)檢員2013年6月在對(duì)滾筒薄板式烘絲機(jī)空氣加熱器做紅外熱成像檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)熱成像圖片出現(xiàn)異常，其中從上數(shù)第五和第六根加熱管溫度顯示為46.4℃，較其它管道（正常管道為125℃）低80℃左右。點(diǎn)檢員從歷史熱成像圖片前后對(duì)比判定：此現(xiàn)象為加熱管腐蝕出現(xiàn)沙眼所致。加熱管出現(xiàn)漏點(diǎn)后，蒸汽從漏點(diǎn)溢出，導(dǎo)致蒸汽泄漏及加熱器管路溫度不足。維修人員臨時(shí)將腐蝕的一組熱交換器進(jìn)氣法蘭用盲板臨時(shí)切斷，待備件位后及時(shí)進(jìn)行更換。

3 紅外熱成像技術(shù)在卷煙設(shè)備上應(yīng)用的技巧

通過不斷摸索，使用紅外熱像儀成功檢測出變壓器、電機(jī)、風(fēng)機(jī)、變頻器、軸承、三相電纜接頭、母線排、空氣加熱管、空氣開關(guān)等零部件的故障點(diǎn)，并總結(jié)出一些卷煙機(jī)械紅外測溫技巧和要點(diǎn)：

3.1 測溫條件及方法

在安全的條件下盡可能接近被測物體，如果測溫儀遠(yuǎn)離目標(biāo)，而目標(biāo)又小，應(yīng)選擇高分辨率的測溫儀；測溫時(shí)，被測目標(biāo)應(yīng)大于測溫儀的視場，否則測量有誤差；任何情況下，偏離入射角不得超過 30度否則出現(xiàn)測量誤差；正確輸入環(huán)境溫度和被測物體發(fā)射率。

3.2 熱紅外診斷方法

同類設(shè)備采用熱像圖分析法在正常狀態(tài)下的熱像圖的差異來判斷設(shè)備是否正常；同一設(shè)備采用檔案分析法根據(jù)不同檢測周期的溫度數(shù)據(jù)，找出設(shè)備致熱參數(shù)的變化趨勢和變化速率，以判斷設(shè)備是否正常。

4 結(jié)論

實(shí)踐證明，紅外熱成像技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于卷煙設(shè)備的精密點(diǎn)檢和故障診斷上，在工作效率大大提高的同時(shí)，避免了檢測中的盲目性、隨機(jī)性和偶然性，為預(yù)知性維修提供依據(jù)，今后在煙草加工設(shè)備的應(yīng)用前景會(huì)越來越廣闊。

［1］紀(jì)紅.紅外線技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)技術(shù)出版社，1979.

［2］何權(quán).條煙輸送系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)［J］.煙草科技，2012（10）.

［3］陳曉東.紅外熱成像診斷技術(shù)的應(yīng)用［J］.甘肅科技，2010（11）.

［4］DL/T664-199帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則，2010.

張偉峰（1972—），男，職稱：電氣高級(jí)技師，電氣點(diǎn)檢員?，F(xiàn)從事卷包設(shè)備的點(diǎn)檢工作，利用智能點(diǎn)檢儀、紅外熱像儀開展設(shè)備狀態(tài)的在線、離線監(jiān)測，對(duì)西門子PLC、HMI、工控網(wǎng)絡(luò)有較深入研究。