1、热成像仪在玻璃行业的应用初探杨慧杰 郭立波 沈洁 刘学理 李晓青 （洛玻集团技术中心 浮法玻璃新技术国家重点实验室 洛阳市 471000）摘要 简单介绍了红外热成像仪的理论基础、工作原理、功能优势及不同行业的应用情况，总结了在某公司两条浮法玻璃生产线的初步应用情况。关键词 红外热成像仪 表面温度 设备检测0 引言浮法玻璃生产的工艺要求，决定了企业不间断性生产的特性，突发的停机时间是不可忍受的。目前国内几乎所有的玻璃生产企业，都是依靠制定设备维修计划来避免设备故障，保证生产连续运转。但它是以降低产量，增加维修费用为代价换来的连续运转。红外热成像仪可以在不影响生产的前提下，通过对重要设备的健康监测
2、来确定设备的维修时间及维修部位，它在电力行业的应用已较为成熟，但在玻璃生产企业的应用还较少。本文主要介绍热像仪在浮法玻璃生产企业的应用前景。1 理论基础1.1 斯忒藩-玻耳兹曼定律1879 年，约瑟夫斯忒藩发现：物体的辐射功率与其绝对温度的 4 次方成正比。根据该定律，在 1884 年玻耳兹曼给出：。4TW其中 W 为单位面积发射的辐射功率， 为物体的辐射率， 为斯忒藩-玻耳兹曼常数=5.66x10-8 W/(m2K4)，T 是绝对温度（K） 。更具该定律我们可以推论：一切温度高于绝对零度的物体都对外辐射电磁波，辐射强度取决于其温度和表面辐射率1.2 维恩位移定律与普朗克黑体辐射定律在一定温度
3、下，黑体的单色辐射度 按波长分布由普朗克)(TMo公式给出为12(T)Mo/52kThcehc式中 c 是光速， k 是波尔兹曼常量， h 为普朗克常量。曲线如图（1）所示。物体的最大辐射波长 ，随着物体温度的升高向短波方向移max动，吻合维恩(WWein)位移定律即289maxT式中： 为峰值波长，单位是 m， T 为物体的绝对温度，单位ax为 K。1.3 大气窗口红外辐射电磁波在空气中传播要受到大气的吸收而使辐射的能量被衰减，但空间的大气、烟云对红外辐射的吸收程度与红外线辐射的波长有关，特别对波长范围在(13m)，(35m)、(814m)的三个区域相对吸收很弱，红外线穿透能力较强，透明度较
4、高，这三个区域被称之为“大气窗口” 。2 工作原理、功能及优势2.1 组成原理热像仪先由红外光学系统（硅、锗、锌等材料制成）接收到被测目标的红外辐射信号,再反映到红外焦平面探测器上，经处理电路将红外辐射能转换成电信号，通过显示器显示红外热像图。图 （2）2.2功能及优势(1)通过对设备表面温度分布的测量，可以分析设备内部热损耗部位和性质，从而判断该设备的健康状态。热点温度直观显示，热图像清晰，能储存和打印。(2)具有定性成像与定量测量的双重功能。并有较高空间分辨率和温度分辨率，能够辨别很小的温差。实时热图像能够清晰显示在屏幕上为建立热图像数据库提供了条件实现了图像采集、储存、分析于一体的功能。
5、(3)用红外热成像仪检测设备，属于远距离非接触式的扫描巡检可以保证人身和设备的安全。(4)红外热成像仪检测设备，如同用摄像机录像，能够快速的对大面积的设备进行检测，能够准确、直观的发现设备缺陷，还可对缺陷的性质、位置、程度做出定性、定量的判断。3 热像仪的应用领域目前热像仪已广泛应用于军事、电力、冶金、化工、机械制造等行业。 （1）军事领域用于夜间和烟雾霾环境条件下，搜索、跟踪、观察、瞄准军事目标，并对隐蔽军事目标有很强的发现能力。（2）发电企业发电机组工作失常、电气设备非正常过热、蒸汽系统保温损坏、管路腐蚀泄漏、管路阀门失效、轴承欠润滑、轴承不同心等问题。应用热像仪可对设备进行有效维护检测和
