熱成像技術(shù)在狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

制造和生產(chǎn)過(guò)程中，如何確保設(shè)備的使用壽命和高效運(yùn)行一直面臨挑戰(zhàn)，尤其是在老化的情況下。隨著時(shí)間的影響，設(shè)備會(huì)因摩擦、腐蝕、熱和機(jī)械循環(huán)、振動(dòng)等導(dǎo)致性能下降，最終導(dǎo)致設(shè)備故障。因此，保障企業(yè)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵是確定何時(shí)發(fā)生這些情況，以便在最佳時(shí)間進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，才能用盡可能低的成本防止故障，并且不會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成重大影響。

提前識(shí)別故障：P-F 曲線

做設(shè)備預(yù)防性維護(hù)的用戶對(duì)于P-F曲線一定很熟悉，它展示了組件生命周期的不同階段，說(shuō)明了檢查方法何時(shí)可以揭示設(shè)備的健康狀況，從主動(dòng)階段到發(fā)現(xiàn)故障。

P-F曲線

如您所見，溫度分析是預(yù)測(cè)領(lǐng)域中可使用的一種重要狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，因此能看見溫度的熱像儀可以用作早期預(yù)警系統(tǒng)，甚至在出現(xiàn)肉眼可辨別的故障之前，就能指出機(jī)器或資產(chǎn)何時(shí)出現(xiàn)磨損跡象。

趨勢(shì)分析的重要性

熱像儀的核心是捕獲資產(chǎn)的溫度讀數(shù)，單一的溫度讀數(shù)可以提供見解，但分析其單一的價(jià)值可能有限。比如工廠中的電動(dòng)機(jī)，其運(yùn)行溫度為73°C。如果沒有額外的數(shù)據(jù)，這是否令人擔(dān)憂？為了確定這一點(diǎn)，可能需要深入研究電機(jī)的細(xì)節(jié)，檢查其標(biāo)準(zhǔn)工作溫度范圍。然而即便如此，也可能無(wú)法提供完整的畫面。

例如，如果電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)范圍為50°C至80°C ，則在73°C時(shí)，電機(jī)當(dāng)前在此溫度范圍的高位運(yùn)行。但是，應(yīng)該多久檢查一次？目前的情況如何？何時(shí)需要維護(hù)？它會(huì)發(fā)生故障嗎？這些問題仍未得到解答，我們還是無(wú)法預(yù)測(cè)該電機(jī)的未來(lái)狀況。

了解機(jī)器的運(yùn)行狀況不僅僅是一次測(cè)量。外部和內(nèi)部因素，如負(fù)載變化、冷卻效率和環(huán)境條件等，都會(huì)影響工作溫度。隨時(shí)間推移，跟蹤這些溫度可為狀態(tài)監(jiān)測(cè)專家提供更清晰的畫面。

如果2019年1月安裝了一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，并獲取了每月的溫度讀數(shù)，則可以繪制溫度圖，以確定該特定電機(jī)在該位置為特定過(guò)程提供動(dòng)力的操作規(guī)范。運(yùn)行良好的電機(jī)可以記錄類似于下圖所示的溫度：

電動(dòng)機(jī)1溫度趨勢(shì)（2019-2023 年）：電機(jī)的季節(jié)性變化表明在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行范圍內(nèi)性能穩(wěn)定。

這張圖顯示了一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其溫度波動(dòng)程度在50°C和55°C之間，它與一年中的季節(jié)相當(dāng)吻合，夏季變暖，冬季變冷。那么，我們可以從這些信息中確定：電機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)工作溫度范圍的低位運(yùn)行，似乎沒有機(jī)械過(guò)載或負(fù)載特別高。除非溫度發(fā)生顯著變化，否則狀況監(jiān)測(cè)專業(yè)人員可以每?jī)傻饺齻€(gè)月檢查一次電機(jī)。該電機(jī)沒有明顯的擔(dān)憂跡象，因此預(yù)計(jì)它在可預(yù)見的未來(lái)將繼續(xù)可靠地工作。

2019年，這臺(tái)電機(jī)旁邊還安裝了另一臺(tái)電機(jī)，其溫度讀數(shù)也按月捕獲，下面是電機(jī)溫度的比較：

電動(dòng)機(jī)2的溫度趨勢(shì)（2019-2023 年）：季節(jié)變化、上升模式和維護(hù)干預(yù)的影響

上圖說(shuō)明了電動(dòng)機(jī)2幾年來(lái)的溫度趨勢(shì)，突出了幾個(gè)關(guān)鍵觀察結(jié)果：

季節(jié)相似性和溫度上升：最初，溫度模式模擬了與早年相似的季節(jié)變化。然而到2021年，可看到明顯的增長(zhǎng)，與早期的趨勢(shì)不同，這表明了一個(gè)潛在的問題；

溫度暫時(shí)下降：2022年8月和9月期間氣溫大幅下降，表明需要采取糾正措施或改變條件，從而恢復(fù)到可接受的工作溫度；

運(yùn)行規(guī)范和可靠性預(yù)測(cè)：盡管有這些波動(dòng)，溫度仍在電機(jī)的運(yùn)行規(guī)范范圍內(nèi)，了解該電機(jī)的歷史溫度有助于預(yù)測(cè)其未來(lái)的可靠性；

環(huán)境影響：這種溫度變化趨勢(shì)在灰塵和碎屑逐漸阻塞散熱片和氣流的環(huán)境中很常見，導(dǎo)致溫度穩(wěn)定上升。隨后的清潔可以恢復(fù)冷卻效率；

其他原因：需要注意的是，這種趨勢(shì)還可能源于各種因素，如電機(jī)負(fù)載變化、較大的碎屑阻礙電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、傳動(dòng)鏈或皮帶張力的變化、冷卻風(fēng)扇的放置或熱空氣抽取效率等。

