红外测温仪的主要特点.ppt

测温仪及测振仪的原理及使用 印尼PTBA项目培训课件系列 目录 测温仪 测振仪 国际振动标准知识 我国振动标准知识 测量 检测等 红外测温仪 红外 是红外线辐射的简称 量子物理学知识告诉我们 自然界中任何物体每时每刻都在通过分子振动向外辐射能量 这种辐射能量是以 波 的形式出现的 波 的传播速度是一个常数 即30万公里 秒 而分子振动的频率却是各不相同的 1 红外 1 红外 一 红外测温原理及相关知识 根据 速度 频率 波长 可知 不同振动频率的分子发出的辐射波长是不一样的 可见光的辐射波长范围在0 36 0 72 m 紫光波长最短0 36 m 红光波长最长0 72 m 比紫光波长更短的辐射称为紫外线 如 光 射线等 比红光波长更长的辐射称为红外线 波长一般在0 70 000 m之间 1 红外 工业用红外测温仪的工作波长在0 65至14 m范围内 2 电磁波谱 2 电磁波谱 2 电磁波谱 2 电磁波谱 威廉 赫谢尔爵士于1800年发现红外线 绝对零度 273 以上的物体都辐射红外能量 自然界中任何高于绝对零度 273 的物体都在随时随地的向外发出辐射能量 能够探测并接收物体发出的辐射能量从而测量出物体温度的仪器称之为红外测温仪 3 红外测温仪 3 红外测温仪 4 测温仪的构成 红外测温仪实际上是一种非接触式辐射能量探测器 世界上所有的物体都会产生红外线辐射 而辐射的能量则与该物体的温度成比例 非接触式温度测量即是测量物体辐射能量的强弱 并由此得到一个与该物体温度成比例的信号 1 测温仪的构成 测温仪的基本构成 目标 探测器 信号处理和显示 453 C SP1470 C EMS 85 大气窗口 滤波片和镜头 5 大气窗口 大气中的水蒸气 二氧化碳等对某些红外辐射波段不吸收或极少吸收 有利于能量进行传输从而能被红外测温仪探测到 这样的特殊红外波段即为所谓 大气窗口 红外波段的选取要考虑 大气窗口 的影响 4 大气窗口 6 普郎克定律 5 普郎克定律 普郎克通过量子理论推导出的波长 温度与黑体辐射能量的关系式 它定量的确定了不同温度的黑体在各个波段中的辐射能量的大小 是红外测温仪的理论基础 6 普郎克定律 普郎克定律给出了以下几点结论 物体的温度越高 其发出的辐射能量越大 这是单色 波段 测温仪的设计依据 在一定温度下 物体在不同波长处的辐射能量不同 存在一个辐射峰值波长 即在此波长处的物体辐射能量最大 随着物体温度升高 其辐射峰值波长向短波方向移动 移动规律遵守维恩位移定律 7 黑体 6 黑体 发射率与波长无关且都等于 的物体称为黑体 它是一个理想辐射体 表明它的自身能量可以全部向外界辐射出来 但自然界中并不存在这样的理想黑体 黑体炉即为人工制造的性能接近理想黑体的辐射标准源 用于定期对红外测温仪进行检测标定 9 绝对温度T 7 绝对温度T T 273 开 K 即绝对温度 热力学温度 量值等于摄氏温度量值加273 单位为开 符号为K 摄氏温度0 273K 结论 实际应用当中 表面状况越光滑 看上去越明亮的不透明物体 其反射率较高 同时其发射率肯定较低 向外辐射能量较小 测量相对比较困难 反之 对那些表面状况越粗糙 看上去越灰暗的不透明物体 其反射率较低 同时其发射率肯定较高 向外辐射能量较大 测量相对比较容易 8 结论 9 测温仪按应用方式分类 便携式测温仪又称手持式测温仪 体积较小 重量较轻 电池供电 使用方便 一般进行定性测量 人工携带检测应用 在线式测温仪又称固定式测温仪 现场安装 固定使用 电源供电 连续测量 一般进行定量测量 输出信号可供计算机等外设应用 21 红外测温仪的主要特点 10 红外测温仪的主要特点 运动中需要快速测量的目标和高温目标难以接触需要远距离测量的目标所有采用接触测量时可能被损坏 有危险或将导致温度改变的目标 非接触测量速度快测量精度高 适合于测量 1 现在我们使用的红外测温仪特点 结构紧凑 防干扰并易于使用 只要进行瞄准 按键 在一秒钟的时间内即可将当前的被测物体表面温度读出 对于高温 有毒或难以到达的物体 使用本机即可安全地进行测量 具体如下 1 非接触测量 它不需要接触到被测温度场的内部或表面 因此 