紅外熱成像技術(shù)在卷煙設(shè)備上的應(yīng)用

張偉峰

【摘 要】 近幾年來(lái)，我國(guó)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(cè)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(cè)溫技術(shù)，根據(jù)被測(cè)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)。

【關(guān)鍵詞】 紅外線(xiàn) ?紅外測(cè)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(xiàn)原理

紅外線(xiàn)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(jiàn)的“熱線(xiàn)”，紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)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(wú)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(zhǎng)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(xiàn)檢測(cè)儀器

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

自2010年7月以來(lái)，河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司新鄭卷煙廠開(kāi)展設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控以來(lái)，引入了紅外測(cè)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(zhǎng)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(lái)越大，運(yùn)行越來(lái)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(cè)，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(cè)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(chē)送絲系統(tǒng)電氣故障

新鄭煙廠卷包車(chē)間98年引進(jìn)瑞士軌道小車(chē)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(chē)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(chē)全部停止運(yùn)行。機(jī)電維修工逐輛排查小車(chē)，檢查空中軌道沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，小車(chē)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(xiàn)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(chǎng)用手持式智能點(diǎn)檢儀的紅外點(diǎn)測(cè)溫功能對(duì)48V電源逐一檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)48V電源輸出端子兩側(cè)電纜線(xiàn)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(xiàn)溫度不應(yīng)超過(guò)5度，因此診斷為端子接觸不良，致使小車(chē)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(chē)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(chē)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(cè)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(guò)不斷摸索，使用紅外熱像儀成功檢測(cè)出變壓器、電機(jī)、風(fēng)機(jī)、變頻器、軸承、三相電纜接頭、母線(xiàn)排、空氣加熱管、空氣開(kāi)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(cè)溫技巧和要點(diǎn)：

3.1 測(cè)溫條件及方法

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

3.2 熱紅外診斷方法

同類(lèi)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(lái)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(cè)周期的溫度數(shù)據(jù)，找出設(shè)備致熱參數(shù)的變化趨勢(shì)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(cè)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(lái)越廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1]紀(jì)紅.紅外線(xiàn)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.