红外监测故障模拟实验台制造技术

本发明专利技术提出一种可移动式的红外监测故障模拟装置，利用安装在高温管道内的三组电加热器作为三相负载，可模拟电气控制箱三相电气元件的低负荷、额定负荷和超负荷运行工况，可模拟三相不平衡负荷工况，可模拟不同负荷下电气设备控制箱中空气开关、交流接触器、继电器、热保护器、保险丝、汇流排和导线等过热故障；通过在高温循环管道上部安装一段含内壁减薄缺陷的模拟管道，在高温管道外部包覆不同厚度的保温材料，可模拟高温管道保温层和管道内壁等缺陷引起的异常发热缺陷。本发明专利技术得到的红外监测故障模拟实验台可模拟电气设备控制箱和热力管道设备的过热缺陷，运用红外热像仪监测缺陷表面温度，可诊断设备故障部位和故障的严重程度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
红外监测故障模拟实验台


[0001]本专利技术涉及一种电气及热力设备故障模拟技术，提供一种的可设置电气设备控制箱内元件过热缺陷模拟、高温热力管道及保温层缺陷异常发热模拟的实验台，运用红外热像仪监测设备表面温度，可判别各元器件的技术状态，寻找设备故障部位，运用相关标准可诊断元器件故障的严重程度，实现红外监测定性与定量的诊断。实验台电气设备控制箱负荷连续可调，高温管道温度连续可调，适用于开展红外监测诊断的培训、训练和比赛等活动。