不会干扰被测温度场的状态 测温仪本身也不受温度场的损伤 2 测量范围广 因其是非接触测温 所以测温仪并不处在较高或较低的温度场中 而是工作在正常的温度或测温仪允许的条件下 一般情况下可测量负几十度到三千多度 二 测温仪的使用 3 测温速度快 即响应时问快 只要接收到目标的红外辐射即可在短时间内定温 4 准确度高 红外测温不会与接触式测温一样破坏物体本身温度分布 因此测量精度高 5 灵敏度高 只要物体温度有微小变化 辐射能量就有较大改变 易于测出 可进行微小温度场的温度测量和 6 温度分布测量 以及运动物体或转动物体的温度测量 使用安全及使用寿命长 2 工作原理红外测温仪测量物体的表面温度 其光传感器辐射 反射并传输能量 然后能量由探头进行收集 聚焦 再由其他的电路将信息转化为读数显示在机上 测温仪的激光仅作瞄准之用 激光瞄准 3 注意事项 1 注意避免下列场所的使用 A EMF场所 电磁场所 如弧焊机 感应加热器及静电场所等 B 环境温度巨变造成的热冲击 如是这样需要等待30分钟后才可使用 C 不要将本机靠放在高温处 2 警示 不要将本机直接对准眼睛或通过反射性的表面间接射向眼睛 3 建议不用在光亮或抛光金属表面 不锈钢 铝等 的测量 4 仪器不能穿过透明表面进行测量 如玻璃和塑料 只能测量这些材料的表面温度 5 蒸汽 灰尘 烟雾等会影响测量的准确性 6 避免周围环境高温物体的影响 7 对于透明材料 环境温度应低于被测物体温度 8 测温仪要垂直对准被测物体表面 在任何情况下 角度都不能超过30 9 正确选择跟离系数 目标直径必须充满视场 10 如果红外测温仪突然处于环境温度差为20 或更高的情况下 测量数据将不准确 温度平衡后再取其测量的温度值 3 红外线测温仪的缺点 易受环境因素影响 环境温度 空气中的灰尘等 对于光亮或者抛光的金属表面的测温读数影响较大 只限于测量物体外部温度 不方便测量物体内部和存在障碍物时的温度 4 操作说明 1 使用本机测量温度时 将本机指向被测物体然后按键 此时要注意考虑与测量区域大小之间的比率 2 距离及测量点的大小 当与被测量物体的距离增大时 测量区域也会相应增大 3 观测范围 一定要确保被测目标要大过本机的测量区域 当被测目标越小时与被测目标的距离应越近 要进行精确测量时 要保证被测目标至少比测量区域大过一倍以上 4 发射率 大多数有机材料及油漆或氧化材料的发射率为0 95 已预设在本机中 光滑或打磨的金属表面可能会导致测量值的不准确 进行补偿时需在其表面罩上事子或黑色油漆 并等待使之与下面的材料的温度一样 然后再进行温度的测量 测振仪 1 简介 测振仪英文名称 vibrometer定义 测量振动系统的振幅 速度 加速度和频率等的量仪 测振仪也叫测震表振动分析仪或者测震笔 是利用石英晶体和人工极化陶瓷 PZT 的压电效应设计而成 测振仪主要用于机械设备的振动位移 速度 烈度 和加速度三参数的测量 利用VC 63测振仪在轴承座上测得的数据 对照国际标准ISO2372 或者利用企业 机器的标准 就可确定设备 风机 泵 压缩机 电机等 当前所处的状态 2 测振仪原理 现在的测振仪一般都采用压电式的 结构形式大致有二种 压缩式 剪切式 其原理 是利用石英晶体和人工极化陶瓷 PZT 的压电效应设计而成 当石英晶体或人工极化陶瓷受到机械应力作用时 其表面就产生电荷 所形成的电荷密度的大小与所施加的机械应力的大小成严格的线性关系 同时 所受的机械应力在敏感质量一定的情况下与加速度值成正比 在一定的条件下 压电晶体受力后产生的电荷与所感受的加速度值成正比 产生的电荷经过电荷放大器及其它运算处理后输出就是我们所需要的数据了 3 VC 63技术指标 加速度探头 压电剪切式加速度探头测量范围 加速度 0 199 9m s2peak RMS 1 414 速度 0 199 9mm sRMS位移 0 1999 m RMS 2 828 测量精度 5 2个字频率范围 加速度 10Hz 1000Hz速度 10Hz 500kHz位移 10Hz 200kHz显示 3 1 2数字显示 更新速度1秒 按下测量键测量 释放该键保持电源 1节9V电池连续工作时间大约25小时1分钟自动断电环境温度范围 