紅外熱像儀在消防領域的應用
運用紅外檢測技術判斷電氣火災隱患
隨著經(jīng)濟建設的發(fā)展和人民生活水平的提高，各種電氣設備數(shù)量的與日俱增，電氣產(chǎn)品質(zhì)量、工程設計施工安裝和運行管理等方面存在的諸多問題，*終集中表現(xiàn)為電氣設備和線路運行中存在某些電氣事故隱患和電氣火災隱患，極易釀成火災，造成慘重的財產(chǎn)損失和重大的人員傷亡。因此，在防火**檢查中，對電氣設備和線路進行電氣**檢測，判定電氣火災隱患的存在部位和嚴重程度，及時采取措施排除隱患，可以有效地防止和減少電氣火災的發(fā)生。紅外檢測技術就是電氣**檢測的一種重要手段。
紅外檢測技術是以紅外物理學、紅外光電子學和電子計算機為基礎發(fā)展起來的一門新興的綜合性技術，它廣泛應用于**、冶金、電力、石化、醫(yī)藥等多個領域。近幾年，在電氣消防**檢測，發(fā)現(xiàn)電氣火災隱患，防止和減少電氣火災事故方面也取得了顯著的成效。
?。?nbsp;紅外檢測技術的原理
紅外線是一種電磁波，它的波長范圍為０．７６～１０００μｍ，不為肉眼所見。任何溫度高于**零度（－２７３．１５℃）的物體，都會不斷地發(fā)射紅外輻射。根據(jù)斯蒂芬—玻爾茲曼定律，溫度為Ｔ的物體，單位面積所發(fā)射的輻射功率是
?。校?epsilon;σＴ４ （１）
其中：
?。?mdash;—單位面積輻射功率，（Ｗ）；
ε——物體表面發(fā)射率；
σ——斯蒂芬—玻爾茲曼常數(shù)，其數(shù)值為５．６７３×１０－８Ｗ／（ｍ２Ｋ４）；
Ｔ——物體表面溫度，（Ｋ）。
從上式可知，物體的表面溫度越高，單位面積的輻射功率就越大。當已知物體的表面溫度和它的發(fā)射率時，按上式就可計算出物體的輻射功率。反之，如果測定了物體所發(fā)射的輻射功率，就可以利用上式確定物體表面的溫度。
我們知道，電氣設備在正常運行時均會發(fā)熱升溫，電氣故障形成和發(fā)展的過程，絕大多數(shù)都與發(fā)熱升溫有關。用戶使用電氣設備過程中，導電回路部分存在大量的接頭、觸頭或連接件，如果導電回路連接處發(fā)生故障，就會引起接觸電阻過大，當負荷電流通過時，必然導致局部過熱；如果電氣設備的絕緣層出現(xiàn)老化或破損，將 造成絕緣介質(zhì)損耗過大，在運行電壓的作用下，會產(chǎn)生過熱；另外，隨意裝接用電設備，也會使導線因載流量過大而出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，這些過熱處就成為了電氣火災的隱患。
?。?nbsp;紅外檢測儀器
紅外檢測儀器可以檢測到這種過熱型火災隱患發(fā)射出的紅外輻射能量，并將其轉(zhuǎn)換成相應的電信號，經(jīng)過專門的電信號處理系統(tǒng)進行處理，*后再經(jīng)成像裝置得到與物體表面溫度相對應的熱像圖，確定過熱點位置和溫度。這就是紅外檢測技術檢測電氣火災隱患的依據(jù)。
紅外檢測儀器多種多樣，目前在我國消防工作中普遍應用的有三類，即紅外測溫儀、紅外熱電視、紅外熱像儀。
３ 電氣火災隱患檢測和判斷方法
紅外檢測技術主要應用于過熱型火災隱患的檢測和判定。
?。常?nbsp;電氣火災隱患的檢測
電氣火災隱患的檢測過程一般為四個步驟：
?。ǎ保┦褂眉t外熱電視或熱像儀對一般的電氣設備和線路進行**掃描普遍檢查，發(fā)現(xiàn)其異常發(fā)熱部位。對重點電氣設備和線路的發(fā)熱部位攝取熱像圖；
?。ǎ玻┯眉t外熱溫儀對異常發(fā)熱部位進行測溫。測溫時，應首先正確選擇被測物體的表面發(fā)射率，選擇適當?shù)膮⒄瘴锎_定環(huán)境溫度，鍵入環(huán)境溫度、相對濕度和測量距離等補償參數(shù)并選取適當?shù)臏囟确秶?
