檢測原理
紅外線熱影像儀器係運用光電技術,以偵測物體熱幅射之特定紅外線波段訊號,可將該訊號轉換成可供人類視覺辨視之影像圖形,並可進一步計算出溫度值。這種技術讓人類可以超越視覺障礙,「看得到」物體表面之溫度分佈情形。

物體表面溫度若超過絕對零度(0K)即會輻射出電磁波,隨著溫度的不同,其所輻射電磁波之強度與波長分布特性亦隨之改變,波長約略介於0.75μm到1000μm間之電磁波概稱為「紅外線」,而人類視覺可查覺之「可見光」則約略介於0.4μm到0.75μm之間。紅外線在地球表面傳送時,會受到大氣組成物質( 特別是H2O、CO2、CH4 、N2O、O3等)的吸收,使強度明顯下降,僅在3μ5μm(短波)及812μm(長波)間的兩個波段有較好之穿透率(Transmission),此即俗稱之大氣窗(Atmospheric window),大部份的紅外線熱影像儀器即針對此二波段電磁波進行偵測, 以計算並顯示物體的表面溫度分佈。此外,由於紅外線對極大部份之固體及液體物質的穿透能力極差,因此紅外線熱影像儀器的偵測方式是以量測表面物體輻射的紅外線能量為主。

預知保養檢測
所謂「預知保養檢測」係指:預先檢測並診斷設備的潛在故障因素,以有計畫、有目的地進行維護工作。這個維護制度不僅能提高設備運轉之可靠性 , 並能降低設備的檢修費用與工時,減少設備過度維護衍生之問題。預知保養維護工作,須賴有效的監測手法,以及時發現設備早期的異常現象,而紅外線熱影像檢測技術同時具備非破壞性檢測、非接觸式量測、直覺觀測、不受電磁干擾、測溫快速、靈敏度高等特性,使其成為最有效的設備狀態監測與故障診斷的方法之一。

設備之異常通常會顯示一定之徵兆,諸如振動、聲音、電量、光、溫度、壓力、異物…等各種物理量之量測,可供發現並診斷問題。許多之設備異常,在初期階段即會顯示可覺查之溫度差異,而紅外線熱影像檢測即是以觀測溫度為方法,將檢測所得之熱影像圖形型態(Pattern)與溫度測值,依設備之構造及使用特性進行研判,以發現並診斷問題,或建議改善方案。

紅外線熱影像檢測已是一門被普遍肯定的工業檢測技術,就一般工廠檢測應用而言,其主要以提高設備運轉可靠性、工業安全及節能等為目的。工廠設備以電氣及機械兩大類為主,其以電氣設備之檢測應用最多,另外轉動、傳動機械設備之檢測,爐壁、管路之防火材與隔熱層(保溫/保冷)之狀態檢測亦屬普遍。

電氣設備之應用
電氣設備故障之害處,輕則造成設備損傷與製成停產量損失;重則衍生電氣火災。電氣設備之初期異常現象經常伴隨可覺查之溫度變化跡象,而利用紅外線熱影像檢測可在活線﹙不停電﹚狀態下進行檢測工作。

包括設計、製造、安裝、及運轉維護工作之不當均會造成電氣設備之過熱問題;就電氣設備的機能而言,特別是導電機能、絕緣機能、與磁路機能不良時, 將會產生可覺查之溫度異常現象。常見之過熱原因包括:

1、接觸電阻過高:導因於各種型式之(例如螺絲鬆脫或滑牙、異物嵌入、導電金屬氧化、接觸面密合不良等)或接觸面積不足。

2、洩漏電流或放電:導因於設備之絕緣與耐壓功能不良,例如沿面污染、溼度太高、絕緣劣化、絕緣距離不足、或過電壓等諸多因素。

3、設備過載:由於設計規劃不良、 保護裝置失常、或供電任務需求之超載措施等因素均會造成過載,使設備整體溫度偏高。

4、渦流過熱:多因設計不良或施工疏失所致,在實際檢測經驗中發現,因渦流感應所產生之過熱現象十分普遍。

5、散熱不良:例如線槽電纜堆覆過度密集、變電站空調不足、盤體通風不良,設備使用環境溫度偏高等因素均易導致積熱無法消除之過熱現象,並加速絕緣老化。

6、其他原因。

電氣設備檢測種類
由發電廠、開關場、電力輸配線路、變電站、電氣室、控制室、線槽、分電箱及用電設備所在的分區場所,其間可包括發電機、架空線路、斷路器、變壓器、比流器、比壓器、避雷器、套管、匯流排、電抗器、電容器、電纜、導線,以及各式開關、切換器、電驛,甚至用電之機台與動力設備本身,均可應用本項檢測查找出重要的設備異常問題。

