Đo nhiệt độ không tiếp xúc trong quá trình vận hành thiết bị điện

Tất cả các thiết bị điện đều hoạt động bằng cách truyền một dòng điện qua chúng, dòng điện này sẽ làm nóng thêm dây dẫn và thiết bị. Trong trường hợp này, trong quá trình hoạt động bình thường, một sự cân bằng được tạo ra giữa việc tăng nhiệt độ và loại bỏ một phần của nó ra môi trường.

Nếu chất lượng tiếp điểm bị lỗi, điều kiện dòng chảy hiện tại xấu đi và nhiệt độ tăng lên, điều này có thể gây ra sự cố. Vì vậy, trong các thiết bị điện phức tạp, đặc biệt là thiết bị cao áp của các xí nghiệp điện, việc giám sát định kỳ quá trình đốt nóng các bộ phận mang điện được thực hiện.

Đối với các thiết bị điện áp cao, các phép đo được thực hiện bằng phương pháp không tiếp xúc ở khoảng cách an toàn.

Nguyên tắc đo nhiệt độ từ xa

Mọi cơ thể vật chất đều có sự chuyển động của các nguyên tử và phân tử kèm theo phát xạ sóng điện từ… Nhiệt độ của vật thể ảnh hưởng đến cường độ của các quá trình này và giá trị của nó có thể được ước tính bằng giá trị của dòng nhiệt.

Đo nhiệt độ không tiếp xúc dựa trên nguyên tắc này.

Một nguồn thăm dò có nhiệt độ «T» phát ra một dòng nhiệt «F» trong không gian xung quanh, được cảm nhận bởi một cảm biến nhiệt đặt ở khoảng cách xa nguồn nhiệt. Sau đó, tín hiệu được chuyển đổi bởi mạch bên trong được hiển thị trên bảng thông tin «I».

Các thiết bị đo nhiệt độ, đo bằng bức xạ hồng ngoại, được gọi là nhiệt kế hồng ngoại hoặc tên viết tắt «pyrometers».

Để chúng hoạt động chính xác, điều quan trọng là phải xác định chính xác phạm vi đo trên thang sóng điện từ, là vùng có diện tích khoảng 0,5-20 micron.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đo lường

Sai số của hỏa kế phụ thuộc vào một số yếu tố:

1. bề mặt vùng quan sát của đối tượng phải nằm trong vùng quan sát trực tiếp;
2. bụi, sương mù, hơi nước và các vật thể khác giữa cảm biến nhiệt và nguồn nhiệt làm suy yếu tín hiệu, cũng như vết bẩn trên quang học;
3. cấu trúc và tình trạng bề mặt của cơ thể được kiểm tra ảnh hưởng đến cường độ của thông lượng hồng ngoại và số đọc của nhiệt kế.

Yếu tố thứ ba có giải thích được biểu đồ thay đổi độ phát xạ không? của bước sóng.

Nó thể hiện các đặc tính của các chất phát màu đen, xám và màu.

Khả năng bức xạ hồng ngoại Фs của vật liệu đen được lấy làm cơ sở để so sánh các sản phẩm khác và được lấy bằng 1. Hệ số của tất cả các chất thực khác ФR trở nên nhỏ hơn 1.

Trong thực tế, hỏa kế chuyển đổi bức xạ của các vật thể thực thành các tham số của một bộ phát lý tưởng.

Phép đo cũng bị ảnh hưởng bởi:

• bước sóng của phổ hồng ngoại tại đó phép đo được thực hiện;

• nhiệt độ của chất thử.

Nguyên lý hoạt động của đồng hồ đo nhiệt độ không tiếp xúc

Theo phương pháp xuất thông tin và xử lý thông tin, các thiết bị điều khiển từ xa hệ thống sưởi bề mặt được chia thành:

• hỏa kế;

• máy ảnh nhiệt.

thiết bị hỏa kế

Thông thường, thành phần của các thiết bị này có thể được trình bày theo từng khối:

• cảm biến hồng ngoại cùng hệ thống quang học và dẫn sáng phản quang;

• một mạch điện tử chuyển đổi tín hiệu nhận được;

• màn hình hiển thị nhiệt độ;

• nút nguồn.

