試析電力設(shè)備紅外測溫準(zhǔn)確性和可靠性的影響因素

上海大學(xué)機(jī)電工程與自動化學(xué)院/國網(wǎng)上海嘉定供電公司 慶 堯

電力設(shè)備在長時間應(yīng)用下會出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，供電企業(yè)通常采用紅外線測溫技術(shù)對其進(jìn)行全面的檢測，可達(dá)到良好的檢測效果。在測溫的過程中，對于測量結(jié)果的準(zhǔn)確性及可靠性有著較多的影響因素，應(yīng)充分分析其主要因素，從而有效避免對測溫的干擾。

1 電力設(shè)備紅外線測溫概述

為確保電力設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，需加大對其檢查力度，明確電力設(shè)備的實(shí)際使用狀態(tài)，在檢查過程中通常采用紅外線測溫技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，并包含較多的檢測儀器，如紅外熱像儀、紅外測溫儀等。通過對儀器的應(yīng)用，可有效檢測出電力設(shè)備的溫度是否在正常范圍內(nèi)，針對溫度過高時可采用相應(yīng)的降溫方式，促使設(shè)備達(dá)到理想的狀態(tài)。同時，在電力設(shè)備檢測的過程中，應(yīng)確保檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及可靠性，有利于工作人員對電力設(shè)備進(jìn)行有效分析，并通過數(shù)據(jù)信息明確設(shè)備發(fā)熱的具體原因。因此數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及可靠性尤為重要。在實(shí)際檢測過程中應(yīng)加以重視，可充分判斷電力設(shè)備出現(xiàn)問題的具體部位。

但在紅外線測溫技術(shù)的應(yīng)用下仍存在較多的干擾因素，容易造成測溫的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，影響工作人員的正確分析，繼而需明確測溫過程中可能出現(xiàn)的影響因素，并對各項(xiàng)因素進(jìn)行有效分析。通過對影響因素的整體把握，以此在實(shí)際測溫時對有關(guān)干擾因素加以注意，避免對紅外線測溫形成不良影響，造成電力設(shè)備難以正常運(yùn)行。為此需全面考慮可能存在的干擾原因，并明確具體的改善方法，繼而可對電力設(shè)備進(jìn)行有效測溫。

2 影響電力設(shè)備紅外線測溫準(zhǔn)確性和可靠性的因素

2.1 大氣吸收

電力設(shè)備紅外線輻射時，運(yùn)輸過程中能量會出現(xiàn)減少的現(xiàn)象，即使紅外線通過波長區(qū)域紅外線穿透能力較強(qiáng)也不能完全通過，由于大氣吸收的原因影響紅外線衰減。大氣在吸收紅外線時，會將一部分紅外線輻射能量轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，或以另一種光譜存在[1]。大氣中的臭氧、二氧化碳、氧氣等氣體分子可選擇性吸收紅外線，紅外線被大氣吸收而衰減的過程就是大氣對于輻射能的吸收。引起對紅外線部分吸收的原因相對較多，如多原子的極性氣體分子如臭氧、二氧化碳、水等在吸收紅外線時受溫度的影響。此外測量距離也會影響準(zhǔn)確性和可靠性，測量儀器與被測量物體的距離越遠(yuǎn)、大氣吸收對測量的影響越大。測量儀器與被測量物體定標(biāo)的距離不同對紅外線測溫儀器的精度也會產(chǎn)生影響。為此，在室外進(jìn)行紅外線測溫時，需在天氣晴朗、空氣濕度小的環(huán)境下測量，保證測量的效果，提高測量的精確性和準(zhǔn)確度。

2.2 懸浮粒子

在紅外線輻射過程中通常還會受大氣與懸浮粒子影響，造成輻射的能量逐漸減少，由于懸浮粒子具有散射的功能，繼而容易吸收大部分的能量并再進(jìn)行散射，促使能量難以集中，改變能量的輻射方向。因此應(yīng)對其進(jìn)行分析，若紅外線在輻射過程中其波長大于懸浮粒子的半徑，則該散射不會影響設(shè)備的正常測溫；若兩者的數(shù)值較為接近時則會嚴(yán)重影響設(shè)備檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，不利于對電力設(shè)備的狀態(tài)做出準(zhǔn)確判斷。若紅外線輻射的波長在0.76～17μm之間、懸浮粒子半徑為0.5～8μm時，則表明該粒子與紅外線輻射相對較低，繼而容易影響紅外線的正常測溫，促使測溫系統(tǒng)難以準(zhǔn)確接收電力設(shè)備的數(shù)據(jù)，使其無法正常工作。針對該因素應(yīng)做出相應(yīng)的改善，在測溫過程中應(yīng)選擇環(huán)境良好的區(qū)域，從而保證紅外線測溫處于正常狀態(tài)。

