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红外热像技术在散热器故障检测中的应用

作　者: 刘思超
导　师: 董华；张双喜
学　校: 青岛理工大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 红外热像技术供暖散热器故障模式热像特征故障检测 BP神经网络
分类号: TU832.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 36次
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内容摘要

供暖散热器作为供暖系统的末端装置,与热源、热媒输送管道一起组成供暖系统,将热媒携带的热量传递给房间的空气,以补偿房间的热耗。供暖散热器因为系统运行与管理水平较低、各地水质差异很大,工作压力高和散热器组成材料本身或构件自身的物理化学性能缺陷等各方面的原因,造成供暖散热器易出现各种故障,如腐蚀等,严重影响散热器系统正常运行,增大运行成本并大大缩短了供暖散热器的使用寿命。目前,供暖散热器故障的检测尚停留在经验判断阶段,为此,有必要寻找一种客观的、科学的方法来判断供暖散热器的故障。本文以供暖散热器为研究对象,将红外热像仪应用于供暖散热器故障检测中。根据散热器故障特性将供暖散热器故障分为质量故障、腐蚀故障和运行故障三种故障模式。在分析热传导理论和红外热像仪检测的物理原理基础上,以腐蚀为例,建立故障供暖散热器立柱传热模型,确认了红外热像技术在供暖散热故障检测中应用的可行性。将散热器故障检测实验台搭建在密闭小室,通过改变供回水温度、流量、室温和检测距离等实验条件拍摄了大量的各种型号散热器的红外热像图。选取典型供暖散热器红外热像图,对正常和故障散热器的热像图进行比对,采用热像特征、相间(或横向)互比和同相(或纵向)比较相组合的分析比较判别法分析,总结正常及不同故障散热器的各自的红外特征,结合散热器的结构、运行状况和安装工艺等情况,可以检测出供暖散热器的故障,实现基于红外检测的故障在线预警并对散热器的故障的部位、大小和严重程度进行定性分析。对影响实验的各种因素进行了分析,针对本次实验的实验环境和条件,忽略了一些次要因素对实验产生的误差。为了对红外热像仪自身的精度及背景辐射、环境温度、检测物的发射率等检测条件的影响,使所拍摄热像图的供暖散热器表面温度产生误差进行了修正,为以后对散热器故障的定量分析打下了基础。采用了BP神经网络通过热电偶测量散热器表面温度作为真实值建立了供暖散热器表面温度修正模型,并取得了较好的修正效果。

全文目录

摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
第1章绪论  11-23
  1.1 供暖散热器及其故障概述  11-15
    1.1.1 供暖散热器的发展史  11-12
    1.1.2 供暖散热器的分类及其优缺点  12-13
    1.1.3 供暖散热器故障模式概述  13-15
  1.2 红外检测技术概述  15-21
    1.2.1 红外检测技术与其他无损检测技术的比较  15-17
    1.2.2 红外检测技术及应用进展  17-21
  1.3 课题研究的主要内容及研究意义  21-23
第2章散热器故障红外检测的技术原理  23-33
  2.1 红外检测仪器简介  23-24
    2.1.1 红外辐射测温仪  23
    2.1.2 红外行扫描器  23
    2.1.3 红外热像仪  23
    2.1.4 红外热电视  23-24
  2.2 红外检测的物理基础和原理  24-28
    2.2.1 热传导理论基础  24-26
    2.2.2 红外辐射理论基础  26-28
  2.3 红外热像仪的工作原理  28-31
    2.3.1 红外热像仪原理  28-30
    2.3.2 红外热像仪检测供暖散热器故障原理  30-31
  2.4 故障供暖散热器传热模型建立与分析  31-33
    2.4.1 以腐蚀故障钢管散热器为例建立故障散热器传热模型  31-33
第3章散热器故障红外检测实验研究  33-41
  3.1 实验简介  33-38
    3.1.1 实验密闭小室  33-34
    3.1.2 热媒循环系统各项参数的控制系统  34-35
    3.1.3 热媒循环系统各项参数的检测系统  35
    3.1.4 红外热像仪检测系统  35-38
  3.2 测试供暖散热器样片的准备和安装  38-39
  3.3 实验的目的及方法  39-40
    3.3.1 实验目的  39
    3.3.2 实验方法  39-40
    3.3.3 实验注意事项  40
  3.4 实验所测的参数  40-41
第4章故障供暖散热器红外特征分析  41-60
  4.1 红外热像技术检测供暖散热器故障判别方法  41-42
  4.2 供暖散热器正常状态下红外特征和规律  42-47
  4.3 供暖散热器故障状态下的红外特征分析  47-55
  4.4 影响红外检测供暖散热器故障结果的主要因素分析  55-60
第5章基于神经网络的散热器热红外模型  60-71
  5.1 概述  60-63
  5.2 供暖散热器表面温度修正模型  63-71
    5.2.1 BP神经网络校正模型  63-71
结论与展望  71-72
参考文献  72-76
攻读硕士学位期间发表(录用)论文  76-77
致谢  77

红外热像技术在散热器故障检测中的应用

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