Luồng bức xạ nhiệt được tập trung bởi một hệ thống quang học và được hướng bởi các gương tới một cảm biến để chuyển đổi sơ cấp năng lượng nhiệt thành tín hiệu điện có giá trị điện áp tỷ lệ với bức xạ hồng ngoại.

Quá trình chuyển đổi thứ cấp của tín hiệu điện xảy ra trong thiết bị điện tử, sau đó mô-đun báo cáo và đo lường hiển thị thông tin trên màn hình, theo quy định, trong hình thức kỹ thuật số.

Thoạt nhìn, có vẻ như người dùng cần đo nhiệt độ của một vật thể từ xa:

• bật thiết bị bằng cách nhấn nút;

• chỉ rõ đối tượng điều tra;

• có một sự lắng đọng.

Tuy nhiên, để đo chính xác, không chỉ cần tính đến các yếu tố ảnh hưởng đến số đọc mà còn phải chọn khoảng cách chính xác đến đối tượng, điều này được xác định bởi độ phân giải quang học của thiết bị.

Nhiệt kế có các góc nhìn khác nhau, các đặc điểm của nó, để thuận tiện cho người dùng, được chọn theo mối quan hệ giữa khoảng cách đến đối tượng đo và diện tích bao phủ của bề mặt được kiểm soát. Ví dụ, hình ảnh hiển thị tỷ lệ 10:1.

Vì các đặc điểm này tỷ lệ thuận với nhau nên để đo nhiệt độ chính xác, không chỉ cần hướng thiết bị vào vật thể một cách chính xác mà còn phải chọn khoảng cách để chọn diện tích của khu vực đo.

Sau đó, hệ thống quang học sẽ xử lý dòng nhiệt từ bề mặt mong muốn mà không xem xét ảnh hưởng của bức xạ từ các vật thể xung quanh.

Với mục đích này, các mẫu hỏa kế cải tiến được trang bị chỉ định laser giúp hướng cảm biến nhiệt đến vật thể và tạo điều kiện thuận lợi cho việc xác định diện tích của bề mặt quan sát. Chúng có thể có các nguyên tắc hoạt động khác nhau và có độ chính xác nhắm mục tiêu khác nhau.

Một chùm tia laser duy nhất chỉ cho biết gần đúng vị trí của trung tâm khu vực được kiểm soát và cho phép xác định ranh giới của nó một cách không chính xác. Trục của nó lệch so với tâm của hệ thống quang học hỏa kế. Điều này giới thiệu một lỗi thị sai.

Phương pháp đồng trục không có nhược điểm này — chùm tia laze trùng với trục quang học của thiết bị và chỉ ra chính xác tâm của khu vực được đo, nhưng không xác định ranh giới của nó.

Chỉ báo về kích thước của khu vực được kiểm soát được cung cấp trong con trỏ mục tiêu bằng chùm tia laze kép... Nhưng ở khoảng cách nhỏ đến đối tượng, lỗi được cho phép do vùng nhạy cảm bị thu hẹp ban đầu. Nhược điểm này rất rõ rệt với các ống kính có tiêu cự ngắn.

Ký hiệu laser chéo cải thiện độ chính xác của hỏa kế được trang bị thấu kính tiêu cự ngắn.

Một chùm tia laser tròn duy nhất cho phép bạn xác định khu vực quan sát, nhưng nó cũng có thị sai và đánh giá quá cao số đọc của thiết bị ở khoảng cách ngắn.

Công cụ chỉ định laser chính xác hình tròn hoạt động đáng tin cậy nhất và không có nhược điểm của các thiết kế trước đó.

Nhiệt kế hiển thị thông tin nhiệt độ bằng phương pháp hiển thị số văn bản có thể được bổ sung bằng các thông tin khác.

