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红外热成像设备在消防、抢险电气火灾预防等方面的应用

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来源:http://www.fluketemp.com 统计浏览次数中,请稍后... 发布时间:2014-1-14 17:31:18

  一、红外热成像技术

  红外线是一种电磁波,具有与无线电波和可见光一样的本质。红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃。利用某种特殊的电子装置将物体表面的温度分布转换成人眼可见的图像,并以不同颜色显示物体表面温度分布的技术称之为红外热成像技术,这种电子装置称为红外热像仪。

  因为关系到人民生命与财产的安全,利用高新技术提高消防队员的效率十分必要。远红外线具有穿透烟雾的良好特性,红外热像仪被动吸收需观测目标发射的远红外线。在火场中它能够透过浓烟、水雾等及时发现火源、需援救的人员和财物。同时还可以有效地保护消防队员自身的安全。

  另外,国内国外的大量事实表明,以热成像技术为主的检测手段,在监测城市电气设备、电气线路的运行与发现电气设备、电气电路存在的隐患方面,起着巨大的作用,能有效地防止和减少电气类火灾事故的发生。

  二、红外热成像设备在消防抢险领域的应用

  在传统的火灾搜救过程中,当火灾现场布满浓烟,可见度极低时,消防员是靠触摸、感觉和倾听,在浓烟中盲目前进,尝试着挽救生命。没有热像仪的消防队员在浓烟中小心的行走和搜寻、躲避障碍物、寻找门和空间上占用了太多的本来就很有限的救援时间,而这一延误大大减少了等待救援的人的获救机会。

  如果使用红外热像仪,消防员很快就发现等待救援的人,同时,消防队员的危险相对来说降低了许多,因为他们在危险的环境中停留的时间减少了。在如此复杂的环境中,他们可以清晰的发现与工作并存的所有可能存在的危险。红外线具有非常强的浓烟穿透能力,使我们轻易得发现所有的热源,例如等待救援者,火苗或其他的危险。热像仪在市场上推出已久,其优越的性能已充分得到了证实。

  红外热像仪可用于发现从外部用肉眼无法看见的热点和外逸的气体,这些都是隐藏的危险,而且对于消防人员来说是非常危险的,因为在这里闪燃和回流都很容易的发生。例如:贸然在着火的房间内,猛一打开门,就很可能发生闪燃,火焰爆裂,危及消防队员自身。借助热像仪,可以很容易的发现闪燃和回流,因此它是火场中人身安全保障的重要工具。开门前,我们可以应用红外热像仪观察逃逸出的蒸汽,若流速较慢,则说明它的威力并不是太大,后面的房间里的压力也不是很大,温度大约是100-200摄氏度之间。若温度上升到200摄氏度后,压力会由于房间里的聚合物开始燃烧而上升,因此我们可以看到外逸的包含着酚类聚合物的气体,例如苯酚、对甲苯酚和二氧化硫。有时温度会上升到400摄氏度,有越来越多的气体外逸,压力也不断增大,蒸汽流速加快。此时打开门,可以看到火势越来越大,这是因为新鲜的氧气通过打开的门被吸入到房间里。在大约500摄氏度时,其他烃(碳化氢)类的化合物产生,并接近闪燃。接近600摄氏度时,第一道火焰冲出房间,这是闪燃的第一个迹象。过了一会儿,闪燃结束了,火焰爆裂开来,并进入下一个房间,整个循环结束了。在此,门被打开后,氧气被吸入温度很快从250摄氏度升到500摄氏度,因此产生了闪燃。如果没有报警功能的热像仪,消防人员可能会认为这样一个房间是安全的并进入。闪燃发生后,房间里的压力非常大,所以我们可以看到房间里的气体被逼出,甚至穿过门缝。由于闪燃后的整个燃烧过程消耗了许多氧气,使火势减少了,此时回流的危险产生了。门缝下的气体的喷发和吸入是回流产生的主要原因。打开门后,炽热的气体流出房间,但马上我们可以看到它们与氧气一起流出房间。流向充分燃烧的火焰的强大的气流也可成为回流的预告。当火场长时间缺少氧气,房间里集中了许多危险的未燃烧的气体。通过红外热像仪,我们可以发现他们。再一次非常清楚地指示了可能发生的回流。门打开后,火势自行增大。闪燃取代了爆发性的回流,为了控制了火势,我们可以45度向屋顶喷水,以便冷却正在燃烧的炽热气体。消防队员可以充分理由红外热像仪对热敏感的这一独特功能,来有效地保护自己,提高灭火抢险效率。。

  因此,红外热像仪所具备的现代科技不但为我们提供了在浓烟中寻找等待救援人员的可能,还成为个人安全的有效保障工具。

  三、红外热成像设备在电气防火安全检测领域的应用

  改革开放二十年来,我国经济建设取得了举世瞩目的成就,但在经济发展的同时,火灾却一直困扰着人们。据某省统计,仅1998年,火灾直接经济损失5921.7万元,死亡83人。而在这其中,电气原因成为三大火灾原因之一,电气火灾的经济损失为2034.63万元,占火灾总损失的34.4%,电气火灾死亡人数为11人员,占火灾总死亡人数的13.3%,而在有的省市,电气火灾占火灾的总比重更高达50%以上。而据有关方面统计,多年来电气火灾发展一直呈上升的趋势。因此,如何及早发现电气火灾隐患,防范电气火灾的发生,减少电气火灾损失,已经成为消防监督部门和社会各界共同关心的一个课题。

