基于红外热成像技术在电机故障诊断中的应用

基于红外热成像技术在电机故障诊断中的应用

王小东

（贵州电子科技职业学院电气工程系贵州贵安新区550025）

摘要：电动机是各行各业广泛使用的动力设备，电动机散热好坏直接影响电动机运行工作状况。针对电动机运行中风扇出现的腐蚀疲劳工况，运用红外热成像技术进行故障诊断具有显著优势。同时运用半高宽法通过红外热图像对电机风扇腐蚀疲劳部分面积进行定量分析计算，为检修运行人员提供良好的检修决策。通过实验计算与现场测量误差对比分析，基于红外热成像技术的电机故障诊断方法是一种有效的故障诊断方法。

关键词：电机风扇；红外热成像；半高宽法；故障诊断

引言

电动机在工业上应用广泛，电动机在运行过程中会不断产生大量的热量，风扇对维持电机温度正常起着至关重要的作用。由于电动机工作现场环境的恶劣和复杂，风扇叶片会出现如腐蚀和疲劳等工况。对风扇腐蚀疲劳故障的研究可以大大延长电机工作寿命，避免或降低相关事故发生的几率，提高机械工作效率，提高经济效益。

近年来，红外诊断技术在电力系统得到了广泛的应用和较快的发展。该技术能够实时、准确、无接触、远距离测量带电表面的温度，及时发现局部过热隐患和缺陷，对电力系统安全运行有着积极的作用[1]。目前针对电动机研究多基于电动机内部轴承、转子、定子等发生故障的研究，对电动机风扇腐蚀疲劳的研究却很少见。本文将利用红外热成像仪运用相对温差判别法对电动机风扇的腐蚀疲劳故障进行诊断，并且运用半高宽法对电机风扇腐蚀区域面积进行定量计算分析，为故障的检测和诊断提供帮助。

1红外热成像技术

1.1红外热成像原理

自然界中一切绝对零度（-273℃）以上的物体都在不断的向周围辐射红外热，这是由于物体内部分子热运动的结果。斯蒂芬-玻尔兹曼定律[2]：

由红外热成像仪测得实验室电动机风扇温度如表1所示。

2.2半高宽法（FWHM）

绝大部分的数字图像都可以表示成直方图的形式，一些设备的正常区域和缺陷区域的高斯分布组合成图像的直方图。半高宽法（FWHM）又称为半峰宽法，是图像处理中常用的数据处理方法[6]，可以通过电动机风扇热像图来定量计算风扇腐蚀缺陷部分尺寸大小。由于风扇每片叶片腐蚀的原理和计算方法相似，取风扇某一叶片热像图缺陷部分纵向温度分布曲线如图1示。

其中S——风扇某叶片的缺陷部分面积，单位m2。

P2-P1——缺陷像素的实际大小。

D——单位像素代表的实际大小，单位m2。

3.结束语

利用红外热成像仪，实验室采集数据，通过实验数据验证结果分析，基于红外热成像技术的电机故障诊断方法能够针对电机的故障进行很准确的诊断，其是一种有效的故障诊断方法。

参考文献：

[1]刘慧开，杨立，孙丰瑞.异步电动机的表面温升分析[J].激光与红外，2006，2（36）：118-121.

[2]胡进.红外技术在煤矿电气设备安检中的应用探索[J].煤炭技术，2014，7（33）：179-181.

[3]田裕鹏.红外检测与诊断技术[M].北京：化学工业出版社，2006：13-20.

[4]胡红光.电力设备红外诊断技术与应用[M].中国电力出版社，2012：1-4.

[5]孙岳，韩旭，翟爽等.红外热成像技术在海上平台的应用研究[J].自动化与仪器仪表，2014，9：88-91.

[6]D.P.Almond，S.K.Lau.Edgeeffectandamethodofdetectsizingfortransientthermography[J].Appl.1993，62（25）：1063-1069.