6、安全检测，被检测设备主要包括：发电机组、电气控制盘、变压器、升压站设备、电路板、电缆接头、锅炉热保温部分、蒸汽管道、阀门、热风道、除尘器烟道、输煤皮带、阀门、电动机控制中心、电动机、轴承等。已被电力行业 DLT644 和 DL/T596 等标准确定为优越的标准型检测工具，它在安全隐患发现和设备维护检测等方面具有不可替代的优越作用。（3）冶金企业在冶金企业中,由于生产设备的高功率用电、高温、高负载作业等，使高炉、热风炉、转炉、回转炉、蒸汽系统、电气柜、变电站、原料化工设备、传动装置、风机马达轴承等生产设备容易烧蚀、侵蚀、磨损，主要带来以下问题隐患：高炉内衬水冷壁损坏、热风炉耐火内衬缺陷、钢水包、
7、铁水包内衬腐蚀、转炉炉衬侵蚀、回转窑内衬缺陷、电气设备松动腐蚀接触不良、电气设备过载引起过热、蒸汽系统漏汽、阀门失效、轴承润滑不足过热等，给生产带来重大安全隐患、设备损耗和能源耗费，因此利用热像这一先进工具对设备进行检测，可及早发现问题，查明原因，保证生产安全运营，延长设备使用寿命，降低企业能耗。热像仪还可用于高炉炉瘤、钢水、铁水烤包质量、钢锭质量等问题的监测。（4）机械制造工业机械制造企业在生产过程中，变电站、配电柜、电动机等电气设备非正常过热将造成电路中断、生产线停产，甚至发生火灾，给企业带来重大经济损失。轴承轴心跳动和润滑不好发热，不能及时发现将会造成轴承过早损坏。蒸汽系统通常存在输送管
8、路保温不好、管道堵塞、汽阀失效、管路泄漏等故障，造成能源大量损耗和浪费，并形成事故隐患。热像仪是以上问题强有力发现工具，可及时发现设备安全隐患、设备维护需、设备能耗浪费。同时也是产品研发、工艺改进新型分析工具，是产品质量分析和控制的有效手段。4 在玻璃行业的应用参考热像仪在其他行业的应用情况及我们在某公司浮法玻璃生产线的试用情况，总结热像仪在玻璃行业的应用可能。（1）供配电系统的检修玻璃生产中高低压供电系统中变压器、母线、导线、接线端子等设备，由于温度湿度、灰尘及活性气体的腐蚀、机械振动等因素的作用，使设备接触不良、导体截面积减少、材料老化、脱落、开裂等，通过工作人员的日常巡检很难及时发现，长
9、时间运行会造成设备非正常发热，带来安全隐患和能源浪费。用热像仪可以快速发现隐患。变压器三相不平衡 接头发热（2）电气设备及燃料管路的检修电动机等电气设备出现故障前期，大多情况下会有一段时间的非正常过热，热像仪可以在这段时间内提前发现问题隐患，诊断问题严重程度，为下一步有针对性的维护维修提供依据，是一种安全、省时、省力、又省钱的维护方式。燃料管路系统长时间使用之后，容易存在输送管路保温不好、管道堵塞、汽阀失效、管路泄漏等故障，在问题出现初期人眼很难发现，这就容易造成能源大量损耗和浪费，并形成事故隐患。热像仪可轻松发现保温层漏热、管道腐蚀及泄漏、阀门失效等隐患，并定位故障的部位和确定隐患的严重程度
10、。电机局部非正常过热 管道腐蚀减薄点（3）三大热工设备的检测浮法玻璃生产中的三大热工设备（熔窑、锡槽、退火窑）是生产出优质玻璃的基础。以往我们对熔窑的大碹、池壁、胸墙的烧损情况不能及时了解，不能结合熔窑的烧损情况对熔窑进行日常维护及适当的工艺参数调整。可以根据热像仪检测到的熔窑外壁热点及熔窑运行历史，来判断烧损情况严重的部位，对窑炉的日常维护及定期维修有积极作用。用热像仪对锡槽和退火窑外表面的温度分布情况进行测量，可以作为判断其内部保温层是否脱落的依据之一。5 结束语以上所述，是我们在某公司两条浮法玻璃生产线初步应用热成像仪后的心得体会，根据热像仪在电力、化工等行业的应用规模及我们用后的初步体会，热像仪在玻璃行业的应用前景将会非常广阔。参考文献：1. 张维力红外热像仪在电力工业应用J 激光与红外， 1996，26(2)：1051112. 邵泽波. 无损检测技术M. 北京：化学工业出版社， 2003：240-245.3. 杨世铭. 传热学M . 北京：高等教育出版社，1989 ：32-36.作者简介：杨慧杰，男，助理工程师，学士，现在洛玻集团技术中心工作通讯地址：河南省洛阳市高新技术开发区河洛路与卓飞路交叉口洛玻集团技术中心邮编：471000电话：13526939440 0379-63907300