  所谓电气火灾,是指电气装置因短路、过载、接触不良、接地不良或绝缘老化等电气故障,产生的异常高温或放电打火,引燃周围的可燃物从而发生的火灾。

  1,电气火灾的形成必须具备三个条件:

  a, 电火源:主要指电气装置相关部位产生的高温或电火花。电火源的形成的有两种情况:电气装置各接线端子,开关设备的触头产生的高温,即过热型电火源;另一种情况是:电气线路或电气设备的线圈,产生的电火花或电弧,即放电型电火源。电火源的形成主要是由于电气装置处于非正常的工作状态

  b, 可燃物:如电气装置的绝缘材料,以及靠近电气装置的装饰材料。

  C,助燃物:如空气中的氧气。

  上述三者相互作用,就可能引起电气火灾

  分析电气火灾的成因,有两个特点:首先产生发热点后产生高温或瞬间产生高温;二是发热部位引燃周围可燃物。引发电气火灾,上述两点缺一不可。而由于电气设备周围广泛存在各种可燃物,因此,大多数的电气火灾,主要是由于电气设备处于非正常的工作状态而又不能及时被发现造成的。

  2,电气装置有三种基本运行状态:

  a, 正常的工作状态:在这种状态下,电气装置的各种技术参数正常,发热部位的温升在技术规范允许的范围内,没有放电打火现象。

  b, 存在电气事故隐患状态:在这种状态下,电气装置的各种技术参数基本正常,发热部位的温升超过技术规范不多,没有放电现象,且电气装置周围没有可燃物或易燃易爆气体等。

  c, 存在电气火灾隐患状态:在这种状态下电气装置的各种技术参数基本正常,发热部位的温升超过技术规范允许的范围较多,或者有放电打火现象,且电气装置周围有可燃物或易燃易爆气体。

  电气装置如果在存在电气事故隐患状态下长期运行或在电气火灾隐患状态下运行,将产生放电型或过热型电火源,从而引发火灾。

  红外检测技术在防范电气火灾方面的作用:

  国内国外的大量事实表明,以红外热成像技术为主的检测手段,在发现电气设备、电气电路存在的隐患,监测电气设备、电气线路的运行状态方面,有着巨大的作用,从而能有效地防止和减少电气类火灾事故的发生。

  3,电气设备运行状态红外监测的基本原理

  在各种电气设备中,导流回路在出现连接故障的情况下,当负荷电流流过时会导致局部过热;绝缘部分在性能劣化或绝缘故障情况下,在运行电压作用下,也会出现局部过热;在有磁回路的电气设备中,由于漏磁、磁饱或铁芯片间绝缘局部短路造成铁损增大,会引起局部环流或涡流发热等等,这些故障往往都会以设备相关部位的温度和热状态变化为特征表现出来,并发射红外辐射能量。通过运用红外仪器检测电力设备运行中发射的红外辐射能量,并转换成相应的电信号,再经过专门的电信号处理系统处理,就可以获得电力设备表面的温度分布状态及其包含的设备运行状态信息,这就是电气设备运行状态红外监测的基本原理。由于电力设备不同性质、不同部位和严重程度不同的故障,在设备表面不仅会产生不同的温升值,而且会有不同的空间分布特征,所以,分析处理红外监测到的上述设备运行状态信息,就能够对设备中潜伏的故障或事故隐患属性、具体位置和严重程度作出定量的判定。从而对电气设备的运行状态做出正确的判断。

  4, 红外检测技术的特点:

  a, 不接触、不停运、不取样、不解体。红外检测技术是通过监测电气设备在运行状态下由于在故障引起的异常红外辐射和异常温度场,也就是通过红外辐射测温来获取设备运行技术状态和故障信息的,所以,红外检测方法是一种遥感诊断方法,在监测过程中,始终不需要与运行设备直接接触,而是在与设备相隔一定距离(通常在5m以外)的条件下进行监测。既不需要像色谱分析那样进行取样,也不需要像以往做电气设备预防性试验那样进行电气设备解体或接触式测试。所以,红外监测时可以做到不停电、不改变系统的运行状态,从而可以监测到设备在运行状态下的真实状态信息,并可保障操作安全。另外,由于红外诊断具有这“四不”特点,所以,可以做到省时、省力、降低设备维修费用,大大提高设备的运行有效度。

  b, 状态显示快捷、检测效率高、劳动强度低。当使用成像式红外仪器进行检测时,能够以图像的形式,直观地显示运行电气设备的技术状态和故障位置。如果进一步对初步扫描中发现的异常状态设备进行有目的详细检测与分析,则能够在现场得到与设备故障相庆的特征性红外热像图、温度分布及温度量值,因此,可以迅速、形象、直观地显示出设备的运行状态和有无故障,以及明确给出故障的属性、部位和严重程度。另外,由于红外检测的响应速度快,红外诊热像仪普遍有很高的数据采集速度,一台先进的红外热像仪每秒可采集和存储百万个温度点。因此,红外监测方法能够对温度的瞬态变化研究和大范围设备温度变化的进行快速实时监测。

  为了证明设备已被检查,可将已存储的图像通过计算机图像处理软件进行进一步的分析,操作人员在软件中不但可看到红外图像,而且可对红外图像进行点、线、面分析,判别故障等级,并可轻易的完成检测报告(包括红外影响、可见光照片、图像中最高温度、最低温度、平均温度等数据表格)。

  红外技术是防范电气火灾的一个重要的技术措施,红外热成像设备是红外技术的具体体现,是集电子、物理、光学于一体的高科技产品,红外热成像装置在消防抢险、火灾预防等方面有着不可替代的重大应用价值。随着科学技术和国民经济的发展,红外热成像技术的应用也会越来越普及,造福于广大人民,造福于社会。

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