红外热成像技术在电梯电气系统检验中的技术研究

红外热成像技术在电梯电气系统检验中的技术研究

许国俊

江苏省特种设备安全监督检验研究院扬州分院 江苏扬州 225000

摘要：近年来，随着社会的发展与技术的进步，电梯的安全性愈趋完善，自动化程度也在不断提高，其电气元件也愈来愈多，这对检验人员和维护保养人员的技术水平要求也越来越高。红外热成像技术具有非接触、无干扰、快速等优点，在电梯电气系统的检验检测中得到了初步使用。因此，本文通过对红外热成像技术的分析，结合电梯的具体使用条件，对其进行了研究，提出了一种基于红外热成像仪的新型检验方法。

关键词：红外热成像技术；电梯；电气系统检验

引言：电梯的稳定运行对乘客安全乘坐电梯具有重要的意义，为减少电梯的故障率，故障诊断技术应运而生。电梯故障可分为机械故障和电气故障两大类，其中，机械故障大多出现在外部设备上，特征和特点较为明显；然而，对于诸如电梯控制柜内的电路板、变频器、继电器等电气故障，却很难提前判定，造成了电梯故障诊断的难度增加。在此背景下，以红外热像仪为主要工具的检验检测方法逐渐受到人们的重视。

一、对红外热成像技术的分析

红外热成像检测是近年来在我国发展起来的一项新的检测方法，它已经被用于军事和医学等众多前沿设备的检测。红外热成像扫描是一种对一个对象内部的热现象进行实时的探测和热分析的技术，在电气装置出现故障时，其电子元件可能会出现过载现象，由此引起的故障部位的温度将因负载的骤增而升高；利用图像处理的方法，对电气部件内部的温度变化进行分析，从而确定了元件的失效位置。因此，利用红外热成像技术，不但极大的改善被检查设备本体的安全性，还可以简化安全检查工作。[1]

二、电梯红外热成像技术的重要价值

1.传统的电梯电气故障检测技术特征

传统的电梯基本电气故障检测技术大多采用接触式电气测量方法。首先，要对电梯的各个重要部件以及各个重要部件的额定电流、电压等重要参数进行测量，并将其与电梯的内部电控系统绘制机理相联系，对其特征作出科学的判定与全面的分析，由此对电梯的整体电路进行正确的诊断和定位。另外，对底层的电梯维保人员技术要求很高，特别是对非常规电梯的测试技术要求很高，还需要有电梯电气系统的详细设计资料，如绘制电梯内部电气原理电路图、安全控制电路图和部件结构布置图等。[2]

2.红外热成像的电梯电气故障检测技术

红外热成像技术在对电气系统进行图像探测和提升工作效能上还有三大优点。第一，电梯系统中有时也会采用一些体积较小、品质较高、精度较高的电子部件，它们很容易被外部的某些电磁环境所直接地影响到。只需从电子器件接收一部分外界热量，这样就不会有光线照射到这些精细零件上。第二，便于使用，检测人员无需停机，可直接使用该仪器进行测试，即可实现对电力设备运行的监控，从而极大地提升了故障分析工作的效率与安全。第三，利用红外热像仪对特定部位进行不同形式的图象显示，极大地改善了对故障点的识别准确性。[3]

综上所述，红外热成像技术在电梯检验检测上的应用可有效避开传统的电梯电气故障检测的弊端。

三、红外热成像技术用于电梯电气系统检验的主要流程

首先将检测的时间段进行科学、合理的设置，保证电梯在运行一段时间后进行检测，这样做能够有效地提高检测的精准度；之后检测热成像仪工作的实际状态，而且还需要对热成像仪的工作参数进行科学的调整，保证仪器所获得的图像有着极高的分辨率。对电气系统中所有的电子元件进行科学的扫描，如果在扫描的过程中发现问题，就要对于此部位进行专业的检测，同时还需要对得到的图像进行认真的分析，再准确地找到问题出现的地点，由专业的电梯维保人员对出现问题的部件进行专业的维修或者是进行更换。[4]

对电气系统中电子元件扫描及图像分析可采用以下方法：

1.表面温度判断法

在一整套电气系统中，某些同类型电气元件的表面温度接近。将表面温度的大小和变化率与同类部件进行比较，以确定误差并确定表面温度。以图1为例，接触器接线松动引起的电压不稳定，体现在红外热谱图上单处温度的增加值超过正常温度的30%。