上圖很好的說(shuō)明了定期清潔和維護(hù)的重要性。它強(qiáng)調(diào)了需要意識(shí)到可能影響電機(jī)溫度的不同因素，并強(qiáng)調(diào)了解決基本冷卻問題以防止未來(lái)出現(xiàn)更嚴(yán)重問題的重要性，也就是監(jiān)測(cè)和維護(hù)的重要性！

總之，雖然此圖指出了異常情況并提出了可能的問題，但它無(wú)法明確指出原因。定期監(jiān)測(cè)和維護(hù)，以及對(duì)電機(jī)運(yùn)行環(huán)境和歷史的深入了解，對(duì)于確保其最佳性能和使用壽命至關(guān)重要。

現(xiàn)在，讓我們研究一下同樣在2019年安裝的第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，看看它們?nèi)绾伪容^：

電動(dòng)機(jī)3的溫度趨勢(shì)（2019-2023 年）：高于制造商規(guī)格的季節(jié)性標(biāo)準(zhǔn)，表明可能需要進(jìn)行調(diào)查

上圖展示了電動(dòng)機(jī)3的溫度變化趨勢(shì)，提供了有價(jià)值的見解：

初始溫度讀數(shù)：電機(jī)的溫度為73°C，完全符合制造商規(guī)定的操作規(guī)范。這表明，電機(jī)按預(yù)期運(yùn)行；

單個(gè)溫度讀數(shù)的意義：雖然73°C的一次性讀數(shù)并不令人震驚，甚至可以被視為令人放心的結(jié)果，但需要關(guān)注的是整體溫度變化趨勢(shì)，單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)并不總是能提供能反映電機(jī)健康狀況的完整情況；

與其他電機(jī)的比較：在某一點(diǎn)之前，電機(jī)3的性能與電機(jī)1和電機(jī)2中觀察到的年度季節(jié)性變化一致。這表明這些類型的電機(jī)在正常條件下的典型行為模式；

近期溫度升高：但是，該圖顯示了從2023年1月開始發(fā)生變化。電機(jī)的溫度開始升高，偏離了通常的模式，此變化可能表示影響電機(jī)性能的潛在問題。

最近的溫度升高，特別是與歷史數(shù)據(jù)相比，表明電機(jī)3可能存在問題進(jìn)一步發(fā)展。這需要進(jìn)一步調(diào)查以確定原因，并確定是否需要進(jìn)行維護(hù)或調(diào)整以防止?jié)撛诠收系陌l(fā)生。

電動(dòng)機(jī)3未來(lái)會(huì)怎樣？以下用圖表示兩種可能情況：

電動(dòng)機(jī)3的溫度趨勢(shì)：未經(jīng)維護(hù)的過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致超過(guò)105°C的故障

如果在沒有調(diào)查、維護(hù)或進(jìn)一步行動(dòng)的情況下使用該電機(jī)，則溫度可能會(huì)繼續(xù)上升，直到出現(xiàn)故障。上圖顯示了這一點(diǎn)，并顯示證明了溫度超過(guò)105°C會(huì)導(dǎo)致立即故障的結(jié)果。

電動(dòng)機(jī)3的溫度趨勢(shì)：在安全范圍內(nèi)控制溫度升高

上圖講述了另外一個(gè)不同的故事，也許是由于電機(jī)運(yùn)行的生產(chǎn)過(guò)程被專門用來(lái)滿足新的輸出負(fù)載要求，所以對(duì)電機(jī)的功耗需求也明顯增加了？溫度仍在電機(jī)可接受的工作范圍內(nèi)，但對(duì)這種熱異常的根本原因我們有了更明確的解釋。

利用熱趨勢(shì)分析優(yōu)化設(shè)備健康監(jiān)測(cè)

單獨(dú)的溫度讀數(shù)可以分析了解設(shè)備狀況，但這只能與制造商推薦的電機(jī)或制造、生產(chǎn)過(guò)程中的其他資產(chǎn)的工作范圍進(jìn)行比較。這可能會(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo)，無(wú)法真正了解資產(chǎn)和設(shè)備的狀況，而資產(chǎn)和設(shè)備的狀況對(duì)企業(yè)的可靠運(yùn)營(yíng)至關(guān)重要。

定期讀取溫度讀數(shù)可以幫助我們了解所檢查的每一項(xiàng)資產(chǎn)的全貌。這并不意味著溫度永遠(yuǎn)不會(huì)改變，但熱異常通常是有原因的。如果出現(xiàn)無(wú)法解釋的溫度變化，則可以通過(guò)檢查、清潔、維護(hù)或采取其他措施將設(shè)備恢復(fù)到其正常工作溫度，否則的話設(shè)備可能會(huì)很快的運(yùn)行變得更熱，這樣的話，就需要更進(jìn)一步監(jiān)測(cè)以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)故障點(diǎn)。

如果您的企業(yè)依靠制造或生產(chǎn)設(shè)備、配電板、電機(jī)、泵、機(jī)械或其他機(jī)械或電氣設(shè)備生存，那么對(duì)您來(lái)說(shuō)，這些設(shè)備不會(huì)意外故障可能很重要。FLIR預(yù)防性狀態(tài)監(jiān)測(cè)解決方案通常用于制造或生產(chǎn)環(huán)境，以準(zhǔn)確獲取溫度讀數(shù)。

持續(xù)監(jiān)控的目的是在故障發(fā)生前識(shí)別問題，防止發(fā)生成本高昂的停機(jī)事件。使用FLIR熱像儀進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B續(xù)狀態(tài)監(jiān)控是維持正常運(yùn)行時(shí)間的有效方法。

審核編輯：湯梓紅