0 40 80 RH尺寸 185 H 68 H 30 D mm重量 230克 4 测量方法 该测振仪可通过选择开关 分别测量震动幅度 振动速度 振动加速度 我们通常使用振动幅度和振动速度两个指标 二者有联系 也有区别 可通过公式转换 振动速度 也叫振动烈度 振动烈度仅用于机组轴承上测得的震动 振动幅度仅用于邻近轴承的测量平面内的相对振动 机组的振动烈度反映了机组本身产生的振动力 因此在测量时应排除其他振源 如果机组停机状态测得的振动烈度值超过运行时测得的振动值的1 3的话 此数据便不能作为该设备振动值得参考 还有 设备在升速和降速时产生的共振的数据 也不能作为该设备振动值得参考 图一 关于测振点的采样 振动烈度应该在轴承或邻近主轴承的轴承罩壳上 在旋转轴的径向和轴向 其中径向又分为水平径向和垂直径向 如图一所示 振动幅度的测量应在邻近轴承的径向平面内进行 两个参考点一般与水平方向成45度的倾斜角度 二者相差90度 具体图示见图二 图二 以前 我们都用振动幅度作为设备振动指标参考 由于未引入设备振动基频概念 造成不同转速设备振幅标准不一样 振幅和振动烈度二者之间的关系 可利用单频率正旋波转换得出 式中 Sf为位移单振幅 mm Vf是频率为f的振动烈度有效值 mm s 2 f为角频率例如 如测得振动烈度为4mm s 转速为3000rpm的一台设备 其基频为50Hz 代入公式求得 关于品质评定 大家每次测量得到的数据 怎么判断设备运行状况好坏呢 我参考了有关标准 以表一形式列出 供大家参考 刚性支撑 设备通过螺丝直接和基础连接的 柔性支撑 设别有一脚以上通过弹性连接的 A区 设别运行优状态 B区 设备运行良状态 可以继续运行 C区 设备需要维修 D区 设备必须停机检修 该表只列出转速3000rpm设备振幅标准 对于1500rpm的设备 参数乘2 如c区第一个 既需要维修是40微米 参数乘2等于80微米 这是这台设别就需要维修了 振动测量方法使用本仪器进行测量时 首先要将仪器传感器探头直接垂直置于被测物体上大约施加1kg的力 使仪器跟随被测物体振动 且在振动过程中不产生相对位移为宜 根据测量的需要 在测量前分别拨动仪器顶部的波动开关 使仪器处于加速度 速度或位移的测量状态 然后再按下测量键进行测量 测量加速度时 将开关置于加速度档 使显示屏指示单位箭头指向 m s2 测量速度时 将开关置于速度档 指示单位箭头指向 mm s 测量位移时 将开关置于位移档 指示单位箭头指向 m 测量时按下 测量 键 则进行实时测量 待屏幕显示数字变化趋于一个固定数值时 既是所应测得数据 当松开测量键时 显示的是最后测量的数据 并自动进行保持 直到再次按下测量键进行测量 如一分钟内不再按下测量键进行测量 仪器将自动断电 国际振动标准知识 1 简介 国际标准化组织 ISO 振动 冲击与状态监测技术委员会 TC108 一项国际标准的发布 一般要按顺序形成新工作项目提案 NP 工作组草案 WD 委员会草案 CD 国际标准草案 DIS 最终国际标准草案 FDIS 国际标准 ISO 等国际标准文件 我国与ISO TC108对口的是全国机械振动 冲击及状态监测标准化技术委员会 SAC TC53 2 国际标准化组织标准 ISO7919 1 7非往复式机器的机械振动在旋转轴上的测量和评价ISO10816 1 6机械振动在非旋转部件上测量和评价ISO5348 1998 GB T14412 2005 机械振动与冲击加速度计的机械安装ISO2954 1975 GB T13824 1992 对测量振动烈度仪器的要求ISO16063 1 1998 GB T20485 1 2008 振动与冲击传感器校准方法第1部分 基本概念ISO1925 2001 GB T6444 2008 机械振动平衡词汇ISO1940 1 2003 GB T9239 1 2006 机械振动恒态 刚性 转子平衡品质要求第1部分 规范与平衡允差的检验ISO11342 1998 GB T6557 2009 挠性转子机械平衡的方法和准则ISO10816 1 1999 GB T6075 1 1999 