依據實際執行紅外線熱影像檢測之資料顯示,經常發生設備過熱異常之原因,可歸納如下:

1、設備經長期運轉使用後,均可能產生過熱異常現象,而其中極大部份發生於接頭與連接點部位。

2、新增設或曾作修改之設備,被發現過熱問題的比率較大。

3、材質或形狀不同的導體間之端子鎖接部位因接點固鎖效果較差,故較易產生過熱現象。

4、部份端子接點因鎖接螺絲滑牙而導致接點接觸不良,此類現象往往導因於接點的過度緊固。

5、設備容量不足會導致設備之整體過熱現象,此情形常因迴路加掛負載後設備整體規劃不週所致。

6、電纜頭及引線端子因壓接施工不良造成過熱異常的現象頗為常見,此類缺陷即使採取接點定期緊固措施,亦無法有效改善。

7、長期高負載或超載地區之設備過熱現象比例很大,且過熱溫度亦較高。

8、負載變化頻繁之迴路,其熱脹冷縮與震動現象較嚴重,易發生鎖接機構鬆弛之過熱現象。

9、通風不良或未配置空調設備之配電室,常因環境溫度過高或溼度太重而衍生問題,其過熱異常之比例與程度顯著偏高。

10、設備過度集中之配電盤,即使已裝設排風裝置,亦未必能達到散熱良好之目的。

11、電纜線槽或線束常因導線過度集中,致使散熱不良,造成絕緣被覆因長期過熱而劣化。

12、由於設計與施工上的疏忽,極大部份廠區之大負載(大電流)通過區,均容易被發現渦流過熱之問題。

13、設備狀況與使用環境有顯著關係,屋外型設備較屋內型設備易發生過熱現象。

14、雨霧、塵害、硫磺與鹽害嚴重地區之室外設備,因化學腐蝕造成之過熱異常甚為明顯。

15、設備狀況與維護工作制度有顯著關係,就數量言,低壓設備缺陷比例高於高壓設備缺陷比例。

16、設備因所在環境不良或裝設位置較為隱密,易被維護工作者疏忽遺漏,故產生過熱問題之機率較高。

機械與鍋爐等設備之應用
一、機械設備檢測
旋轉與傳動機構的熱源來自「摩擦熱」,導因於轉軸偏心、潤滑不良、或組件間材質與尺寸不符等因素之過度摩擦現象,會產生異常大量之摩擦熱,使設備溫度上升,並造成機械快速磨耗毀損,傳動效率下降,或過度振動致不符精密控制之要求。該類檢測應用包含馬達、軸承、連軸器、幫浦、壓縮機、傳動裝置﹙皮帶、齒輪或鍊條﹚等設備。

二、防火材與隔熱層檢測
鍋爐等高溫爐體內壁之防火層或管路外壁之隔熱層如發生剝落或填充不紮實,會使溫度絕緣效果不均,絕緣薄弱區會產生大量之熱洩漏,在外殼形成過熱區。防火材與隔熱層不良使能源效率降低,生產成本提高;而防火層毀損更會影響爐壁金屬材之機械強度,影響生產安全。該類檢測應用包含鍋爐、焚化爐、旋窯、魚雷車之防火材,與管路、爐體、塔槽之保溫﹙或保冷﹚層等。

三、其他設備檢測
在其他機備檢測應用方面,尚包括管路結垢或阻塞檢測,管壁侵蝕或破洞檢測,塔槽液位檢測,熱交換器效率檢測,閥門開關狀態檢測,地下表層管路位置檢測…等。

檢測服務說明

檢測團隊特色

1、 專業檢測:「維知科技」是從事「設備預知保養檢測」之專業公司,其檢測人員已具有多年豐富之紅外線熱影像檢測與設備異常診斷之實務經驗,可主動找尋設備問題之盲點,提高問題點檢出比率,並進行正確之設備問題研判工作。(找不出真正問題的檢測,等於沒有檢測,白忙一場。)

2、ASNT証照:「維知科技」執行紅外線熱影像檢測人員均依ASNT(美國非破壞檢測協會)規定領有合格證明文件。其正式檢測報告之簽證亦依ASNT規定,由LEVEL Ⅱ檢測師進行審核簽署。

3、 維護技術諮詢:「維知科技」之紅外線熱影像檢測人員實務經驗豐富,尤其熟悉半導體廠、電氣設備、鍋爐設備、輸電線路、機械設備等之檢測,並於檢測後提供免費技術諮詢服務,提供有價值之設備維護經驗,以便利維護工程師之設備問題改善工作。