2.3 風(fēng)力因素

在電力設(shè)備檢測過程中，若在室外進(jìn)行會受到風(fēng)力的影響，當(dāng)風(fēng)速較大時會促使電力設(shè)備中的部分熱量易被吹散,在風(fēng)力的作用下具有良好的散熱功能，繼而造成紅外線難以準(zhǔn)確探測到電力設(shè)備的實(shí)際溫度，無法快速找到發(fā)熱的位置。在設(shè)備的應(yīng)用過程中，極易發(fā)生相應(yīng)故障，影響電力設(shè)備的順利運(yùn)行。例如風(fēng)速達(dá)到1.5m/s時，會使電力設(shè)備的溫度下降1/2左右，使工作人員難以精確測量，影響測量結(jié)果的可靠性。針對該情況，在實(shí)際檢測過程中應(yīng)在風(fēng)力相對較小的環(huán)境下開展測溫工作，從而能夠充分保存電力設(shè)備中的熱量，有效測出準(zhǔn)確的溫度數(shù)據(jù)，為對電力設(shè)備分析提供有效的參考依據(jù)[2]。

2.4 距離系數(shù)

紅外線儀器測溫距離對數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及可靠性也會造成不同程度的影響，距離系數(shù)是紅外線測溫的儀器與被測對象之間的直線距離。在測溫過程中應(yīng)滿足距離系數(shù)的具體要求，繼而使其在合理的測溫范圍內(nèi)。同時兩者間的距離直接關(guān)系著測溫的準(zhǔn)確性，在儀器測溫過程中，儀器所輻射到設(shè)備中只能測量到電力設(shè)備的平均溫度，通過調(diào)整兩者間的距離，促使紅外線儀器與被測對象間的距離縮小，進(jìn)而能夠輻射到設(shè)備的具體面積，以此可得到設(shè)備的真實(shí)溫度數(shù)據(jù)。并且在測溫過程中與測試背景有相應(yīng)的關(guān)系，因此需對三者進(jìn)行合理的調(diào)整，確保三者間的距離在距離系數(shù)的范圍內(nèi)，符合實(shí)際的測量標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 太陽光輻射

在陽光的照射下會使電力設(shè)備表面溫度逐漸升高，在紅外線測量過程中測溫數(shù)據(jù)也會大于正常數(shù)據(jù)，影響數(shù)據(jù)的可靠性。當(dāng)陽光的輻射范圍在3～14μm之間時，該范圍與儀器設(shè)置的區(qū)域相接近，從而造成儀器測量的數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，難以對溫度進(jìn)行有效判斷。當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度在5.9J/cm·min時，會使設(shè)備的溫度升高大約12.4℃，影響實(shí)際溫度的判斷。為此，在采用紅外線測溫過程中應(yīng)選擇在傍晚或陰雨天進(jìn)行，有效避免太陽光的影響。同時還可選擇在沒有陽光照射的室內(nèi)開展測溫，也可達(dá)到良好的效果，充分保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，有助于快速找準(zhǔn)發(fā)熱的具體位置。

2.6 輻射率因素

輻射率通常是指被測設(shè)備的輻射強(qiáng)度所占比例，在測溫過程中，若輻射率在0～1之間，則表明該數(shù)值與被測設(shè)備的材料、氧化程度、厚度等有著相應(yīng)的關(guān)系，以此對數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。其中ε代表設(shè)備的輻射率，δ代表設(shè)備的透射率，ρ代表物體的反射率，在測量過程中，若黑體的ε=1、δ=0、ρ=0，則表明被測設(shè)備的ε＜1、δ＞0、ρ＞0，三個數(shù)據(jù)的數(shù)值是不同的。同時會隨著設(shè)備的表面情況發(fā)生相應(yīng)變化，在不同波長下測量溫度有著不同的數(shù)值，繼而對測量數(shù)據(jù)形成偏差。因此，在電力設(shè)備采用紅外線測溫技術(shù)時需考慮到輻射率的因素，可采用比較法對數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的判斷，確定輻射率、反射率及透射率之間的數(shù)值，繼而選擇相適宜的材料，使其具有較強(qiáng)的耐溫性能，以此可有效得出準(zhǔn)確數(shù)值。

2.7 物體熱輻射

若被測物體鄰近的設(shè)備溫度較高，會對被測設(shè)備的溫度產(chǎn)生影響，在物體熱輻射下，促使被測設(shè)備的溫度逐漸升高，影響具體溫度的測量。反之，由于受鄰近設(shè)備低溫的影響，同樣也會使被測設(shè)備的溫度出現(xiàn)下降的現(xiàn)象。若被測設(shè)備與其周圍的環(huán)境存在的溫差相對較小，測在3～5μm及8～12μm均會受到同等程度的影響。若環(huán)境溫度小于設(shè)備溫度，則在3～5μm區(qū)域?qū)y溫的結(jié)果影響相對較小[3]。為此在實(shí)際測量過程中應(yīng)在其周圍設(shè)置相應(yīng)的屏蔽裝置，以此避免對測溫產(chǎn)生影響。在電力設(shè)備進(jìn)行紅外線檢測過程中還會受到波長的影響，例如波長在0.9μm左右時紅外線輻射會造成大約40%左右干擾，出現(xiàn)5.5%左右的誤差。若波長8～12μm時會使其誤差達(dá)到29%,因此員需選擇合理的波長區(qū)域。

綜上，在電力設(shè)備的紅外線測溫過程中存在較多干擾因素，需全面考慮、了解具體影響的因素，在實(shí)際測溫過程中采取合理的措施，避免造成數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大誤差。同時還需控制好被測設(shè)備與儀器間的距離，并根據(jù)實(shí)際情況明確具體的波長區(qū)域，通過一系列的措施可確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及可靠性，保證電力設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。