在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第1部分 总则ISO10817 1 1998旋转轴振动测量系统ISO TC108 SC5WG7N2机器状态监测和诊断专业人员的培训及认证ISO1217 1996容积式压缩机验收试验 ISO2314 2009燃气轮机验收试验ISO3046 1 2002往复式内燃机性能第1部分 标准参考条件 动力说明 燃料和润滑油消耗以及试验方法ISO3046 3 2006往复式内燃机性能第3部分 试验测量ISO4020 2001路面车辆柴油机的燃料过滤试验方法ISO4392 3 1993液压液体动力发动机特性的确定第3部分 在恒定和恒扭矩下ISO5151 2010非导管空气调节器和汽泵性能试验和鉴定ISO5389 2005涡轮压缩机性能试验规程ISO5801 2007工业风机使用标准化气道的性能试验ISO6954 2000机械振动与冲击商船振动的整体评定指南ISO8002 1986机械振动陆地车辆报告测量数据的方法ISO8528 1 2005往复式内燃机驱动的交流发电机组第1部分 应用 鉴定和性能ISO8528 6 2005往复式内燃机驱动的交流发电机组第6部分 试验方法ISO8528 9 199往复式内燃机驱动的交流发电机组第9部分 机械振动的测量和评定 ISO8579 2 1993齿轮验收规程第二部分 在验收试验中齿轮装置的机械振动的确定ISO8821 1989机械振动轴和配键的平衡 惯例 ISO9905 1994离心泵的技术规定I类ISO9906 1999旋转离心泵验收的液压性能试验规程I级和II级ISO9908 1993离心泵的技术规定III类ISO13253 1995导管空气调节器和空对空汽泵性能试验和鉴定ISO13350 1999工业风机喷气风机的性能试验ISO14964 2000平衡品质和振动等级的规定 工业风机 ISO14695 2003风机振动的测量方法IEC60034旋转电机鉴定和性能SAERP1587 1981推荐的宇航实习 美国汽车工程师学会 飞机燃气轮机监测系统指南 ASMEPowerTestCodePTC10压缩机和抽风机美国机械工程师学会动力试验规程JB T8097 1999泵的振动测量与评价方法 3 在国内外得到公认的广泛使用的旋转机器振动判断标准 国际标准化组织ISO7919ISO10816中国GB T11348GB T6075美国API610API611API617API670德国VDI2056VDI2059英国BS4675加拿大CDA MS NVSH107 4 机器状态监测和故障诊断的国际标准 ISO13372 2004Terminologyforthefieldsofconditionmonitoringanddiagnosticsofmachines机器状态监测和故障诊断领域的术语ISO13373 1 2002ConditionmonitoringanddiagnosticsofmachinesVibrationconditionmonitoringPart1 Generalprocedures机器的状态监测和故障诊断机器的振动监测第1部分 一般准则ISO13373 2 2004ConditionmonitoringanddiagnosticsofmachinesVibrationconditionmonitoringPart2 Processing analysisandpresentationofvibrationdataISO13374 1 2003ConditionmonitoringanddiagnosticsofmachinesDataprocessing communicationandpresentationPart1 GeneralguidelinesISO13374 2 2007ConditionmonitoringanddiagnosticsofmachinesDataprocessing communicationandpresentationPart2 DataprocessingISO13379 