图1 接触器接线松动引起的红外热谱图对比

2.同类设备比较法

当多个电梯的电气系统位于同一电路时，用于两个电梯的电气设备的是相同的，则可以比较相应位置的温度以确定是否出现了故障。如果出现故障，可以将其与回路中的相同电气设备进行比较。以图2为例，接触器触头氧化引起的电压不稳定，体现在红外热谱图与正常情况的对比，显示故障上升的风险。[5]

图2 接触器触头氧化引起的红外热谱图对比

3.档案分析法

该文件分析类似于特征特征分析，它通过记录和存储不同时期的详细监测数据，根据运行时采集的参数变化，确定电梯正常运行的标准。该方法的重点是建立一个存储不同类型数据和比较数据的系统。每次测试时都必须保留检测结果，同时定期更新数据库中的数据，以确保准确识别错误类型并准确确定错误位置。

四、电梯电气系统检测中红外成像技术应用

1.表面温度判断技术

在红外热像仪中，最关键的一种就是表面温度判定技术，它的作用是对电子系统各部件的表面温度进行判定；看看有没有什么问题。另外，在运用表层温度判定方法时，要根据有关规范来判定其是否有一个合理的区间；或者是温度太高，或者是太冷，都可以用来判定电力系统和电子元件有没有安全问题。另外，在运用表层温度判定方法时，也要根据不同的角度、方向进行判别；找到该部件的最高处的表面温度，以便于以后的维修工作。

2.相对温差判断技术

关于相对温度的判定，它的核心是对电气系统内相应的温度点进行实时的检测和判定。与此同时，在电梯的电气系统当中，也有一些采用了相同的电子元件，而在实际负载电流和比较小时，电气设备自身的发热情况下，并未超过有关规范和要求，可以采用常规检测技术；如果不能判定电力系统原件是否有故障问题，可以采用温差判定技术，则可以根据电力系统部件自身负载的增加，利用温差公式，实现对事故发生的起因、地点等的实时判定。

3.同类比较技术

当各相对应的三相电流均为对称时，且同类的电梯配置参数均为一致；然后，随着电气部件的长时间的使用，整个电路的温度也会不断升高，因此，利用类似的对比技术，可以判断出电梯电路在工作中有没有出现故障；也可以用来预测可能出现的故障。同时，在采用类似的对比方法时，如果发生了三相电压的不正常，就可以对同类型的电梯电子元件进行对比和分析；究其原因，是因为电梯的电路负荷比较复杂，如果三个负载的分量不均匀，则必须要考虑电流的稳定性。另外，在运用类似的对比工艺时，如果真实的电梯电力系统的热部件规范，都是一样的；然后根据相应的温度变化资料，进行深度剖析。通常，如果真实的温度差超出了真实温度的30%，则可以被进一步判断为有相关的故障隐患。

4.图像形态判断技术

在红外热像仪中，最常用的一种方法就是采用图象形状判定技术，其基本原理是利用成像装置进行测量；采集、辨识影像，获得相关资讯及资料，以判定电路有无有故障。同时，根据不同机型及不同工况下的电力系统，获得温度图像，对是否存在故障进行判别；在进行电梯电子元件维修时，可以根据这些资料对维修人员进行全方位维修，并能有效地解决一些现实中存在的问题；确保了升降过程中的安全与稳定。

五、结束语

红外热像是近年来兴起的一种新型检测方法，它的功能已被多学科所公认。红外热像技术在电梯检验检测上的应用，能够提高检验检测单位对电梯电气系统的检验检测精度，降低电梯维保人员在日常维护保养工作中的人力成本，有效预防电梯故障和事故的发生，保证了乘客的生命财产安全。因此，在电梯电气系统的检验检测工作中应该推广使用这种方法。

参考文献

[1]傅国德,姬莉莉.电梯电气控制系统故障和维修技术探讨[J].清洗世界,2020,35(12):87-88.

[2]李平.浅谈电梯电气系统通病及解决措施[J].中外企业家,2019(15):137.

[3]孙恒颇.电梯电气系统检测中红外热成像技术分析与应用[J].电子世界,2020(09):161-162.

[4]王燕.电梯电气控制系统故障诊断及维修[J].南方农机,2019,50(22):16.

[5]李伟.基于红外热成像的电梯交流接触器故障诊断技术研究[D].江西理工大学,2019.