技术介绍

[0002]电气设备控制箱是舰船制冷机、空压机、风机、舵机、锚机、泵类等设备的控制装置，主要由开关、交流接触器、继电器、热保护器、保险丝和汇流排等组成。当设备长时间运行，控制箱中的电气元件将出现老化、接触不良等缺陷，元件温度将升高，故障严重时将引起设备工作异常，甚至起火事故。高温管道长时间运行，保温层将出现受潮、破损，导致保温效果失效，管道内壁受到高温流体冲刷等，将导致管道内壁腐蚀、出现裂纹、管道壁厚减薄等缺陷，引起管道及保温层外表面温度升高，故障严重时将引起设备工作异常，甚至发生严重事故。
[0003]设备故障红外监测诊断是红外监测人员运用红外热像仪测量设备中各元件的温度分布、寻找设备故障部位并运用相关标准诊断元件故障严重程度的一种非接触、有效、快捷的诊断技术。利用红外监测诊断技术可有效监测电气设备和热力设备的过热缺陷，防止事故的发生。
[0004]因此，模拟电气设备、高温热力管道过热缺陷，对训练红外监测人员运用红外热像仪监测分析电气设备、热力设备的温度分布，寻找设备故障部位，运用相关标准诊断元器件故障的严重程度具有重要的意义和实际应用价值。
[0005]为了模拟电气设备和热力设备中存在的典型过热缺陷，我们专利技术了红外监测故障模拟实验台，可实现电气设备控制箱和热力管道设备的典型过热故障模拟。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的是设计一种可移动式的电气设备控制箱中元件缺陷引起的设备过热、高温管道保温层破损和管道内壁腐蚀等缺陷引起的设备表面过热的红外监测故障模拟装置，可模拟不同负荷下电气设备控制箱中空气开关、交流接触器、继电器、热保护器、保险丝和汇流排、导线等异常发热，模拟高温气体管道保温层和管道内壁减薄等缺陷引起的表面异常发热。
[0007]本专利技术的原理是：为实现红外监测故障模拟实验台负荷连续可调、故障设置方便、位置可任意移动，模拟实验台上的电气设备控制箱的三相负载用三组大功率电加热器模拟实装中的大型固定式三相用电设备，三组异型翅片加热管安装在管道中，外接绝缘端子组。通过手动调节调
压模块实现控制箱内电气元件负载的调节，用电位器调节输出电压，实验台可连续模拟从零负荷到额定负荷的各种工况以及三相不平衡工况。
[0008]安装在管道中的加热管可实现对管内空气加热，形成高温管道中的高温气流。采用带变频调速的高温轴流风机调整管道内空气流速。在循环管道上部缺陷模拟管进出口内装有2只温度传感器，分别与PID控制器连接。出口温度PID温度控制器输出4
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20MA电流给变频器，通过温度的变化来调节风机的风速，达到稳定气流温度的效果。变频器功率1.5KW，自动调节风机的运转，同时备有变频手操器，可以在下实验台面板上用手动调节频率，实现风速和风量的调节。通过进口温度PID温度控制器输出电压自动控制调压模块，指示并控制管道内部温度，实现管道内部温度调节；同时，具备监测故障管道超温报警功能并通过警示灯提示；具有断电保护功能，当温度下降达到安全值时可解除报警，恢复正常功能。PID控制器可同时控制三个功率为3KW、380V的电加热器。
[0009]设计的红外监测故障模拟实验台如图1、2、3所示。图1为红外监测故障模拟实验台完成的效果图，图2为红外监测故障模拟实验台正视图，图3为红外监测故障模拟实验台侧视图，图4为电气设备控制箱元件布置图，图5为管道温度显示控制柜结构图，图6为模拟实验台后柜结构图，图7为模拟实验台电气接线示意图。
[0010]通过人为设置电气控制箱中电气元件进出接线端子松动、线排进出接线端子松动、保险丝容量不足、连接导线截面积不足和三相负荷异常等故障，可模拟电气控制箱内部元件的过热缺陷，实现电气元件过热缺陷的模拟。模拟的空气开关出线接线端子故障红外热像图如图8所示，模拟的保险丝过热红外热像图如图9所示，模拟的线排接线端子过热红外热像图如图10所示。
[0011]如图2所示的热力循环管道、高温风机等管道每段之间用法兰连接。在管道外包有保温层，在保温层不同位置，可设置保温层减薄、破损等缺陷，可模拟管道保温层缺陷。保温层超温缺陷红外热像图如图11所示。
[0012]在循环管道上部安装一段内部含内壁减薄缺陷的模拟管道，可模拟管道内壁腐蚀等缺陷。缺陷模拟管道长0.99米，缺陷为一个长方形直槽和两个直径分别为0.02和0.03米的内孔，如图12所示。 利用红外热像仪在管道开始加热的升温阶段，可检测出管道内壁腐蚀减薄缺陷，如图13、14所示。
[0013]红外监测故障模拟实验台主要包括：电气设备控制箱1、管道温度显示控制柜2、高温热力循环管道3、变频高温风机4、三相电加热器5、PID温度控制器6、无纸温度记录仪7等。电气设备控制箱由总开关8、三路保险丝9、三相空气开关10、三个交流接触器11、继电器12、三个热保护器13、三个调压模块14、三个电位器15、两个汇流排16和导线等元件组成。
附图说明
[0014]附图1为红外监测故障模拟实验台效果图。
[0015]附图2 为红外监测故障模拟实验台正视图。
[0016]附图3 为红外监测故障模拟实验台侧视图。
[0017]附图4为电气控制箱元件布置示意图。
[0018]附图5为管道温度显示控制柜结构图。
[0019]附图6为模拟实验台后柜结构图。
[0020]附图7为模拟实验台电气接线示意图。
[0021]附图8为空开出线接线端子故障红外热图。
[0022]附图9为保险丝过热红外热图。
[0023]附图10为线排进出接线端子过热红外热图附图11为保温层超温缺陷红外热图。
[0024]附图12管道内壁缺陷示意图。
[0025]附图13为管道内壁长方形减薄红外热图。
[0026]附图14为内壁圆孔缺陷红外热图。
[0027]附图15电气设备控制箱控制面板。
[0028]附图16故障模拟实验台温度显示与控制单元。
具体实施方式
[0029]1、红外监测故障模拟实验台上部分为电气设备控制箱单元，如图4所示。由一个大塑壳空开（380V/16A）、三个保险（380V/10A）、三个小空开（2P/220V/10A），四个交流接触器（380V/12A）、三个热敏继电器（380V/0
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13A）、三个固态调压模块（380V/15A）和三个电位器（4.7K）、二个汇流排（380V/10路/15A）等组成。
[0030]故障模拟实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明提出一种可移动式的红外监测故障模拟装置，主要包括电气设备控制箱、管道温度显示控制柜、高温热力循环管道、变频高温风机、三相电加热器、PID温度控制器、无纸温度记录仪等。2.电气设备控制箱由总开关、三路保险丝、三相空气开关、三个交流接触器、继电器、三个热保护器、三个调压模块、三个电位器、两个汇流排和导线等元件组成。3.电气设备控制箱的三相负载，用三组大功率电加热器模拟实装中的大型固定式三相用电设备，三组异型翅片加热管安装在管道中。4.通过手动调节三个调压模块实现控制箱内电气元件负载的调节，用电位器来调节输出电压，实验台可连续模拟从零到额定负荷的各种工况，分别调节每个电位器的输出电压还可模拟三相不平衡工况。5.在管道中的加热器可实现对管内空气加热，实现高温气流的模拟，采用带变频调速的高温轴流风机调节管道内高温空气流速。6.循环管道上部缺陷模拟管进出口内装2只温度传感器，分别与PID控制器连接。7.出口温度PID温度控制器输出4
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20MA电流给变频器，通过温度的变化来调节风机的风速，达到稳定温度的效果。8.变频器功率1.5KW，自动调节风机的运转，同时备有变频手操器，可以在管道温度显示控制柜面板上用手动调节频率，实现风速和风量的调节。9.通过进口温度PID温度控制器输出的电压自动控制调压模块，指示并控制管道内部温度，实现管道内部温度调节；同时，具备监测故障管道超温报警功能并通过警示灯提示；具有断电保护功能，当温度达到安全值时并解除故障，恢复正常功能。10.PID控制器可同时控制三个加热功率为3KW、380V的电加热器。11.根据权利要求1所述的红外监测故障模拟装置，其特征在于：电气设备控制箱中设置三个独立的调压模块，可分别独立调节三相设备上负荷，实现三相设备从零到额定负荷的各种工况连续可调和三相设备的各种不平衡工况的调节。12.根据权利书要求1或2所述的红外...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立，杨俊彦，张明欣，
申请(专利权)人：杨立，
类型：发明
国别省市：