工業(yè)設(shè)施安全的熱成像

熱成像（紅外熱成像）使安全和維護(hù)團(tuán)隊可以看到熱量。熱攝像機(jī)測量紅外輻射以創(chuàng)建溫度“熱圖”：熱物體顯得明亮（紅色/黃色），較冷的區(qū)域較深。與可見的-輕型攝像機(jī)不同，熱攝像機(jī)白天或晚上工作，甚至可以通過煙霧或輕霧“看到”。每個幀都是一個全溫度圖像 - 通常是數(shù)千個像素，每個像素都測量了從那時起來的熱量。在實(shí)踐中，這意味著技術(shù)人員可以遠(yuǎn)程掃描機(jī)械，管道或太陽能電池板的字段，并立即發(fā)現(xiàn)任何異常熱點(diǎn)。由于熱量通常是麻煩的第一個跡象（一個過熱的電機(jī)軸承，泄漏的管道，損壞的太陽能電池），因此在小問題導(dǎo)致事故之前，熱成像已成為保護(hù)設(shè)備和設(shè)施的重要工具。

熱攝像機(jī)的工作方式

熱攝像機(jī)包含一個紅外傳感器，該傳感器檢測到熱量而不是可見光。傳感器將紅外能量轉(zhuǎn)換為電子信號，相機(jī)將其顯示為彩色圖像或視頻。例如，熱變速箱或電動面板可能顯示為黃色/紅色，而涼爽的背景為藍(lán)色/綠色。這使檢查員可以一目了然地看到溫度差異，而無需觸摸任何東西。由于紅外輻射滲透到黑暗中，因此這些相機(jī)不需要光 - 它們在晚上和白天一樣工作。實(shí)際上，即使可見的攝像頭完全看不到（例如，在漆黑的夜晚，發(fā)現(xiàn)隱藏在灌木叢中的溫暖的人物）時，熱攝像機(jī)也可以揭示熱物體?，F(xiàn)代的熱系統(tǒng)可以手持式，安裝在三腳架上，固定到位，甚至安裝在無人機(jī)上。當(dāng)溫度超過安全限制時，軟件可以分析熱圖像以引起警報。這種連續(xù)的溫度監(jiān)測為工程師提供了“預(yù)警”系統(tǒng)：通常會在失敗之前立即檢測到比正常情況更熱的組件。

檢測太陽能電池板中的故障

圖像：在檢查過程中太陽能電池板陣列的熱視圖。大多數(shù)面板在正常溫度下出現(xiàn)綠色/黃色，但是一些面板顯示出明亮的紅熱點(diǎn)，其中細(xì)胞過熱。這樣的熱點(diǎn)可以表明細(xì)胞損傷或電故障。

太陽能光伏（PV）農(nóng)場和屋頂陣列使用熱成像來查找表現(xiàn)不佳的面板。即使是太陽能電池或布線中的小缺陷也會導(dǎo)致過量加熱并放下面板的輸出。在熱掃描中，失敗或陰影的細(xì)胞作為熱點(diǎn)脫穎而出。技術(shù)人員使用紅外攝像機(jī)（通常安裝在無人機(jī)或吊桿上）在陽光高峰期間飛越農(nóng)場。相機(jī)“看到”每個面板的熱簽名，立即揭示了異常。例如，破裂或部分陰影的細(xì)胞會加熱（由于電流發(fā)現(xiàn)電阻），在圖像上形成可見的亮點(diǎn)。這些熱點(diǎn)對于捕獲很重要，因為局部過熱不僅可以降低功率產(chǎn)量，甚至可以隨著時間的推移造成火災(zāi)。

紅外掃描對于此任務(wù)非常有效。一項對熱力計檢查的研究指出，這是“檢測功率損耗的有效方法”，可以可視化廣泛的局部故障。借助此數(shù)據(jù)，工程師可以計劃維修：確切的故障面板被識別并更換或清潔，以恢復(fù)陣列的性能。實(shí)際上，大型太陽能電廠通常將熱攝像機(jī)用作其維護(hù)計劃的一部分。通過在惡化之前找到“溫暖”點(diǎn)，操作員可以防止昂貴的損壞并優(yōu)化能源輸出。

