设备诊断 - 温度诊断技术

温度检测技术在设备诊断中是最早采用的一种技术。许多机械设备的运行状态与温度有关，比如传热率与温度梯度和原动机与加工设备的性能密切相关，因此，根据设备及其周围环境，温度的变化，可以通过温度检测技术识别设备运行状态上的变化。

随着现代科学技术的进步，温度传感器和检测技术的不断发展，使得温度诊断技术已经成为设备故障诊断技术的一个重要方面。常用的温度诊断技术有：

（1）温度监测诊断技术，
（2）红外监测诊断技术，包括温度监测技术和热象诊断技术。

设备中的零部件常常由于某种故障的潜伏而引起温度变化，这些故障可能是轴承磨损或润滑不良，也可能是负载超限引起零件变形与其它部件非正常接触摩擦所致等等。还有电气系统的过流过载使得电器元件发热造成的故障隐患。通过对设备进行温度变化的监测出诊断，能够查出早期的故障，防患于未然。前面所说温度诊断技术常用的两种又可按接触与非接触式来划分。

接触式温度传感器诊断技术是应用较为普遍的口其原理是通过与被测对象的接触，由传感器感温元件反映出被测对象的温度，并将这一信息直接表示出来，根据传感器输出的信息可以在测温地点，也可以在远距离指示出温度值，必要时还可以进行控制。接触式传感器的测量精度及其反应时间受接触的方法影响很大，所以要确保传感器与被测对象良好的接触。

下面介绍几种接触式传感器：

液体膨胀式传感器，这类传感器应用较广泛，一般是把水银或酒精装在玻璃管内，精度高，但是容易损坏，适宜静态使用，不宜于随机表面测温。

电阻传感器。这种传感器的原理是电阻元件的阻值随温度而变。电阻元件可以是线状的，也可以是薄膜状的，它们被粘接在被测对象的外表面上。由于大部分金属的阻值变化很小，约0.003mV／C左右，故灵敏度低，需用桥式电路和高灵敏的电表才行。热敏电阻是一种半导体元件，温度变化时阻值变化大，它的灵敏度是金属型电阻传感器的10倍，适用的温度范围不超过300℃。由于老化引起阻值漂移，需要经常对零。

金属传感器的输出一般为1mV/℃（用桥式电路、电源为1V），而热敏电阻则可达到lOmWC，典型的应用是测量内燃机冷却水的温度等。

热电偶传感器，这种传感器体很小，适应性强，工作原理是将两种不同金属的线材连在一起通过连接会产生与温度成比例的热电势，它可用普遍电压表、电位差计或电子电压表测出。常用的热电偶如铜／康铜、镍铬合金／镍铅合金等，灵敏度约为40uV/C，精度可达0.5℃左右。热偶式仪器的品种很多，有的可以用来测量高温，如铜／康铜为300℃，镍铬／镍铝为700℃。

双金属传感器，当温度较高、又需要结实耐用，可使用这种结构紧凑的传感器，它也不适宜用于表面测温，不如液体膨胀式灵敏。

另外，还有温度指示漆温度指示粉笔和温度指示带。当测温的精度要求不高时，可以使用简易的表面测温法。根据温度指示漆，温度指示粉笔和温度指示带的颜色变化和变化时间可以判断温度的高低，一种是可逆的，反映当时的温度值；另一种是不可逆的，反映曾经达到的最高温度。

非接触式传感器温度诊断技术目前也是应用很普遍的。由于物体的能量辐射随其绝对温度和辐射表面的辐射系数而定，故不需要直接接触也可根据辐射能量来推算表面温度。在非接触式温度传感器中有代表性的是辐射高温计、光学高温计、红外测温仪和红外热像仪。

辐射高温计的原理是利用热电元件或硫化铅元件测量发热面的辐射能，频率范围可以是某一特定波段（如红外区），也可以是整个光谱范围。精度约2 %，可测温度为40～4000℃，仪器视物角为3℃~ 15℃。

光学高温计可测温在500℃左右，辐射的主要部分属视频范围。使用时将物体表面的或气体的颜色与一加热灯丝作比较，即可测定温度值，误差在2%以内。

红外测温仪，它可以测出不同物质在不同温度下发射出的红外线，通过接收的红外线推导出物质现实温度。这种方法适用于许多场合被测物体的温度检测，如：

①运动状态的物体或带电物体，如轴承、轴、信号或电气控制设备等。
②敏感的、潮湿的或被覆盖的表面。
③很难同其它表面形成良好接触的不规则结构，如绕组。
④不易接近的物体。

⑤大幅表面上或炉子管道等内部必须确定局部温差的部位。
⑥会破坏与之接触的任何探测器的高温物体，如熔化的金属。
⑦必须避免热量散逸的微小物体，如电子器件。
⑧温度有急剧变化的物体。随着红外测温仪的智能化，准确、迅速地测出被测物体的温度情况已成为可能。

红外热像仪，利用红外热像仪表示物体的温度图像。这种温度图像反映的是物体的实际的热辐射情况，屏幕上的每一个亮点的亮度就是被测物体对应点的温度来决定的，温度越高，亮点的亮度就越强，这种红外热像仪能够对被测对象在- 30℃到2000℃之间温度的测试。

如果被测物体有异常，其表面温差在屏幕上显示出的就是颜色光辉度的差别。这种温度图象技术的主要用途之一就是检查各种动力配电装置的工作情况，在检查过程中对各元器件或配线发热量及热流通径的热像显示即可做出预防措施，从而有效避免由于动力配电装置的故障而引起用电设备的不良联锁反应。

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