Thiết bị cách nhiệt

Thiết kế của các thiết bị đo nhiệt độ này tương tự như thiết kế của hỏa kế. Chúng có một vi mạch lai làm phần tử tiếp nhận dòng bức xạ hồng ngoại.

Với lớp epitaxy cảm quang, nó cảm nhận được dòng hồng ngoại qua một chất nền được pha tạp nhiều với lớp epitaxy cảm quang của nó.

Thiết bị thu của thiết bị chụp ảnh nhiệt với vi mạch lai được hiển thị trong ảnh.

Độ nhạy nhiệt của máy ảnh nhiệt dựa trên máy dò ma trận cho phép bạn đo nhiệt độ với độ chính xác 0,1 độ. Nhưng các thiết bị như vậy có độ chính xác cao được sử dụng trong máy đo nhiệt độ của các cơ sở lắp đặt cố định trong phòng thí nghiệm phức tạp.

Tất cả các phương pháp làm việc với thiết bị chụp ảnh nhiệt được thực hiện giống như với máy đo nhiệt độ, nhưng hình ảnh của thiết bị điện được hiển thị trên màn hình của nó, đã được trình bày trong một gam màu sửa đổi, có tính đến trạng thái làm nóng của tất cả các bộ phận.

Bên cạnh ảnh nhiệt là thang đo chuyển đổi màu sang thước đo nhiệt độ.

Khi bạn so sánh hiệu suất của hỏa kế và thiết bị chụp ảnh nhiệt, bạn có thể thấy sự khác biệt:

• hỏa kế xác định nhiệt độ trung bình trong khu vực mà nó quan sát được;

• thiết bị chụp ảnh nhiệt cho phép bạn đánh giá mức độ nóng lên của tất cả các yếu tố cấu thành nằm trong khu vực mà nó giám sát.

Đặc điểm thiết kế của máy đo nhiệt độ không tiếp xúc

Các thiết bị được mô tả ở trên được đại diện bởi các mô hình di động cho phép đo nhiệt độ nhất quán ở nhiều nơi vận hành thiết bị điện:

• đầu vào của máy biến áp và công tắc nguồn và đo lường;

• danh bạ của bộ ngắt kết nối hoạt động dưới tải;

• cụm hệ thống thanh cái và các bộ phận của thiết bị đóng cắt điện áp cao;

• ở chỗ đấu dây của đường dây dẫn điện trên không và chỗ đi lại khác của mạch điện.

Tuy nhiên, trong một số trường hợp khi thực hiện các hoạt động công nghệ trên thiết bị điện, không cần thiết kế phức tạp của đồng hồ đo nhiệt độ không tiếp xúc và hoàn toàn có thể đối phó với các mô hình đơn giản được cài đặt vĩnh viễn.

Một ví dụ là phương pháp đo điện trở của cuộn dây rôto máy phát khi làm việc với mạch kích thích chỉnh lưu. Vì các thành phần AC lớn được tạo ra trong nó, nên việc kiểm soát quá trình gia nhiệt của nó được thực hiện liên tục.

Việc đo và hiển thị nhiệt độ từ xa tại cuộn dây kích thích được thực hiện trên rôto quay. Cảm biến nhiệt được đặt cố định trong vùng điều khiển thuận lợi nhất và cảm nhận các tia nhiệt hướng tới nó. Tín hiệu được xử lý bởi mạch bên trong được xuất ra thiết bị hiển thị thông tin, thiết bị này có thể được trang bị một con trỏ và thang đo.

Các kế hoạch dựa trên nguyên tắc này tương đối đơn giản và đáng tin cậy.

Tùy thuộc vào mục đích, hỏa kế và máy ảnh nhiệt được chia thành các thiết bị:

• nhiệt độ cao, được thiết kế để đo các vật rất nóng;

• nhiệt độ thấp, có thể kiểm soát ngay cả việc làm mát các bộ phận trong quá trình đóng băng.

Các thiết kế của hỏa kế và máy chụp ảnh nhiệt hiện đại có thể được trang bị hệ thống liên lạc và truyền thông tin qua Xe buýt RS-232 với các máy tính từ xa.