2003ConditionmonitoringanddiagnosticsofmachinesGeneralguidelinesondatainterpretationanddiagnosticstechniques数据解释和诊断技术的一般准则ISO13381 2004ConditionmonitoringanddiagnosticsofmachinesPrognosticsPart1 Generalguidelines 美国石油学会标准 API670Vibration axial position andbearing temperaturemonitoring振动 轴向位置和轴承温度监测系统 ISO10817 1 1998 API678Accelerometer BasedVibrationMonitoringSystem基于振动加速度计的振动监测系统美国机械工程师协会标准 ASMEOM 14Guidelinesforvibrationmonitoringofrotatingequipment旋转设备振动监测指南美国国家标准学会标准 ANSIS2 17 1980 ASA24 1980 AmericanNationalStandardTechniquesofmachineryVibrationMeasurement机器振动测量技术 MIMOSAVB 001MachineryInformationManagementOpenSystemsAlliance机器信息管理开放系统联盟ConventionsforIdentifyingVibrationMeasurementLocation识别振动测量位置的约定 47 振动测点示例 大型机组 振动测点示例 一般机泵 ISO标准的简介 汽轮机组 ISO7919 1 5非往复式机器的机械振动在旋转轴上的测量和评价第1部分 总则ISO7919 1 1996 GB T11348 1 1999 第2部分 陆地安装的大型汽轮发电机组ISO7919 2 2009 GB T11348 2 2007 第3部分 耦合的工业机器ISO7919 3 2009 GB T11348 3 1999 第4部分 燃气轮机ISO7919 4 2009 GB T11348 4 1999 第5部分 水力发电厂和泵站机组ISO7919 5 2005 GB T11348 5 2008 ISO10816 1 6机械振动在非旋转部件上测量和评价机器振动第1部分 总则ISO10816 1 1995 Amd1 2009 GB T6075 1 1999 第2部分 陆地安装的功率超过50MW的大型汽轮发电机组ISO10816 2 2009第3部分 额定功率大于15Kw额定转速在120 15000rpm在现场测量的工业机器ISO10816 3 2009第4部分 不包括航空器类的燃气ISO10816 4 2009第5部分 水力发电厂和泵站机组ISO10816 5 2000轮机组第6部分 额定功率超过100KW的往复式机器ISO10816 6 1995第7部分 包括在旋转轴上测量的工业用旋转动力泵ISO10816 7 2009 ISO10816 1 1995 专用机组宽带振动准则 ISO10816 1 1995 I类发动机和机器的单独部件II类无专用基础的中型机器 15 75KW 专用刚性基础上300KW以下中型机器III类刚性基础上的大型机器IV类柔性基础上的大型机器 区域说明 A新使用机器的振动区域B通常可接受的常期工作的机器振动区域C通常不能令人满意的长期工作的机器振动区域D振动值落在这个区域的 其振动足以能损坏机器 ISO10816 1 1995 Amd12009 区域边界值指南 对小型机器 如功率15Kw以下的电动机 趋向位于区域的较小值对较大型机器 如原动机在测量方向上是柔性支承 趋向于区域的较大值 ISO10816 2 200150MW以上汽轮发电机组振动速度评定区域边界 根据轴承箱 底座的振动速度的评定区域边界 ISO10816 3 1998300Kw以上50Mw以下大型机组振动烈度区域分类 额定功率大于300KW并且小于50MW的大型机组 转轴高度H 315毫米的电机 ISO10816 3 15KW 