對同一測量對象應從不同的方位進行測量找出*高發(fā)熱點的溫度值，對不同的測量對象進行測溫時應保持距離一致和方位一致；
（３）記錄異常發(fā)熱電氣設備的實際負載電流、發(fā)熱部位的表面溫度以及環(huán)境溫度；
（４）利用計算機對熱像圖的溫度場進行分析處理。
３．２ 電氣火災隱患的判定方法
3.2.1 溫度判斷法
根據(jù)紅外測溫儀測得的電氣裝置發(fā)熱部位的表面溫度，同時考慮負載率和連接部分接觸電阻的情況，分析可能存在的電氣火災隱患。
必要 此法是為排除負荷及環(huán)境溫度不同時對紅外判斷結果的影響而提出的。當環(huán)境溫度低，尤其是負荷電流小的情況下，設備的溫度值并沒有超過規(guī)范標準，但大量事實證明此時的溫度值并不能說明該設備沒有缺陷或故障存在，往往在負荷增長之后，或環(huán)境溫度上升后，就會引發(fā)設備事故，形成電氣火災隱患。故對電流型設備還 可采用“相對溫差”法來判別隱患存在與否。
“相對溫差”是指設備狀況相同或基本相同（指設備型號、安裝地點、環(huán)境溫度、表面狀況和負荷電流等）的兩個對應測點之間的溫差，與其中較熱測點溫升的比值，其數(shù)學表達式為
Δτ（％）＝（τ１－τ２）／τ１×１００（％）（３）
其中：
τ１——溫度較高測點的溫升，（℃）；
τ２——溫度較低測點的溫升，（℃）。
通常，當Δτ≥３５％時，就可以診斷該設備存在缺陷，應予以跟蹤監(jiān)測，必要時要安排計劃檢修。
3.2.3 同類比較法
同類比較法是指在同類設備之間進行比較，所謂“同類”設備的含義是指同一回路的同型設備和同一設備的三相，即它們的工況、環(huán)境溫度相同可比時的同型設備，通常也稱做“縱向比較”和“橫向比較”。具體作法就是對同類設備的對應部位溫度值進行比較，可以比較容易地判斷出設備是否正常。在進行同類比較時，要 注意不能排除有三相設備同時產(chǎn)生熱故障的可能性，雖然這種情況出現(xiàn)的幾率相當?shù)汀Ｍ惐容^法適用范圍廣，包括電流型和電壓型設備，也包括對內(nèi)、外部故障的診斷。
4. 紅外熱像儀在消防領域的應用結束語
紅外檢測技術具有很多優(yōu)點，如：測試時不接觸用電設備，不影響受檢單位的正常工作，能夠準確、直觀地顯示電氣火災隱患部位和嚴重程度，且可以進行計算機分析，科學地做出電氣火災隱患診斷結論，并具有操作簡便、檢測速度快、工作效率高、**性強、檢測時可與用電設備保持**距離，適用范圍廣，可用于各類型 用電設備及配電線路的檢查等。但是，由于紅外檢測儀器測量的都是物體的表面溫度，而電氣設備內(nèi)部的溫度因結構復雜而不能準確地測出，所以必須與其他測量技術和科學方法結合起來才能更好地發(fā)揮它的作用。另外，紅外檢測技術主要針對過熱型火災隱患的檢測，對于電火花型電氣火災隱患應采取超聲波檢測。
紅外檢測技術現(xiàn)已發(fā)展成一門倍受矚目的高新技術，隨著社會生產(chǎn)和生活現(xiàn)代化進程的加快，作為電氣防火不可缺少的檢測手段，紅外探測技術必將得到更加廣泛的應用。
運用紅外檢測技術判斷電氣火災隱患
