热成像技术在状态监测中的应用

制造和生产过程中，如何确保设备的使用寿命和高效运行一直面临挑战，尤其是在老化的情况下。随着时间的影响，设备会因摩擦、腐蚀、热和机械循环、振动等导致性能下降，最终导致设备故障。因此，保障企业稳定运行的关键是确定何时发生这些情况，以便在最佳时间进行预防性维护，才能用尽可能低的成本防止故障，并且不会对生产造成重大影响。

提前识别故障：P-F 曲线

做设备预防性维护的用户对于P-F曲线一定很熟悉，它展示了组件生命周期的不同阶段，说明了检查方法何时可以揭示设备的健康状况，从主动阶段到发现故障。

P-F曲线

如您所见，温度分析是预测领域中可使用的一种重要状态监测技术，因此能看见温度的热像仪可以用作早期预警系统，甚至在出现肉眼可辨别的故障之前，就能指出机器或资产何时出现磨损迹象。

趋势分析的重要性

热像仪的核心是捕获资产的温度读数，单一的温度读数可以提供见解，但分析其单一的价值可能有限。比如工厂中的电动机，其运行温度为73°C。如果没有额外的数据，这是否令人担忧？为了确定这一点，可能需要深入研究电机的细节，检查其标准工作温度范围。然而即便如此，也可能无法提供完整的画面。

例如，如果电机的标准范围为50°C至80°C ，则在73°C时，电机当前在此温度范围的高位运行。但是，应该多久检查一次？目前的情况如何？何时需要维护？它会发生故障吗？这些问题仍未得到解答，我们还是无法预测该电机的未来状况。

了解机器的运行状况不仅仅是一次测量。外部和内部因素，如负载变化、冷却效率和环境条件等，都会影响工作温度。随时间推移，跟踪这些温度可为状态监测专家提供更清晰的画面。

如果2019年1月安装了一台电动机，并获取了每月的温度读数，则可以绘制温度图，以确定该特定电机在该位置为特定过程提供动力的操作规范。运行良好的电机可以记录类似于下图所示的温度：

电动机1温度趋势（2019-2023 年）：电机的季节性变化表明在标准运行范围内性能稳定。

这张图显示了一台电动机，其温度波动程度在50°C和55°C之间，它与一年中的季节相当吻合，夏季变暖，冬季变冷。那么，我们可以从这些信息中确定：电机在标准工作温度范围的低位运行，似乎没有机械过载或负载特别高。除非温度发生显著变化，否则状况监测专业人员可以每两到三个月检查一次电机。该电机没有明显的担忧迹象，因此预计它在可预见的未来将继续可靠地工作。

2019年，这台电机旁边还安装了另一台电机，其温度读数也按月捕获，下面是电机温度的比较：

电动机2的温度趋势（2019-2023 年）：季节变化、上升模式和维护干预的影响

上图说明了电动机2几年来的温度趋势，突出了几个关键观察结果：

季节相似性和温度上升：最初，温度模式模拟了与早年相似的季节变化。然而到2021年，可看到明显的增长，与早期的趋势不同，这表明了一个潜在的问题；

温度暂时下降：2022年8月和9月期间气温大幅下降，表明需要采取纠正措施或改变条件，从而恢复到可接受的工作温度；

运行规范和可靠性预测：尽管有这些波动，温度仍在电机的运行规范范围内，了解该电机的历史温度有助于预测其未来的可靠性；

环境影响：这种温度变化趋势在灰尘和碎屑逐渐阻塞散热片和气流的环境中很常见，导致温度稳定上升。随后的清洁可以恢复冷却效率；

其他原因：需要注意的是，这种趋势还可能源于各种因素，如电机负载变化、较大的碎屑阻碍电机正常运转、传动链或皮带张力的变化、冷却风扇的放置或热空气抽取效率等。

上图很好的说明了定期清洁和维护的重要性。它强调了需要意识到可能影响电机温度的不同因素，并强调了解决基本冷却问题以防止未来出现更严重问题的重要性，也就是监测和维护的重要性！

总之，虽然此图指出了异常情况并提出了可能的问题，但它无法明确指出原因。定期监测和维护，以及对电机运行环境和历史的深入了解，对于确保其最佳性能和使用寿命至关重要。

现在，让我们研究一下同样在2019年安装的第三台电动机，看看它们如何比较：

电动机3的温度趋势（2019-2023 年）：高于制造商规格的季节性标准，表明可能需要进行调查

上图展示了电动机3的温度变化趋势，提供了有价值的见解：

初始温度读数：电机的温度为73°C，完全符合制造商规定的操作规范。这表明，电机按预期运行；

单个温度读数的意义：虽然73°C的一次性读数并不令人震惊，甚至可以被视为令人放心的结果，但需要关注的是整体温度变化趋势，单个数据点并不总是能提供能反映电机健康状况的完整情况；

与其他电机的比较：在某一点之前，电机3的性能与电机1和电机2中观察到的年度季节性变化一致。这表明这些类型的电机在正常条件下的典型行为模式；

近期温度升高：但是，该图显示了从2023年1月开始发生变化。电机的温度开始升高，偏离了通常的模式，此变化可能表示影响电机性能的潜在问题。

最近的温度升高，特别是与历史数据相比，表明电机3可能存在问题进一步发展。这需要进一步调查以确定原因，并确定是否需要进行维护或调整以防止潜在故障的发生。

电动机3未来会怎样？以下用图表示两种可能情况：

电动机3的温度趋势：未经维护的过热风险导致超过105°C的故障

如果在没有调查、维护或进一步行动的情况下使用该电机，则温度可能会继续上升，直到出现故障。上图显示了这一点，并显示证明了温度超过105°C会导致立即故障的结果。

电动机3的温度趋势：在安全范围内控制温度升高

上图讲述了另外一个不同的故事，也许是由于电机运行的生产过程被专门用来满足新的输出负载要求，所以对电机的功耗需求也明显增加了？温度仍在电机可接受的工作范围内，但对这种热异常的根本原因我们有了更明确的解释。

利用热趋势分析优化设备健康监测

单独的温度读数可以分析了解设备状况，但这只能与制造商推荐的电机或制造、生产过程中的其他资产的工作范围进行比较。这可能会产生误导，无法真正了解资产和设备的状况，而资产和设备的状况对企业的可靠运营至关重要。

定期读取温度读数可以帮助我们了解所检查的每一项资产的全貌。这并不意味着温度永远不会改变，但热异常通常是有原因的。如果出现无法解释的温度变化，则可以通过检查、清洁、维护或采取其他措施将设备恢复到其正常工作温度，否则的话设备可能会很快的运行变得更热，这样的话，就需要更进一步监测以更准确地预测故障点。

如果您的企业依靠制造或生产设备、配电板、电机、泵、机械或其他机械或电气设备生存，那么对您来说，这些设备不会意外故障可能很重要。FLIR预防性状态监测解决方案通常用于制造或生产环境，以准确获取温度读数。

持续监控的目的是在故障发生前识别问题，防止发生成本高昂的停机事件。使用FLIR热像仪进行适当的连续状态监控是维持正常运行时间的有效方法。

审核编辑：汤梓红