在铁路机车的运行过程中,机车轴承会因机械摩擦而产生热量。正常情况下,当轴承处于良好运行状态时,温度出现一定程度的升高属于正常现象。然而,一旦温度异常升高,那就意味着轴承的运动状态变差了,摩擦磨损加剧,润滑质量也随之下降,严重时甚至会致使轴承断裂变形,更为糟糕的是,可能引发列车热切轴、燃轴这类重大事故,热轴现象的出现,无疑给铁路行车安全埋下了极大的安全隐患。
鉴于此,多年来人们始终在积极投入到轴温探测系统的研究工作当中,旨在有效规避这一隐患对行车安全造成的威胁。而红外轴温探测系统就是众多研究成果里,利用红外线来实现非接触式轴温探测的一种有效方式。
我们都知道,只要物体的温度在绝对零度以上,就会有与温度相对应的能量辐射,并且其辐射强度会随着温度的升高而不断加大,辐射峰的波长也会朝着短波方向发生偏移。从绝对黑体表面辐射的全部能量和其表面温度T的四次方是成正比关系的,所以只要检测出辐射能量,就能推算出相应的温度。当物体温度处于几百至几千度这个区间时,其辐射光谱主要集中在红外波段。基于这样的原理,通过检测特定红外波段的辐射能量,便能够获取物体的温度,依照此原理制造出来的设备就是辐射红外测温设备。
在具备轴温探测功能(主要针对车轴和轴承温度进行测量)的基础上,还可以采取调整传感器安装角度的办法,同步实现对车轮表面温度的探测。当车辆经过时,能够扫描从车轮踏面到轮辋的温度情况,这样就能预防因闸瓦抱死或者其他因素导致的热轮问题。
轴温会按照微热、强热和激热这三级告警温度来进行定量预报,并发出相应的信息告警。在本方案里,所选用的红外测温仪(也就是轴温传感器)是从德国进口的 IMPAC 品牌 IPE 140 中波高精度数字型测温仪。它属于特殊的中波(3 - 5um)型号,是专门为低温金属测量所设计的,其温度测量范围在 5 - 500℃之间,精度能够达到 ±1℃(<100℃),而且响应速度超快,仅需 1.5ms,可以满足高动态过程中的温度捕捉需求。以下是该型号具体的参数规格情况。
关于优势方面,依据红外原理以及金属表面的特殊性质来看,金属表面在短波波长的时候往往有着较高的辐射率,不过随着波长的增加,辐射率会逐渐降低。要是金属表面存在氧化或者有污染物的情况,影响会更加明显,而且辐射率受温度和波长的影响程度也比较大。