關(guān)鍵問題熱攝像機(jī)在太陽陣列中找到：

• 來自細(xì)胞缺陷的熱點(diǎn) - 例如破裂或短短的太陽能電池或旁路二極管過熱，顯得鮮紅色。

• 斷裂或不匹配的細(xì)胞 - 熱模式揭示了細(xì)胞，較低的輸出旁邊是熱量較低的細(xì)胞。

• 逆變器和接線盒故障 - 泄漏的連接或面板冠層加熱下的電子設(shè)備，在紅外掃描中可見。

• 弄臟或陰影效果 - 一組骯臟或陰影的面板可能在不同的溫度下運(yùn)行，顯示與相鄰面板的熱對比。

這些故障中的每一個都會導(dǎo)致熱攝像頭會突出顯示溫度差。通過定期飛行無人機(jī)或使用手持?jǐn)z像頭，太陽能技術(shù)人員可以隨著時間的推移繪制陣列的熱輪廓。這種主動的監(jiān)視可確保系統(tǒng)效率和安全性。

監(jiān)視變電站和變壓器

電動變電站和變壓器是必須安全運(yùn)行的關(guān)鍵資產(chǎn)。單個過熱的組件（例如松散的連接，襯套或冷卻-坦克風(fēng)扇）會導(dǎo)致設(shè)備故障或火災(zāi)。在這些環(huán)境中，熱成像被廣泛用于維護(hù)和安全性。傳統(tǒng)上，公用事業(yè)人員每隔幾個月進(jìn)行一次手動紅外調(diào)查，以發(fā)現(xiàn)熱門組件?，F(xiàn)在，許多設(shè)施在變壓器，開關(guān)設(shè)備和公共汽車桿周圍安裝了固定的熱攝像頭，以進(jìn)行連續(xù)監(jiān)視。這些相機(jī)將實(shí)時圖像或溫度讀數(shù)流回控制室。

連續(xù)的熱監(jiān)測有所收益。專家報告說，永久安裝的熱攝像頭“可以創(chuàng)建溫度升高的警報”和24/7掃描設(shè)備。實(shí)際上，如果變壓器襯套或電纜連接開始過熱，系統(tǒng)會立即提醒員工，通常會允許他們在故障之前加載或重新布魯特電源。例如，在挪威，Lyse能源實(shí)用程序?qū)⒅苓叞踩珨z像機(jī)與ON -在關(guān)鍵變電站處發(fā)出熱量表。根據(jù)他們的工程師的說法，“通過不斷監(jiān)視幾個關(guān)鍵部分……我們確保在開發(fā)過程中檢測到故障?！@可以花一些時間訂購零件并計劃維修。”他們的計算甚至表明，添加熱監(jiān)測可能會減少大約20％，并節(jié)省每年數(shù)百萬歐元。

除了設(shè)備安全性外，熱攝像機(jī)還增強(qiáng)了現(xiàn)場安全性。變電站經(jīng)常在其周長和塔樓上部署紅外攝像機(jī)。這些攝像機(jī)“在所有條件下都會產(chǎn)生高對比度的圖像”，因此接近圍欄的人可以清楚地看到作為熱標(biāo)志。如果未經(jīng)授權(quán)的人嘗試進(jìn)入，熱系統(tǒng)即使在晚上也可以提醒警衛(wèi)。實(shí)際上，一個公用事業(yè)發(fā)現(xiàn)，熱安全攝像機(jī)幾乎消除了錯誤的警報：由于人體的熱量在環(huán)境上如此強(qiáng)烈地脫穎而出，因此可以調(diào)整分析以忽略冷物體（例如移動的葉子），而僅在溫暖的入侵者身上觸發(fā)。

為什么要進(jìn)行變電站的熱量：

• 過熱檢測：觸點(diǎn)，超載線或冷卻故障在變壓器和開關(guān)設(shè)備上顯示為熱點(diǎn)（明亮的區(qū)域）。監(jiān)視這些斑點(diǎn)可防止火災(zāi)。

