摘要:热成像技术因其本身具有的优点以及与高铁检修很好的适配性在高铁检修中得到应用和推广。采用热像仪直接观察和测量就可以在检修过程中发现异常现象掌握潜在故障的位置和严重程度消除隐患。定期使用热像仪检查能在早期发现隐患或迅速诊断故障位置,可大大提高检修效率、减少安全隐患和经济损失。
1 使用热成像技术的优势
通过采取“技防”措施,日常使用热成像仪对动车组电气部件进行检查,可及时发现并消除电气部件存在的火灾安全隐患。与传统检查方法相比具有如下优势:
1.1 可节省大量对电气设备检查的人力及作业时间。
1.2 可有效避免端子多次拔插检查后,对端子本身的损害
1.3 可发现传统检查方法无法发现的虚接安全隐患。
1.4 可快速、准确发现端子存在松动、虚接的位置。
1.5 图像留存功能便于日后责任追究。
2 红外热成像概述
红外线热辐射是一－种常见的电磁波辐射现象,任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动,并不停地辐射出热红外能量,分子和原子的运动愈加剧烈,辐射的能量愈大:反之,辐射的能量愈小。基于红外热成像的诊断技术就是通过吸收被测物体的红外辐射能量,测出设备表面的温度及温度场的分布,从而判断设备发热情况。根据红外辐射的基本定律可知:一个被测物体的表面辐射系数一定时,它的辐射功率与其绝对温度t的四次方成正比。因此,对物体表面温度的检测就变成为对其辐射功率的检测。当被测物体其他条件不变的情况下,仅仅是产生了故障和缺陷,那么它的表面温度场分布将会发生相应变化;若被测物体的材料特性发生异常,其表面的温度也相应改变,因而应用红外进行温度的检测,可以为分析被测目标的现有状态提供信息。红外热成像仪是基于红外热成像技术设计的检测设备其工作原理,红外探测器通过对电气设备表面温度及其分布的测试、分析和判断形成红外热图像,准确地发现电气设备运行中的异常和缺陷,从而预知设备运行状况。
.png)
图1 红外热成像图
3 热成像检测系统在动车组中的工作流程
在初始阶段,通过对不同类型且状态良好动车组的主要电气设备及关键接线位置进行数据采集,以被测试部位的红外热成像数据及关键接线点的电流、电压等数据为基础建立数据;库。在调试过程阶段,将测试部位的红外热成像图像及电压、电流等数据与数据库基础数据进行比对,当测试部位的数据与基础数据库存在差异时,计算机将异常情况反馈给调试终端并进行报警,测试人员收到异常报警信号后对异常部位重点盯控,并采用其他检测手段进行异常状态排查。确认异常状态后通知相关人员进行修复直至各电气设备状态正常如图2所示。
4 热成像检测系统在动车组中的应用
众所周知多种形式的原因均会造成动车组电气设备故障现象千奇百怪但大多数电气设备故障表面均会伴有发热的现象。一旦电气设备的某些接头、触头或电气连接件等有接触或连接不良迹象时就会导致电气设备的接触电阻增大造成该部位更多的电阻损耗及更高的温升,从而造成电气设备的局部过载过热、负载不平衡、短路甚至起火等安全隐患问题。以动车组电暖器接线端子烧损故障为例,端子烧损的主要原因为电暖器端子松动,造成接触电阻增大导致局部过热最终导致端子烧损、冒烟严重影响了动车组行车安全。
目前传统的电暖器端子检查方法是通过外观检查、人工拔插端子的手段来确认接线端子是否存在松动、虚接情况这种拔插的检查方法既浪费时间又浪费人力,且端子多次拔插后更会导致端子接触不良对端子的损害极大存在次生的安全隐患。而通过红外热成像技术可快速有效判断出潜在的热隐患,由于松动或插接不良会造成该部位过热通过该技术手段可以轻易地判断出松动部位及存在的安全问题。
.png)
图2 热成像检测系统在动车组中工作流程图
传统目视检查所看到的图像根本无法判断出存在的端子松动隐患而通过热成像所呈现的图像,可明显看出松动的端子部位成像颜色明显与其他正常端子部位颜色不同,且有实时的温度显示,因此可快速判断为该部位端子松动。热成像在检测过程中两个摄像头监视的是同一一个设备位置,可自动生成原始图像及红外图像格式图片通过两图像对比可及时准确地判断设备的具体过热点。热成像这种检测方法不仅可以节省大量对电气设备检查的人力及作业时间,还可提升动车组检修科学化水平,扩大先进科学技术超前作用响应路局“真心干、大胆干”的号召。综上所述热成像技术因其本身具有的优点以及与高铁检修很好的适配性,在高铁检修中得到应用和推广。
采用热像仪直接观察和测量就可以在检修过程中发现异常现象掌握潜在故障的位置和严重程度消除隐患。热成像技术可以应用在高铁检修的高压部件、大电流设备、接触器空开接线端子、轴承、管路及阀类等方面。定期使用热像仪检查能在早期发现隐患或迅速诊断故障位置,可大大提高效率减少安全隐患和经济损失。
使用热成像仪按照各空开、接触器工作温度标准进行比对检查。发现温度异常的空开接触器时首先对接线及端子进行紧固再次使用热成像仪进行检查如温度仍超过工作温度范围时,更换空开或接触器并上报段相关部门,同时将更换下的空开或接触器返回段有关部门,由段组织技术人员对空开或接触器进行分解检查。QEL 柜内各空开、接触器使用热成像仪检查完毕后使用热成像仪对每个QEL配电柜内的整体空开、接触器拍摄热成像图片导出后建立专用文件夹按照“一车一档”进行保存管理保存。
5 结语
随着轨道交通装备制造业的快速发展,动车组已经逐渐成为出行的主要方式,电力系统作为动车组的重要组成部分,其可靠性直接影响到动车组的安全稳定运行以。为保证动车组的可靠性,提前发现车辆存在的安全隐患,提升动车组生产调试工序的检测水平,采用红外热成像技术对动车组电气系统的发热状态进行监控,提前发现因接线端子松动、负载不平衡、过载等不易察觉的异常现象导致的动车组行车安全事故。
参考文献:
[1]张许沈华波热成像技术在动车组中的应用研究J.计算机测量与控制,2016 24(12)221-222.
[2]李刚.便携式热成像仪在电气设备预知性维修中的应用[J].冶金设备管理与维修,2014 3(2)5-7.
[3]汪娟刘晓军王涛.浅谈电气设备发热原因及诊断方法[].科技与生活,2010(21):104-106.