4、 檢測資料系統化管理:檢測完成後,隨同檢測報告、歷次檢測結果與統計資料等一併燒錄於光碟片(電氣設備紅外線檢測管理系統KICer-IR),免費提供予客戶,以利客戶資料管理與問題設備之管理與追蹤,達到「e手掌握,設備安全。」的理想境界。

5、 工安制度完善:「維知科技」檢測人員一律穿著製服,帶安全帽,遵行安全作業規定(如加保工作安全意外險等),檢測完成後必須立即填寫「工作時程記錄表」與「工作意見記錄表」供陪檢人員簽署,以確保檢測服務之安全與品質。

檢測作業程序
「維知科技」之檢測作業已完全標準化,此一標準化作業可維持一定之檢測品質,此處提供重點摘要供各界參考:

1. 熱像儀主機加掛電池後,將主機開關扳至"ON"位置,進行開機後之暖機程序;待主機完成暖機程序後,進行各項檢測參數之設定輸入與主機功能之選擇設定。

2. 依陪檢人員安排之檢測路徑,逐一進行設備檢測工作(一般以對照受檢設備清冊為主,以避免遺漏)。

3. 針對每一設備編號(例如盤面)內之組件,由電源側往負載側,進行逐一組件、逐相、逐一部位之檢測查核。

4. 查核過程如發現異常之過熱現象,應先確認是否為反射作用所導致之干擾現象(反覆移動檢測位置並改變觀測角度以確認之),應特別注意表面光亮之金屬面,容易因背景物高溫源之干擾,產生過熱假象。

5. 佐以目視檢查方式,檢查異常過熱點之設備結構方式與表面狀況,初步研判造成過熱之原因及其嚴重程度。

6. 將異常現象與初步研判結果告訴陪檢人員,向陪檢人詢問必要之設備運轉資料,作必要之問題討論。

7. 重新檢查並設定各項檢測參數(含background temperature target distance,relative humidity,atmospheric temperature,External optics temperature等重要參數) 後,存錄該問題點之熱影像圖譜,該圖譜須包含過熱點及其參考點。

8. 存錄該問題點之可見光圖譜,該圖譜須能明白對照出問題點之確實位置。

9. 要求陪檢人員(讀取或鉤測)提供問題點之負載電流。

10. 將問題點之要項資料(含設備名稱、異常部位、圖檔名稱、目視檢查結果、負載電流、及運轉資料等)告知記錄員,通知其進行登錄工作。

11. 對於未檢出異常之設備,如陪檢人員已事先指定應作存錄圖譜時,應比照上述第7~11項步驟,進行圖譜存錄與記錄工作。

12. 重覆上述第2~11項步驟,直到完成全部指定設備之檢測工作。 13. 每一檢測日工作完成時,由檢測人員向雇主指定之人員做結果簡要說明,並特別提示有急遽惡化可能之問題點。

檢測作業規劃
俗話說:「錢要花在刀口上」,完善的檢測作業規劃,是達到最佳檢測效果的重要基礎,以下原則提供各界在準備要做紅外線檢測前,先期規劃之參考,依據此原則應該可以達到事半功倍之效果。 1. 選擇檢測的重點應衡量電氣設備的異常比例與故障衍生之損害程度較高者為先, 以實測經驗來說,具有下列使用特性者應作優先考量﹕

(1)電壓較高之設備(以電力系統為主)。
(2)負載電流較大之設備(含電力系統,其它廠務設備,製程或機台設備)。
(3)負載變動性較大設備(含電力系統,其它廠務設備,製程或機台設備)。
(4)所在位置隱密性較高,較少作檢測工作之設備(含電力系統、其它廠務設備、製程或機台設備等)。
(5)有故障記錄之設備型式。
(6)故障時衍生性損失較嚴重之設備。

2. 就部門區別而言﹕
(1)電力課所轄之屋內外供電系統(例如台電輸入端設備、GIS之本體、控制盤與電驛盤、各變電站之變壓器、配電盤(開關盤/電容盤/控制盤)、分電箱,AVR室電力設備、充電機房電力設備、電纜線槽、BUSWAY等)全部均應納入。
(2)廠務部其它各課所轄之動力用電盤全部與控制盤局部應納入。
(3)工程部各設備課所轄之機台與設備之中,以包含爐管、Heater、冷凍機、空壓機及其他各式電動機等裝置之設備用電量較大,負載變動性亦較頻繁,其整體用電迴路(含Local及Remote電源箱)應先行納入。
(4)至於其他之設備,可就其使用特性進行衡量﹔或與專業檢測人員實際搭配工作後再逐次納入檢測工作範圍。


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