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红外线热像仪在石化节能中如何有效利用

近几年来,中国高度重视节能工作,在国家“十一五”规划中明确提出“单位GDP能源消耗降低20%”要求。国家发改委能源研究所研究提出,减少能源需求三种措施,其中节能需要减少60%。    随着中国工业化进程的加快,机动车数量的快速增长,石油化工工业对整个国民经济的支撑作用日益凸现,对石油化工设备的安全性能和节源降耗提出了越来越高的要求,同时也为对其提供检测与维护设备的制造商带来了机遇和挑战。    红外热像仪器(以下简称热像仪)是集先进的光电子技术、红外探测器技术和红外图像处理技术于一身的高科技产品,具有测温速度快、灵敏度高、测温范围广、形象直观、非接触等优点,是目前化工行业检测领域较为先进有效的手段之一。
方法/步骤
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红外热像仪测温特点    红外热像仪与传统的检测工具相比较,具有自己鲜明的特点:    ●红外热像仪可以对运动的物体进行测温,而普通测温仪表很难做到这一点。    ●可以借助显微镜头对直径为几微米或更小的目标进行测温。    ●可以快速进行设备的热诊断。    ●灵敏度高,根据其型号的不同,可以分辨0.1℃或者更小的温差。    ●不会对所测量的温度场产生干扰。这是比直接接触测温的仪器如热电偶的优越之处。    ●测温范围大。根据型号的不同,一般热像仪均可测量0℃~2000℃范围的温度。    ●使用安全。由于测量的非接触性,使得热像仪使用起来非常安全。

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红外热像仪的选择要点  探测器分辨率:一般建议选择160*120,如果要求比较高可以选择320*240以上分辨率的,但是价格就会高很多。 品牌:红外热像仪是一种昂贵的仪器,建议选择全球知名品牌。目前美国RNO,美国FLIR,美国FLUKE是全球三的红外热像仪品牌。其中RNO是全球第一大品牌,RNO 的PC160这款红外热像仪具有非常高的性价比,是全球销量冠军,值得看看。 帧频:  一般建议选择30HZ以上的,低于10HZ的尽量不要选择,无法适应大部分环境。 测温范围:建议选择两个测温范围的,比如-20-120,0-600的。 测温方式:尽量选择可自动捕获移动测温点和测温区域的机型。固定中心点测温的机型,在使用的时候很难找到最高温度区和温度点,就违法诊断出问题    由于其独特的性能,它在军事、工业、医学以及科研等许多方面发挥着巨大的作用。而且现代热像仪的结构正逐渐趋于小型化和智能化,性能在不断提高,使用也更加灵活方便,因此红外热像技术的应用范围不断扩大,其应用水平也不断提高。

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热像仪在化工行业节能中的主要应用    在化工行业中,红外诊断技术通常用于以下几个方面。如果要在这些领域很好的应用,需要选择合适的红外热像仪,最好能够满足上面说的5个条件。RNO的PC160就能很好的满足这方面的需求,价格也不高,不到4万元。笔者在使用的时候,曾经使用过FLIR 的I系列以及FLUKE的TI系列,都无法很好的胜任这些工作。下图就是这两款热像仪,在性能上,RNO PC160专业很多。而FLIR I系列比较业余。     1. 管道检测    无论在石油还是化工企业,通常会使用管道输送蒸汽、原料、产品等,通常管道内会包裹保温隔热层,通过红外热像仪可以方便地查看管道的保温隔热层有无损坏、是否有泄漏。   考虑到温度范围,建议选择可变温区的红外热像仪,如RNO 的PC160,最高温度应该达到600度左右。为了检测方便,最好能自动跟踪最高温,以及移动点及移动区域测温等。  红外热像仪对管道进行温度检测一般有以下应用:    ①管道积炭堵塞,由于积炭部位和其他部位热容量不同导致温差,这些温差传递到管线外壳,就可以使用红外热像仪在管道外部拍摄到故障。    ②管道内壁受磨损或者腐蚀导致减薄,其温度会比正常部位温度偏高,从而可以检测出故障。    ③管道由于局部温度波动较大,导致材料热疲劳造成裂纹、泄漏,故障处会渗漏管道内介质,如果管道内介质为低温介质(如氨气)或者高温介质时,管道渗漏介质与管道外壁就有温差,可使用红外热像仪拍摄到故障。    ④管道保温脱落,其脱落处温度偏高,可在热像图中清晰显示(如图1所示)。热像仪还可检测出管道温度,作为保温是否达到规定效果的判断依据。    图1红外热像仪用于管道保温检测      2 连接法兰    大量使用管道的情况下,自然存在很多的连接法兰。法兰的密封容易发生问题,导致管道输送的蒸汽、原料、产品等在管道法兰连接处有泄漏(如图2所示)。利用热像仪可以很直观、很简便、非常安全地发现泄漏处,而不是依靠听、看、闻、摸等非常不安全的检测方式。     3 锅炉(或加热炉)    锅炉是利用燃料燃烧释放出的热能或其他能量将工质(中间载热体)加热到一定参数的设备。从能源利用的角度,锅炉是一种能源转换设备。    在锅炉中,一次能源(燃料)的化学储藏能通过燃烧过程转化为燃烧产物(烟气和灰渣)所载有的热能,通过传热过程将热量传递给中间载热体(例如水和蒸汽),依靠它将热量输送到用热设备中去。    利用热像仪可以对锅炉与加热炉热损失评估,主要评估点有:    ●排烟热损失;    ●气体不完全燃烧热损失;    ●固体不完全燃烧热损失;    ●散热损失。    评估产生的效益主要有:    ●改善炉子燃烧节能技术,包括:高效燃烧器、燃烧控制技术、燃料添加剂及燃料磁化技术。主要是使炉子燃烧过程更完全、充分;    ●加强保温节能技术,主要是采用新型高效保温材料,提高炉体保温效果,减少散热损失;    ●减少排烟,提高节能,指采用热管加热炉、热管换热器等节能技术。    图3红外热像仪用于加热炉的检测   4 供电效率    供电系统是化工工业的基础,确保供电系统的稳定、安全是化工工业安全生产的先决条件。利用红外热像仪快速定位问题所在,从而降低维护工作量和减少过维护都是节能。

