温度检测方法论述

利用温度测量对设备的热状态进行监测是一种历史很久的监测方法，尽管人们常认为振动监测的方法是最普通和有效的，甚至认为至少可以解决60％的机械故障问题。但温度监测也有其不可取代的优势，例如在高低压电器、化工设备、热工设备、工业窑炉及电子设备等方面温度监测的优势是显而易见的。
温度是表示物体冷热程度的物理量，也是物体分子运动能量大小的反映和标志。物体在生产和运行过程中的许多物理现象和化学作用的结果，都可归结到温度这个状态量上，所以在设备中的机械零部件和电气元器件，常常会产生温度变化导致“热故障”。如机械零部件中由于不正确的工作位置或过载运行，或轴承的磨损运转，或是润滑不良等都会产生异常热。又如电气系统中，工作机件的摩擦、磨损、绝缘层破坏、负载过量、电阻值变化、电缆接头老化、松动、接触不良等，都会使系统内各薄弱环节产生异常温度。因此，温度监测是设备状态监测的通用监测技术。
1．接触式测温装置
接触式测温装置使用较为普遍，其工作原理是使测温元件与被测对象有良好接触。通过传导和对流达到热平衡，使传感器的感温元件的温度反映出测温对象的温度，并把这一信息表示出来。常用的接触式传感器有以下几种：
(1)液体膨胀式温度计。是以水银或酒精装在玻璃管内的温度计。当温度升高时，水银或酒精因膨胀而沿毛细管上升，在刻度尺上就可读出温度数值。这种温度计精度较高但易损坏，一般测温范围为-35℃～350℃。
(4)红外热像仪。利用物体热辐射特性，对被测物体平面、空间以温度分布形式的图像在屏幕上显示。采用红外热像仪检查分析运动中设备技术状态，查明其故障位置和程度是极其有效的。
设备温度监测的应用范围
温度监测除可用于检查工艺过程内的温度变化，据此判断控制过程是否良好，是否存在故障外，还可以直接用来检查下列各种常见故障。
1．轴承损坏
由于滚动轴承零件损坏，接触表面擦伤或动压轴承损坏等原因，发热量必然增加。这种变化可用热电耦等传感器测量出来，也可以用两套传感器，一套测轴承温度，另一套测距轴承座不远处机体温度，两者之差便能反应轴承发热情况。对于由磨损引起的面接触，所产生的热量会散逸至外表面，也可由此检查出来。
(2)固体膨胀式温度计。有杆式和双金属式两种。都是利用两种膨胀系数不同的金属（非金属）组合而成。测温范围-45℃～600℃适用于温度较高，又要求结实耐用的场合。
(3)压力表或温度计。该类温度计是在封闭容器中充入液体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽，在受热后体积膨胀或压力变化推动传动机构，带动指针，在刻度盘上显示出温度值。一般测温范围为-60℃～400℃。
测温装置及其适用范围
测温装置通常按测量方式分为接触式和非接触式两大类。而根据测温目的和部位的不同还可分为两种：一种是监测设备内部的温度如测量锅炉水温，另一种是监测表面温度，如测量轴承座外壁的温度。一般地说，表面测量所得信息较广泛，通过它可了解设备内部发热量的变化，也可判断热量传至表面时，传导途径有无异常。但是，表面测温较内部测温困难，因为在表面上通常都有明显的温度分布间断点，在装上温度传感器后，温度分布和间断点位置都会发生变化。
2．冷却系统故障
润滑或冷却系统的故障会使某些零件的表面温度上升，因此很容易检查到。故障原因一般为油泵故障，传动不良、管路、阀或滤清器阻塞、热交换器失效等。
3．发热量不正常
在内燃机或燃油锅炉内燃烧不正常时，外壳表面的温度将不均匀。如在适当部位装有一定数量的传感器，对其输出扫描记载，就可知道分布不均匀性或变化过程。用红外热像仪可用于大面积快速的温度监测。
6．电器元件故障
电气元件的接触不良意味着接触电阻的增加，通过电流时发热量就大，这种局部过热也可用红外热像仪查出。例如可以对高压线路的电缆、接头、绝缘层等进行快速检查。而另一方面与此相反，如整流器、可控硅等器件如出现不发热的冷点，也表示已经损坏。
2．非接触式测温装置
这种监测仪器在测量时，测温元件与被测对象不需接触，是通过接收物体热辐射能来实现监测的。常用非接触式测温仪器有以下几种：
(1)光学高温计。当温度升至500℃左右，辐射即进入可见光范围，将灼热物体表面颜色与加热灯水垢，锅炉或烟道结灰渣，形成腐蚀性副产物等。它们都可用温度扫描方法检查出来，因为隔热层厚度的改变，使表面温度的分布有了变化。
5．保温材料的损坏
对于工业窑炉和制冷设备，使用红外热像仪可以很容易地找到保温材料的损坏部位。耐火材料衬里的开裂和保温层的破损，将表现局部过热点或过冷点。
(4)电阻温度计。它是利用电阻与温度呈一定函数关系的金属导体或半导体材料制成测温元件。当温度变化时，电阻随温度而变化，通过测量电路转换，在显示器上显示出温度值。在工业上广泛应用电阻温度计来监测-200℃～500℃范围温度。如测量内燃机冷却水温、大型电机测量定子线圈、轴承温度等。
(5)热电耦温度计。该类温度计是利用两种导体接触部位的温度差所产生的热电动势来测量温度。现已广泛用来测量100℃～1300℃范围内的温度。其优点是：测量精度高，便于信号远传，适应性较强。
(2)辐射高温计。利用热电元件或硫化铜元件来测量发热物体表面的辐射能。其频率范围是整个光谱范围，因此测温范围广，可达40℃～4000℃
(3)红外测温仪。它是近几年来发展较快的新型测温仪表。红外测温仪是以检测物体红外线波段的辐射能来实现测温。这种仪器具有体积小、重量轻、可便携、灵敏度高、响应快、操作简便的优点，常用于现场温度监测和红外诊断。