• 連續(xù)掃描：與周期性的手檢查不同，每分鐘固定攝像頭觀察設(shè)備。早期的溫度可以立即升高。

• 外圍安全性：熱攝像機(jī)“通過檢測入侵者的熱量來沿圍欄線看遠(yuǎn)處，”警衛(wèi)在不需要燈的情況下獲得24/7入侵警報。

例如，一個公用事業(yè)指出，變電站的傳統(tǒng)閉路電視通?！爱a(chǎn)生過多的不需要警報”，而具有分析的熱系統(tǒng)在測試中獲得了“臨近零”的滋擾警報。簡而言之，熱成像增加了雙重好處：它可以保護(hù)硬件免受過熱并保護(hù)站點(diǎn)免受物理入侵的影響。

檢查管道和工業(yè)設(shè)備

管道，化工廠，煉油廠和工廠包含大量的管道，坦克和機(jī)器網(wǎng)絡(luò)。熱成像在這里有許多用途來捕獲隱藏的故障和效率損失。對于管道，即使是少量的泄漏或腐蝕也可以稍微改變管道的表面溫度 - 熱相機(jī)將顯示這種變化。一項評論解釋說，熱成像“準(zhǔn)確地捕獲了泄漏引起的溫度差”，并在沒有侵入性測試的情況下指出了其位置。實(shí)際上，操作員可以使用熱攝像頭駕駛無人機(jī)或沿管道走廊駕駛，觀察出意外變冷或冷的斑塊。這種非破壞性方法可以揭示泄漏，絕緣弱或瓣膜阻塞，然后再發(fā)生環(huán)境破壞。

在工廠內(nèi)部，熱成像是預(yù)測維護(hù)的關(guān)鍵工具。任何旋轉(zhuǎn)設(shè)備（電動機(jī)，泵，風(fēng)扇）或電氣配電點(diǎn)都會過熱。例如，與正常溫度相比，未對準(zhǔn)電動機(jī)軸承或超載斷路器將加熱。通過在操作過程中掃描設(shè)備，技術(shù)人員可以發(fā)現(xiàn)異常的熱模式。正如一項行業(yè)指南所指出的那樣，熱攝像機(jī)“非常適合發(fā)現(xiàn)缺乏統(tǒng)一性”，例如一個比雙胞胎更熱。實(shí)際上，捕獲完整的圖像（與單個-點(diǎn)測量）可以立即檢查成千上萬的點(diǎn)（電動機(jī)，耦合，軸承等）。

一些實(shí)際應(yīng)用包括：

• 電動面板和開關(guān)設(shè)備：熱掃描迅速顯示斷路器或?qū)捤傻碾娋€。適當(dāng)平衡的面板將在類似的溫度下顯示所有三個階段，而熱點(diǎn)旗則麻煩。

• 電動機(jī)和驅(qū)動器：熱電機(jī)套管可能表明絕緣或軸承潤滑問題失敗。解決這些早期可以防止昂貴的故障。

• 蒸汽陷阱，鍋爐和儲罐：蒸汽管線中的泄漏或絕緣故障顯示為蒸汽通風(fēng)口或熱圖像中的熱量損失。固定這些節(jié)省能量并防止事故。

• 泵和閥：泵密封或閥泄漏通常比預(yù)期的冷卻或更熱；熱成像可以檢測這些故障而無需關(guān)閉過程。

圖像：工業(yè)管道閥和絕緣的熱圖像。明亮的黃色區(qū)域表示高溫。對管道和機(jī)械的紅外檢查可幫助維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)泄漏，腐蝕或過熱設(shè)備而不會中斷操作。