300KW中型机器振动烈度区域分类 额定功率大于15KW小于等于300KW的中型机组转轴高度160毫米 H 315毫米的电机 ISO10816 3 15KW以上泵振动烈度区域分类 离心式 混流式或轴流式额定功率大于15KW的泵 ISO10816 3 旋转机器振动烈度标准 ISO10816 6 往复式机器振动分类和指导值 区域说明 A新使用机器的振动区域B通常可接受的常期工作的机器振动区域C通常不能令人满意的长期工作的机器振动区域 一般这种情况可以做有期限的操作直到有满意的补救措施出现 D振动值落在这个区域的 其振动足以能损坏机器 美国石油学会API标准中有关振动的要求 MCS 最大连续转速rpm1密尔 25 4 mVp 振动速度峰值Sppm 振动位移峰峰值的最大值 美国石油学会API轴振动标准值 振动位移峰峰值 振动报警门限经验准则 速度峰值SPmm s600 60000rpm 我国振动标准知识 电站设备的振动 测量 验收标准 1 振动标准 GB T6075 1 1999idtISO10816 1 1995在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第1部分 总则GB T6075 2 2007idtISO10816 2 2001在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第2部分 50MW以上 额定转速1500r min 1800r min 3000r min 3600r min陆地安装的汽轮机和发电机GB T6075 3 2001idtISO10816 3 1998在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第3部分 额定功率大于15kW额定转速在120r min 15000r min之间的在现场测量的工业机器GB T6075 4 2001idtISO10816 4 1998在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第4部分 不包括航空器类的燃气轮机驱动装置GB T6075 5 200 idtISO10816 5 2000在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第5部分 水力发电厂和泵站机组GB T6075 6 200 idtISO10816 6 1995在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第6部分 功率大于100kW的往复式机器 GB T11348 1 1999idtISO7919 1 1996旋转机械转轴径向振动的测量和评定第1部分 总则GB T11348 2 2007idtISO7919 2 2001旋转机械转轴径向振动的测量和评定第2部分 50MW以上 额定转速1500r min 1800r min 3000r min 3600r min陆地安装的汽轮机和发电机GB T11348 3 1999idtISO7919 3 1996旋转机械转轴径向振动的测量和评定第3部分 耦合的工业机器GB T11348 4 1999idtISO7919 4 1996旋转机械转轴径向振动的测量和评定第4部分 燃气轮机组GB T11348 5 200 idtISO7919 5 1997旋转机械转轴径向振动的测量和评定第5部分 水力发电厂和泵站机组 2 在非旋转部件上测量和评价机器的机械振动第1部分 总则 评价准则 准则 考虑所测量的带宽振动幅值 关系到确定绝对振动幅值的限值 它应与轴承可接受的动载荷及支承结构和可接受的振动相符 准则 考虑稳态运行条件下宽带振动幅值的变化 不管它们是增加还是减少 一般为B C值的25 即使未达到准则 的区域C 宽带振动幅值显著增加或减少时 也应采取措施 报警 振动达到规定的限值或者振动发生显著变化可能有必要采取补救措施时 进行报警 如果发生报警 可继续运行一段时间进行研究以识别振动变化原因和确定采取什么补救措施 报警值的设定 B区域上限1 25倍 停机 规定一个