红外热成像技术在轮机故障诊断中的应用

摘要

船舶是最重要的海上交通工具，每年承担着世界贸易运输总量的90％以上，所以船舶航行的可靠性至关重要。在实际航行中，由于轮机的一些机电设备，包括柴油机、发电机和空压机等长期运行在高温、高压的恶劣环境下，可导致设备内部的磨损和脱落，形成设备内部的缺陷和故障，给船舶的航行安全带来了隐患。如何快速、安全的检测出设备故障成为重中之重。而新兴的红外热像检测技术正是一种简单可靠的无损检测方法，通过红外热像仪，可以快速地探测出物体表面的温度场分布，因此能轻松安全地找出设备潜在的故障问题。本文分析了红外热成像技术测温的原理，并在已知的原理基础上，讨论建立红外热成像技术在故障检测时缺陷和温度的理论模型，再结合实际船舶上的轮机设备的热像图，对船舶设备进行故障分析，做到防范于未然，对船舶航行安全起到了积极的作用。 本文主要由下列几个部分构成: (1)第1章主要讲解红外热成像技术的发展史和技术特点及本文研究的意义; (2)第2章主要是对红外热像仪的测温原理进行说明，分析了红外热像仪的技术参数并探讨了红外热成像技术的物理学原理; (3)第3章主要针对红外热成像技术在故障诊断中的应用加以概括，介绍了红外无损检测的原理，并对红外热成像的应用领域加以举例; (4)第4章分析了设备内部缺陷诊断的一般方法和原理; (5)第5章是对船舶设备进行红外检测并分析结果; (6)第6章对全文进行了概括和总结。

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摘要

第1章 绪论

1．1 背景及意义

1．2 红外热成像技术的发展历史

1．3 红外热成像技术的特点

1．4 本文研究的意义

第2章 红外热成像技术测温的基本原理

2．1 红外热像仪的基本原理

2．2 红外热像仪的基本参数

2．2．1 工作波段

2．2．2 光学镜头

2．2．3 探测器

2．2．4 温度测量范围

2．2．5 热灵敏度NETD

2．2．6 温度精度

2．2．7 图像帧频

2．2．8 红外窗口

2．3 红外成像技术的原理

2．3．1 黑体红外辐射规律

2．3．2 实际物体的红外辐射特性

2．4 红外热成像技术测温的误差分析

2．4．1 影响表面发射率的因素

2．4．2 大气透射率误差的影响

2．4．3 背景辐射的影响

2．4．4 环境温度误差的影响

2．4．5 辐射温度的影响

2．5 本章小结

第3章 基于红外热成像技术的故障诊断

3．1 缺陷的识别与定量化检测

3．1．1 缺陷的位置、类型检测

3．1．2 缺陷的深度检测

3．1．3 缺陷面积大小检测

3．2 红外无损检测

3．2．1 红外无损检测的原理

3．2．2 红外无损检测技术的优势

3．2．3 红外无损检测技术的方法

3．3 红外无损检测技术的应用

3．4 红外热成像技术的应用实例

3．4．1 红外热成像技术在防火报警系统中的应用

3．4．2 红外热成像技术在安全防护系统中的应用

3．4．3 红外热成像技术在电力系统中的应用

3．4．4 红外热成像技术在质量监控系统中的应用

3．4．5 红外热成像技术在研究开发中的应用

3．5 本章小结

第4章 基于红外热成像的设备内部缺陷诊断

4．1 探测原理

4．2 设备内部缺陷的热传递规律

4．3 对物体内部红外故障诊断的一般步骤

4．4 本章小结

第5章 红外热成像技术在轮机故障诊断中的应用

5．1 红外热像仪的选定

5．2 轮机机电设备的红外检测

5．2．1 船舶柴油机的红外检测

5．2．2 电机的红外检测

5．2．3 分油机的红外检测

5．2．4 空压机的红外检测

5．2．5 电力系统的红外检测

5．2．6 配电屏的红外检测

5．2．7 高压油泵的红外检测

5．2．8 废气涡轮增压器的红外检测

5．3 模拟故障的诊断

5．3．1 船舶电气系统的故障模式

5．3．2 风机分电箱的模拟故障诊断

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

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