熱成像技術在狀態監測中的應用

制造和生產過程中，如何確保設備的使用壽命和高效運行一直面臨挑戰，尤其是在老化的情況下。隨著時間的影響，設備會因摩擦、腐蝕、熱和機械循環、振動等導致性能下降，最終導致設備故障。因此，保障企業穩定運行的關鍵是確定何時發生這些情況，以便在最佳時間進行預防性維護，才能用盡可能低的成本防止故障，并且不會對生產造成重大影響。

提前識別故障：P-F 曲線

做設備預防性維護的用戶對于P-F曲線一定很熟悉，它展示了組件生命周期的不同階段，說明了檢查方法何時可以揭示設備的健康狀況，從主動階段到發現故障。

P-F曲線

如您所見，溫度分析是預測領域中可使用的一種重要狀態監測技術，因此能看見溫度的熱像儀可以用作早期預警系統，甚至在出現肉眼可辨別的故障之前，就能指出機器或資產何時出現磨損跡象。

趨勢分析的重要性

熱像儀的核心是捕獲資產的溫度讀數，單一的溫度讀數可以提供見解，但分析其單一的價值可能有限。比如工廠中的電動機，其運行溫度為73°C。如果沒有額外的數據，這是否令人擔憂？為了確定這一點，可能需要深入研究電機的細節，檢查其標準工作溫度范圍。然而即便如此，也可能無法提供完整的畫面。

例如，如果電機的標準范圍為50°C至80°C ，則在73°C時，電機當前在此溫度范圍的高位運行。但是，應該多久檢查一次？目前的情況如何？何時需要維護？它會發生故障嗎？這些問題仍未得到解答，我們還是無法預測該電機的未來狀況。

了解機器的運行狀況不僅僅是一次測量。外部和內部因素，如負載變化、冷卻效率和環境條件等，都會影響工作溫度。隨時間推移，跟蹤這些溫度可為狀態監測專家提供更清晰的畫面。

如果2019年1月安裝了一臺電動機，并獲取了每月的溫度讀數，則可以繪制溫度圖，以確定該特定電機在該位置為特定過程提供動力的操作規范。運行良好的電機可以記錄類似于下圖所示的溫度：

電動機1溫度趨勢（2019-2023 年）：電機的季節性變化表明在標準運行范圍內性能穩定。

這張圖顯示了一臺電動機，其溫度波動程度在50°C和55°C之間，它與一年中的季節相當吻合，夏季變暖，冬季變冷。那么，我們可以從這些信息中確定：電機在標準工作溫度范圍的低位運行，似乎沒有機械過載或負載特別高。除非溫度發生顯著變化，否則狀況監測專業人員可以每兩到三個月檢查一次電機。該電機沒有明顯的擔憂跡象，因此預計它在可預見的未來將繼續可靠地工作。

2019年，這臺電機旁邊還安裝了另一臺電機，其溫度讀數也按月捕獲，下面是電機溫度的比較：

電動機2的溫度趨勢（2019-2023 年）：季節變化、上升模式和維護干預的影響

上圖說明了電動機2幾年來的溫度趨勢，突出了幾個關鍵觀察結果：

季節相似性和溫度上升：最初，溫度模式模擬了與早年相似的季節變化。然而到2021年，可看到明顯的增長，與早期的趨勢不同，這表明了一個潛在的問題；

溫度暫時下降：2022年8月和9月期間氣溫大幅下降，表明需要采取糾正措施或改變條件，從而恢復到可接受的工作溫度；

運行規范和可靠性預測：盡管有這些波動，溫度仍在電機的運行規范范圍內，了解該電機的歷史溫度有助于預測其未來的可靠性；

環境影響：這種溫度變化趨勢在灰塵和碎屑逐漸阻塞散熱片和氣流的環境中很常見，導致溫度穩定上升。隨后的清潔可以恢復冷卻效率；

其他原因：需要注意的是，這種趨勢還可能源于各種因素，如電機負載變化、較大的碎屑阻礙電機正常運轉、傳動鏈或皮帶張力的變化、冷卻風扇的放置或熱空氣抽取效率等。

上圖很好的說明了定期清潔和維護的重要性。它強調了需要意識到可能影響電機溫度的不同因素，并強調了解決基本冷卻問題以防止未來出現更嚴重問題的重要性，也就是監測和維護的重要性！