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应用案例:RNO PC160在蒸汽管道节能监测方面的应用  我厂(石油一厂)在进行此方案前,试用了FLIR,FLUKE以及RNO的不少机型,在试用过程中FLIR低端I系列和FLUKE的TI系列在温度范围,帧频以及高温捕捉方面都无法满足要求,要达到这些功能,这两个品牌都需要选择320*240以上的中高端机型,售价都超过10万元,在实际近距离使用中,这样的高分辨没有用处,而160*120分辨率都是低端无法满足要求的机型。最后选中的RNO PC160,不到4万元,完全能满足我厂的需求。  1 测试对象的自然状况    以石油一厂电站至催化裂化装置中压蒸汽管道为例。管径:273mm×10mm;管道总长:800m;入口温度:440℃;出口温度:390℃;蒸汽压力:入口3.5MPa,出口3.4MPa;蒸汽流量:28t/h。     2 改造前后测试结果     1997年2月,对该中压蒸汽管道进行了红外测试,获得管道外壁表面温度场热像图数十幅。运用红外分析软件,计算出表面平均温度为31.2℃,环境温度 为3℃,计算出平均热流密度为545.7W/m2。国家标准允许值在230W/m2以下,表明超标情况严重。同年7月,对该管道改造后的保温情况进行了测 试,得出管道表面平均温度为39.9℃,环境温度为32℃,计算出平均热流密度为131.7W/m2,符合国家标准。    3 保温改造效果的评估    管道改造前,平均热流密度为545.7W/m2,按年平均气温折算平均热流密度为539.9W/m2,管道全程总散热损失为643.5kW。    管道改造后,平均热流密度为131.7W/m2,按年平均气温折算的平均热流密度为140W/m2,管道全程总散热损失为194.7kW。    改造后减少的散热损失为448.8kW,按年工作期320天计算,年节约热量为12.435TJ,折合成人民币,可看出一年节约的能源即可收回管道改造投资。

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总结     红外热像检测技术在上述项目开展中发挥了其优越性,它属于高新技术范畴,在石化工业检测方面具有广阔的应用前景,由于它所具有独特的优点,能补充传统检 测手段的不足。但是还有很多工作需要在今后的实践中进一步改进和提高,使得红外热像技术在石化检测中的应用更加广泛和科学。RNO PC160这款机型非常适合石化部门使用,性价比很高。在这次改造中,我厂购买的10台RNO PC160发挥了非常大的作用。不久的将来,人们评价一个工程 的节能效果,判断其是否符合节能要求,将不再受到检测周期长、被测部位随机性大的限制,轻松操作,就能迅速和全面地判断整个化工企业内所有建筑墙体或屋面 的热工缺陷情况,从而做出准确论断,指导化工节能工作顺利开展。

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