隨著經(jīng)濟建設的發(fā)展和人民生活水平的提高，各種電氣設備數(shù)量的與日俱增，電氣產(chǎn)品質(zhì)量、工程設計施工安裝和運行管理等方面存在的諸多問題，*終集中表現(xiàn)為電氣設備和線路運行中存在某些電氣事故隱患和電氣火災隱患，極易釀成火災，造成慘重的財產(chǎn)損失和重大的人員傷亡。因此，在防火**檢查中，對電氣設備和線路進行電氣**檢測，判定電氣火災隱患的存在部位和嚴重程度，及時采取措施排除隱患，可以有效地防止和減少電氣火災的發(fā)生。紅外檢測技術就是電氣**檢測的一種重要手段。
紅外檢測技術是以紅外物理學、紅外光電子學和電子計算機為基礎發(fā)展起來的一門新興的綜合性技術，它廣泛應用于**、冶金、電力、石化、醫(yī)藥等多個領域。近幾年，在電氣消防**檢測，發(fā)現(xiàn)電氣火災隱患，防止和減少電氣火災事故方面也取得了顯著的成效。
?。?nbsp;紅外檢測技術的原理
紅外線是一種電磁波，它的波長范圍為０．７６～１０００μｍ，不為肉眼所見。任何溫度高于**零度（－２７３．１５℃）的物體，都會不斷地發(fā)射紅外輻射。根據(jù)斯蒂芬—玻爾茲曼定律，溫度為Ｔ的物體，單位面積所發(fā)射的輻射功率是
?。校?epsilon;σＴ４ （１）
其中：
?。?mdash;—單位面積輻射功率，（Ｗ）；
ε——物體表面發(fā)射率；
σ——斯蒂芬—玻爾茲曼常數(shù)，其數(shù)值為５．６７３×１０－８Ｗ／（ｍ２Ｋ４）；
Ｔ——物體表面溫度，（Ｋ）。
從上式可知，物體的表面溫度越高，單位面積的輻射功率就越大。當已知物體的表面溫度和它的發(fā)射率時，按上式就可計算出物體的輻射功率。反之，如果測定了物體所發(fā)射的輻射功率，就可以利用上式確定物體表面的溫度。
我們知道，電氣設備在正常運行時均會發(fā)熱升溫，電氣故障形成和發(fā)展的過程，絕大多數(shù)都與發(fā)熱升溫有關。用戶使用電氣設備過程中，導電回路部分存在大量的接頭、觸頭或連接件，如果導電回路連接處發(fā)生故障，就會引起接觸電阻過大，當負荷電流通過時，必然導致局部過熱；如果電氣設備的絕緣層出現(xiàn)老化或破損，將 造成絕緣介質(zhì)損耗過大，在運行電壓的作用下，會產(chǎn)生過熱；另外，隨意裝接用電設備，也會使導線因載流量過大而出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，這些過熱處就成為了電氣火災的隱患。
?。?nbsp;紅外檢測儀器
紅外檢測儀器可以檢測到這種過熱型火災隱患發(fā)射出的紅外輻射能量，并將其轉(zhuǎn)換成相應的電信號，經(jīng)過專門的電信號處理系統(tǒng)進行處理，*后再經(jīng)成像裝置得到與物體表面溫度相對應的熱像圖，確定過熱點位置和溫度。這就是紅外檢測技術檢測電氣火災隱患的依據(jù)。
紅外檢測儀器多種多樣，目前在我國消防工作中普遍應用的有三類，即紅外測溫儀、紅外熱電視、紅外熱像儀。
３ 電氣火災隱患檢測和判斷方法
紅外檢測技術主要應用于過熱型火災隱患的檢測和判定。
?。常?nbsp;電氣火災隱患的檢測
電氣火災隱患的檢測過程一般為四個步驟：
?。ǎ保┦褂眉t外熱電視或熱像儀對一般的電氣設備和線路進行**掃描普遍檢查，發(fā)現(xiàn)其異常發(fā)熱部位。對重點電氣設備和線路的發(fā)熱部位攝取熱像圖；
?。ǎ玻┯眉t外熱溫儀對異常發(fā)熱部位進行測溫。測溫時，應首先正確選擇被測物體的表面發(fā)射率，選擇適當?shù)膮⒄瘴锎_定環(huán)境溫度，鍵入環(huán)境溫度、相對濕度和測量距離等補償參數(shù)并選取適當?shù)臏囟确秶?
