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2020OEM機械設計技術研討會云會議
機器視覺

紅外熱成像應用于智能型機艙測溫報警解決方案

  2020年09月01日  

資料背景

  雖然近年來,隨著有關國際公約的生效,船舶在建造中安全防火的要求與標準越來越高了。采用耐熱與結構性限面,將船舶劃分為若干主豎區,將起居處所與船舶的其他處所隔開,限制可燃物質在船舶上的使用等防火措施。但船舶的火災隱患依然存在,只有了解船舶存在的火災隱患,才能真正做到“防風險、除隱患、遏事故”。另外船舶機艙有各種機械和動力設備十分復雜,這些設備出現的故障也千變萬化,要實現監測的智能化,從而達到故障的預測和預報是十分困難的。

  隨著科學技術的發展進步和航運事業發展的要求,順應行業需求, 自2015 年CCS發布《智能船舶規范》以來,已有多艘船舶申請CCS智能船舶附加標志。隨之智能機艙也應運而生。智能型機艙監測報警系統的功能除完成常規系統的功能,如巡回檢測、越限報警、數據報表、報警打印、故障提示等外,增加的突出功能是實現故障的預報和預警。這樣在故障出現前,系統會提前發出預報和預警,操作人員可以提前進行事故處理和排除,從而大大降低故障的發生幾率,使船舶機艙事故盡量消除在萌芽狀態中。

由于溫度升高引起的船艙火災事故分析

  1、船舶機艙各種機械和動力設備的老化,常年失修,引起火災,電路中的電線負荷都有額定值,當超過負荷用電時發熱點,引起自燃起火。

  2、溫度升高使危險化學品體積壓力增大,熱脹冷縮是物體的一般物理現象。高溫使容器內部壓力增大,若超過了容器所能承受的壓力,就會造成容器故障,甚至炸裂。如果容器是敞口,液體膨脹超過其容量就會外溢,發生跑、冒、滴、漏現象。就氣體而言,其膨脹系數就更大了。氣體一般都是裝在鋼瓶里的,隨著溫度的升高,壓力過高,鋼瓶就有爆炸的危險。

  3、溫度升高加速氧化分解和自燃,溫度升高使液體的蒸發速度加快,溫度越高,易燃液體蒸發越快,液面上蒸氣濃度越大,與空氣形成爆炸性混合氣體的可能性就越大,火災爆炸危險性就越大。有些易燃液體的沸點是很低的,在高溫天氣下極易超過沸點,蒸發加速,就容易發生危險。

智能型船舶檢測分析

  本方案著重講解,智能船舶檢測關鍵設備老化的重要性

  1、機艙智能化是實現船舶智能化的核心與關鍵。發動機的正常運行時間都至關重要,本方案根據CCS《智能船舶規范》中對智能機艙的定義,重點分析智能機艙中針對主、輔發動機和軸系關鍵零部件等設備的狀態監測診斷方法的原理及應用,包括主推進發動機、輔助發電用發電機的燃燒性能、活塞與缸套、進、排氣閥、主軸承和主推進發動機的軸功率和活塞環等性能和關鍵零部件的狀態監測。機艙是現代船舶的"心臟",本文通過分析機艙起火的原因及維護,探討現代船舶如何利用現代科技發展成果加強和規范機艙管理,達到減少機艙火災造成船舶危害的目的。

  2、若能與相應的識別程序結合來實現對故障的自動識別,就能在提高診斷效率和精度的同時防止操作人員因操作不當等原因造成的事故,對實現自動、半自動故障診斷具有重要意義。然而,自動診斷需要建立在大量數據統計的基礎上,這也是使用紅外熱成像技術進行發動機故障診斷的難點所在。

  人工智能在向著終端側遷移,融入了人工智能的熱像終端與APP,與傳感器結合是其中的一種解決方案。紅外熱成像手持終端可以進行發動機常見故障診斷,使用紅外熱成像技術進行發動機,漏水、漏油、發動異常、缺缸等4類故障診斷,并獲得故障溫度特征,得出故障診斷的依據。形成故障數據庫。

熱像手持終端應用

方案優勢分析

  與現行的振動、壓力、能耗、尾氣等相應方式相比,使用紅外熱成像技術進行發動機常見故障診斷的方法具有非接觸、無干擾、無損、準確、無需大量儀器、便捷、直觀、迅速以及對故障所對應的溫度特征指向性明確等眾多優點。

案例分析1

  熱成像手持終端用于智能機艙難以觸及關鍵部位的檢測

  熱成像手持終端非常適用于造船廠對船舶上昏暗的,或者難以觸及的地方進行檢測。這項技術能夠以一種非接觸式的模式對一些隱蔽的,難以檢測的地方進行檢測。
  實際使用紅外熱像儀時,只需準確輸入相關參數,即可自動得出溫度分布圖像.需注意,如果參數設置不準確,則會相應地影響拍攝所獲得的溫度場的準確性。

  應用紅外熱成像技術實現發動機故障診斷紅外熱成像系統收集發動機上各點的紅外輻射,通過光電轉換將光電信號變成模擬信號,再對模擬信號進行處理,最終將目標的圖像顯示在顯示屏上.圖像反映發動機各點溫度的差異,與景物十分相似.上圖紅外熱像圖和數碼照片.通過分析發動機紅外熱像圖,可以根據不同溫度特征進行發動機泄漏、發動異常、缺缸故障的診斷。

  排氣管的溫度過高可以直接反映出燃燒不充分,從而對發動機系統的工作狀況有個間接的評估。如果管路的溫度分布不均勻,則可以反映出管道本身具有結構上的缺陷。

案例分析2

  缺缸故障

  熱像圖拍攝位置區域為發動機整機,通過分析得出標準情況下和發動異常時發動機從啟動30 s到啟動60 s 的過程中溫度平均值增量。

  對缺缸故障的分析

  發動異常時發動機啟動后溫度上升極緩10/14慢(增量為0.2 C),相比標準情況下的7.2 C基本可以忽略不計,這是因為發動異常時發動機氣缸內未燃燒產熱。

案例分析3

  通過溫度 設備檢測
  設備的某些微小的裂紋,細微的結構設計差別等,很難通過其它方法來進行準確診斷的。而采用紅外熱成像儀則可以將細微的結構缺陷反映為細微的溫度差別,從而能夠達到其它方式所不能達到的診斷效果。我們可以對設備內部的溫度分布一目了然。各個部件位置的溫度可以準確反映出實際工作中的發動機性能的體現。

應用領域

標簽:FLIR 紅外熱像儀我要反饋
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