實(shí)際-世界測試表明，常規(guī)紅外掃描可降低計劃外的停機(jī)時間和維護(hù)成本。一家設(shè)備制造商報告說，提前查找和修復(fù)熱點(diǎn)可以延長機(jī)器壽命并提高安全性。例如，在泵軸承上發(fā)現(xiàn)溫度稍高，可以在泵扣除之前觸發(fā)潤滑或更換。同樣，在絕緣管道中識別溫暖的關(guān)節(jié)可以表明浪費(fèi)能量的絕緣材料。修復(fù)它會提高效率。總體而言，熱成像提供了非侵入性工廠健康概述，使維護(hù)更快，更有效。

夜間監(jiān)視和入侵檢測

熱攝像機(jī)最引人注目的好處之一是夜視。由于熱成像依賴于熱量，因此不需要任何可見光。安全團(tuán)隊使用熱攝像機(jī)來保護(hù)大型室外區(qū)域和24/7周長。在完整的黑暗中，一個人的身體熱量是在涼爽的地面上脫穎而出。這即使在無月的夜晚或在黑色工業(yè)場中也可以可靠的入侵檢測。由于雨水，霧或煙等天氣狀況散布著可見光，因此正常相機(jī)在惡劣的天氣中常常失敗。但是，熱攝像機(jī)仍然可以通過輕霧或煙霧“看到”，因為它們感覺到熱量。

研究和現(xiàn)場報告突出了Thermal的安全優(yōu)勢。例如，一位提供商指出，熱攝像機(jī)可靠地檢測到“熱簽名”，將人類或車輛與背景區(qū)分開來。溫暖的入侵者和涼爽的環(huán)境之間的高對比度使分析軟件在忽略動物或顫動的陰影時會標(biāo)志著真實(shí)的威脅。實(shí)際上，一些站點(diǎn)通過熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了幾乎為零的錯誤警報：由于人類產(chǎn)生的熱信號比風(fēng)-爆炸碎屑要強(qiáng)得多，因此可以將警報閾值設(shè)置得更低。

熱成像的安全用途包括：

• 外圍圍欄和邊界：長-范圍熱攝像頭可以覆蓋圍欄線的公里。試圖在夜間越過的任何人（或車輛）很快就會被當(dāng)作熱斑點(diǎn)。

• 建筑物和復(fù)合監(jiān)視：安裝在電線桿上或塔架上的攝像機(jī)在院子里，停車場和設(shè)備區(qū)域上抬頭。它們觸發(fā)任何無法解釋的熱簽名的警報。

• 快速響應(yīng)：與自動化系統(tǒng)結(jié)合使用時，熱警報可以自動將可見的-輕型攝像頭放在位置或發(fā)出警告?？梢钥隙ǖ嘏汕簿l(wèi)，警報是真實(shí)的。

例如，關(guān)鍵基礎(chǔ)架構(gòu)安裝的安全團(tuán)隊通常將熱攝像機(jī)與其視頻管理系統(tǒng)集成在一起。正如一項安全指南所解釋的那樣，熱攝像機(jī)鏡頭具有“在所有情況下的高對比度圖像”，這意味著它將“清楚地顯示入侵者”或夜晚。通過依靠熱量而不是光，熱監(jiān)視可以使工業(yè)安全填充，從而填補(bǔ)了標(biāo)準(zhǔn)CCTV留下的空白并提高了整體安全性。

結(jié)論

熱量成像是一種用于工業(yè)安全和安全性的多功能且強(qiáng)大的工具。在太陽能場中，它會在造成火災(zāi)之前嗅出面板缺陷。在電力變電站中，它觀察變壓器并檢測到故障導(dǎo)致故障。在工廠和管道中，它發(fā)現(xiàn)漏水，零件松動和損失生產(chǎn)力的熱量損失；在外圍，它是一個警惕的夜間觀察者，在黑暗中發(fā)現(xiàn)了任何溫暖的身體。在整個行業(yè)中，公司報告說，使用熱攝像頭進(jìn)行常規(guī)檢查和監(jiān)測會導(dǎo)致較少的故障，降低能源浪費(fèi)和增強(qiáng)的安全性。通過將無形的熱量轉(zhuǎn)換為可見數(shù)據(jù)，熱量成像可以幫助工程師和警衛(wèi)使關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施全天候平穩(wěn)地運(yùn)行。