對同一測量對象應從不同的方位進行測量找出*高發(fā)熱點的溫度值，對不同的測量對象進行測溫時應保持距離一致和方位一致；
（３）記錄異常發(fā)熱電氣設備的實際負載電流、發(fā)熱部位的表面溫度以及環(huán)境溫度；
（４）利用計算機對熱像圖的溫度場進行分析處理。
３．２ 電氣火災隱患的判定方法
3.2.1 溫度判斷法
根據(jù)紅外測溫儀測得的電氣裝置發(fā)熱部位的表面溫度，同時考慮負載率和連接部分接觸電阻的情況，分析可能存在的電氣火災隱患。
必要 此法是為排除負荷及環(huán)境溫度不同時對紅外判斷結果的影響而提出的。當環(huán)境溫度低，尤其是負荷電流小的情況下，設備的溫度值并沒有超過規(guī)范標準，但大量事實證明此時的溫度值并不能說明該設備沒有缺陷或故障存在，往往在負荷增長之后，或環(huán)境溫度上升后，就會引發(fā)設備事故，形成電氣火災隱患。故對電流型設備還 可采用“相對溫差”法來判別隱患存在與否。
“相對溫差”是指設備狀況相同或基本相同（指設備型號、安裝地點、環(huán)境溫度、表面狀況和負荷電流等）的兩個對應測點之間的溫差，與其中較熱測點溫升的比值，其數(shù)學表達式為
Δτ（％）＝（τ１－τ２）／τ１×１００（％）（３）
其中：
τ１——溫度較高測點的溫升，（℃）；
τ２——溫度較低測點的溫升，（℃）。
通常，當Δτ≥３５％時，就可以診斷該設備存在缺陷，應予以跟蹤監(jiān)測，必要時要安排計劃檢修。
3.2.3 同類比較法
同類比較法是指在同類設備之間進行比較，所謂“同類”設備的含義是指同一回路的同型設備和同一設備的三相，即它們的工況、環(huán)境溫度相同可比時的同型設備，通常也稱做“縱向比較”和“橫向比較”。具體作法就是對同類設備的對應部位溫度值進行比較，可以比較容易地判斷出設備是否正常。在進行同類比較時，要 注意不能排除有三相設備同時產(chǎn)生熱故障的可能性，雖然這種情況出現(xiàn)的幾率相當?shù)汀Ｍ惐容^法適用范圍廣，包括電流型和電壓型設備，也包括對內(nèi)、外部故障的診斷。
4. 紅外熱像儀在消防領域的應用結束語
紅外檢測技術具有很多優(yōu)點，如：測試時不接觸用電設備，不影響受檢單位的正常工作，能夠準確、直觀地顯示電氣火災隱患部位和嚴重程度，且可以進行計算機分析，科學地做出電氣火災隱患診斷結論，并具有操作簡便、檢測速度快、工作效率高、**性強、檢測時可與用電設備保持**距離，適用范圍廣，可用于各類型 用電設備及配電線路的檢查等。但是，由于紅外檢測儀器測量的都是物體的表面溫度，而電氣設備內(nèi)部的溫度因結構復雜而不能準確地測出，所以必須與其他測量技術和科學方法結合起來才能更好地發(fā)揮它的作用。另外，紅外檢測技術主要針對過熱型火災隱患的檢測，對于電火花型電氣火災隱患應采取超聲波檢測。
紅外檢測技術現(xiàn)已發(fā)展成一門倍受矚目的高新技術，隨著社會生產(chǎn)和生活現(xiàn)代化進程的加快，作為電氣防火不可缺少的檢測手段，紅外探測技術必將得到更加廣泛的應用。
公安機關備案號：
