电气设备红外测温影响因数及温度修正

　　温度是检测电力设备运行是否正常的一个非常重要的参数.目前的电力设备测温大多采用测温蜡片、数字温度计等接触测温,这些方式存在着误差大、易受电磁干扰、测温速度滞后,以及需设备停运等缺点.与此相比,红外测温具有不接触、不停运、不取样、不解体的“四不”优点.同时由于测量的是非电气量、且与被测设备有一定距离,所以红外测温抗电磁干扰的能力很强[1].在测温过程中能对温度数据进行分析,可以及时发现一些故障的前兆,并将其抑制在初始阶段,防止演变成故障和事故,使得现在的维修体制由预防性维修向状态维修方向发展[2].

　　此外,红外测温系统具有很高的经济效益和应用价值.据国内有关部门统计,红外测温的投入产出比为1∶9以上,而在国外这一数字更是高达 1∶19[3].针对红外测温的优势以及在测温过程中产生误差的缺点,本文首先对红外测温的原理以及误差产生原因进行分析,然后对测量结果产生影响的3个主要因素进行分析,以消除误差,最后采用单点测温、扫描测温,并结合温度修正算法来构成整个系统.

　　1　红外测温原理及误差分析

　　1. 1　红外测温原理

　　凡是温度高于绝对零度的物体都会产生红外辐射.物体红外辐射能量的大小及其按波长的分布均与其表面温度有关.因此,通过对物体自身红外辐射的测量,就能准确地确定它的表面温度,红外测温仪就是依此原理对目标温度进行测量的[4].黑体的辐射功率与波长的关系为:

　　式中:PλT波长为λ、热力学温度为T时黑体单位面积红外辐射功率,W·cm^-2·μm^-1;

　　C1第一辐射常数, C1=37 145W·cm^-2·μm^-1;

　　C2第二辐射常数,C2=1. 438 8 cm·K.

　　同时,物体的红外辐射功率与物体表面热力学温度的4次方以及物体表面的发射率成正比.根据史蒂芬-波尔兹曼定律,物体红外辐射的总功率与温度的关系为:

　　P=εδT⁴(2)

　　式中:T物体的热力学温度,K;

　　P物体红外辐射的功率(辐射能量),W·m^-2;

　　ε物体表面红外发射率(辐射系数);

　　δ史蒂芬-波尔兹曼常数,W·(m·K2) ^-2.

　　由式(2)可以看出,物体的温度越高,发出的红外辐射能量越大,并且温度的微小变化将引起辐射能量的明显变化.因此,通过测量物体辐射的红外能量就可以准确测定物体的表面温度.

　　1. 2　测温误差分析及解决方法

　　由于红外测温过程中各种因素的影响会导致测量结果产生偏差,尽管红外测温仪测温过程中进行了温度补偿和校正,但是测量环境以及被测对象不是一成不变的,而且其中的一些因素对测量的结果影响较大,因此对测量结果进行分析修正是必要的.