總之，雖然此圖指出了異常情況并提出了可能的問題，但它無法明確指出原因。定期監測和維護，以及對電機運行環境和歷史的深入了解，對于確保其最佳性能和使用壽命至關重要。

現在，讓我們研究一下同樣在2019年安裝的第三臺電動機，看看它們如何比較：

電動機3的溫度趨勢（2019-2023 年）：高于制造商規格的季節性標準，表明可能需要進行調查

上圖展示了電動機3的溫度變化趨勢，提供了有價值的見解：

初始溫度讀數：電機的溫度為73°C，完全符合制造商規定的操作規范。這表明，電機按預期運行；

單個溫度讀數的意義：雖然73°C的一次性讀數并不令人震驚，甚至可以被視為令人放心的結果，但需要關注的是整體溫度變化趨勢，單個數據點并不總是能提供能反映電機健康狀況的完整情況；

與其他電機的比較：在某一點之前，電機3的性能與電機1和電機2中觀察到的年度季節性變化一致。這表明這些類型的電機在正常條件下的典型行為模式；

近期溫度升高：但是，該圖顯示了從2023年1月開始發生變化。電機的溫度開始升高，偏離了通常的模式，此變化可能表示影響電機性能的潛在問題。

最近的溫度升高，特別是與歷史數據相比，表明電機3可能存在問題進一步發展。這需要進一步調查以確定原因，并確定是否需要進行維護或調整以防止潛在故障的發生。

電動機3未來會怎樣？以下用圖表示兩種可能情況：

電動機3的溫度趨勢：未經維護的過熱風險導致超過105°C的故障

如果在沒有調查、維護或進一步行動的情況下使用該電機，則溫度可能會繼續上升，直到出現故障。上圖顯示了這一點，并顯示證明了溫度超過105°C會導致立即故障的結果。

電動機3的溫度趨勢：在安全范圍內控制溫度升高

上圖講述了另外一個不同的故事，也許是由于電機運行的生產過程被專門用來滿足新的輸出負載要求，所以對電機的功耗需求也明顯增加了？溫度仍在電機可接受的工作范圍內，但對這種熱異常的根本原因我們有了更明確的解釋。

利用熱趨勢分析優化設備健康監測

單獨的溫度讀數可以分析了解設備狀況，但這只能與制造商推薦的電機或制造、生產過程中的其他資產的工作范圍進行比較。這可能會產生誤導，無法真正了解資產和設備的狀況，而資產和設備的狀況對企業的可靠運營至關重要。

定期讀取溫度讀數可以幫助我們了解所檢查的每一項資產的全貌。這并不意味著溫度永遠不會改變，但熱異常通常是有原因的。如果出現無法解釋的溫度變化，則可以通過檢查、清潔、維護或采取其他措施將設備恢復到其正常工作溫度，否則的話設備可能會很快的運行變得更熱，這樣的話，就需要更進一步監測以更準確地預測故障點。

如果您的企業依靠制造或生產設備、配電板、電機、泵、機械或其他機械或電氣設備生存，那么對您來說，這些設備不會意外故障可能很重要。FLIR預防性狀態監測解決方案通常用于制造或生產環境，以準確獲取溫度讀數。

持續監控的目的是在故障發生前識別問題，防止發生成本高昂的停機事件。使用FLIR熱像儀進行適當的連續狀態監控是維持正常運行時間的有效方法。

審核編輯：湯梓紅