溫度檢測技術在設備診斷中是最早采用的一種技術。許多機械設備的運行狀態(tài)與溫度有關,比如傳熱率與溫度梯度和原動機與加工設備的性能密切相關,因此,根據(jù)設備及其周圍環(huán)境,溫度的變化,可以通過溫度檢測技術識別設備運行狀態(tài)上的變化。
隨著現(xiàn)代科學技術的進步,溫度傳感器和檢測技術的不斷發(fā)展,使得溫度診斷技術已經(jīng)成為設備故障診斷技術的一個重要方面。
常用的溫度診斷技術有:
(1)一般溫度監(jiān)測診斷技術,
(2)紅外監(jiān)測診斷技術,包括溫度監(jiān)測技術和熱象診斷技術。
設備中的零部件常常由于某種故障的潛伏而引起溫度變化,這些故障可能是軸承磨損或潤滑不良,也可能是負載超限引起零件變形與其它部件非正常接觸摩擦所致等等。還有電氣系統(tǒng)的過流過載使得電器元件發(fā)熱造成的故障隱患。通過對設備進行溫度變化的監(jiān)測出診斷,能夠查出早期的故障,防息于未然。
溫度診斷技術常用的兩種又可按接觸與非接觸式來劃分。
接觸式溫度傳感器診斷技術是應用較為普遍的。其原理是通過與被檢測對象的接觸,由傳感器感溫元件反映出被測對象的溫度,并將這一信息直接表示出來,根據(jù)傳感器輸出的信息可以在測溫地點,也可以在遠距離指示出溫度值,必要時還可以進行控制。
接觸式傳感器的測量精度及其反應時間受接觸的方法影響很大,所以要確保傳感器與被測對象良好的接觸。
下面介紹幾種接觸式傳感器。
液體膨脹式傳感器,這類傳感器應用較廣泛,一般是把水銀或酒精裝在玻璃管內(nèi),精度高,但是容易損壞,適宜靜態(tài)使用,不宜于隨機表面測溫。
電阻傳感器。這種傳感器的原理是電阻元件的阻值隨溫度而變。電阻元件可以是線狀的,也可以是薄膜狀的,它們被粘接在被測對象的外表面上。由于大部分金屬的阻值變化很小,敏度低,需用橋式電路和高靈敏的電表才行。
熱敏電阻是一種半導體元件,溫度變化時阻值變化大,它的靈敏度是金屬型電阻傳感器的10倍,適用的溫度范圍不超過300℃。
由于老化引起阻值漂移,需要經(jīng)常對零。金屬傳感器的輸出一般為1mV/℃(用橋式電路、電源為1V),而熱敏電阻則可達到10 mV/℃,典型的應用是測量內(nèi)燃機冷卻水的溫度等。
熱電偶傳感器,這種傳感器體很小,適應性強,工作原理是將兩種不同金屬的線材連在一起通過連接會產(chǎn)生與溫度成比例的熱電勢,它可用普遍電壓表、電位差計或電子電壓表測出。常用的熱電偶如銅/慷銅、鎳鉻合金腺鋁合金等,靈敏度約為40μV/℃,精度
可達0.5℃左右。熱偶式儀器的品種很多,有的可以用來測量高
溫,如銅慷銅為300℃,鎳鉻橾鋁為700℃。
雙金屬傳感器,當溫度較高、又需要結(jié)實耐用,可使用這種結(jié)構(gòu)緊湊的傳感器,它也不適宜用于表面測溫,不如液體膨脹式靈敏。
另外,還有溫度指示漆溫度指示粉筆和溫度指示帶。當測溫的精度要求不高時,可以使用簡易的表面測溫法。根據(jù)溫度指示鑲,溫度指示粉筆和溫度指示帶的顏色變化和變化時間可以判斷溫度的高低,一種是可逆的,反映當時的溫度值;另一種是不可逆的,反
映曾經(jīng)達到的最高溫度。
非接觸式傳感器溫度診斷技術目前也是應用很普遍的口由于物體的能量輻射隨其絕對溫度和輻射表面的輻射系數(shù)而定,故不需要直接接觸也可根據(jù)輻射能量來推算表面溫度。在非接觸式溫度傳感器中有代表性的是輻射高溫計、光學高溫計、紅外測溫儀和紅外熱
像儀。
輻射高溫計的原理是利用熱電元件或硫化鉛元件測量發(fā)熱面的輻射能,頻率范圍可以是某一特定波段(如紅外區(qū)),也可以是整個光譜范圍。精度約2%,可測溫度為40~4000℃,儀器視物角為3°~15°。
光學高溫計可測溫在500℃左右,輻射的主要部分屬視頻范圍。使用時將物體表面的或氣體的顏色與一加熱燈絲作比較,即可測定溫度值,誤差在2%以內(nèi)。
紅外測溫儀,它可以測出不同物質(zhì)在不同溫度下發(fā)射出的紅外線,通過接收的紅外線推導出物質(zhì)現(xiàn)實溫度。這種方法適用于許多場合被測物體的溫度檢測,如:
① 運動狀態(tài)的物體或帶電物體,如軸承、軸、信號或電氣控制設備等。
② 敏感的、潮濕的或被覆蓋的表面。
③ 很難同其它表面形成良好接觸的不規(guī)則結(jié)構(gòu),如繞組。
④ 不易接近的物體。
⑤ 大幅表面上或爐子管道等內(nèi)部必須確定局部溫差的部位。
⑥ 會破壞與之接觸的任何探測器的高溫物體,如熔化的金屬。
⑦ 必須避免熱量散逸的微小物體,如電子器件。
⑧溫度有急劇變化的物體。隨著紅外測溫儀的智能化,準確、迅速地測出被測物體的溫度情況已成為可能。
紅外熱像儀,利用紅外熱像儀表示物體的溫度圖像。這種溫度圖像反映的是物體的實際的熱輻射情況,屏幕上的每一個亮點的亮度就是被測物體對應點的溫度來決定的,溫度越高,亮點的亮度就越強,這種紅外熱像儀能夠?qū)Ρ粶y對象在- 30℃到2000℃之間溫
度的測試。
如果被測物體有異常,其表面溫差在屏幕上顯示出的就是顏色光輝度的差別。這種溫度圖象技術的主要用途之一就是檢查各種動力配電裝置的工作情況,在檢查過程中對各元器件或配線發(fā)熱量及熱流通徑的熱像顯示即可做出預防措施,從而有效避免由于動力配電裝置的故障而引起用電設備的不良聯(lián)鎖反應。
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