紅外熱成像技術在供熱管道排查中的應用探究

陳奉奇

摘 要 近年來，由于供熱管網(wǎng)破損、漏水導致供熱效果降低甚至中斷供熱的事故日益增多，供熱管網(wǎng)破損通常會造成數(shù)千乃至數(shù)萬噸熱水流失，同時還會影響周邊大片居民區(qū)的供熱，特別是在北方冬天，供熱管網(wǎng)的損壞將會嚴重影響居民的正常生活。傳統(tǒng)的管道漏點檢測，大都依靠經(jīng)驗判斷，存在很大的隨意性，因此，需要一種能在運行狀態(tài)下檢測管道漏點的科學的、客觀的方法。紅外熱成像技術在供熱管道排查中的應用，為保障供熱提供了新的檢測手段。便攜式紅外熱像儀可對供熱管道泄漏點進行區(qū)域掃描，準確、快速地對地下泄漏部位進行定位，方便維修、減少能源損耗，確保冬季正常供暖。

關鍵詞 紅外熱成像技術;供熱管道;漏點排查

1傳統(tǒng)的供熱管道漏點檢測方法

供熱管線一般鋪設在地下，受地面沉降和熱脹冷縮等因素影響，管道可能會發(fā)生破損導致熱水流失，直接影響供熱效果，并且造成大量的能源浪費。根據(jù)相關部門對多家熱力公司的供熱管線和元部件的故障調查統(tǒng)計和原因分析，管網(wǎng)故障主要分為管道故障和元部件故障兩大類。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，管道故障約占56%，元部件故障約占37%，其他故障占7%。管道故障包括管道腐蝕泄露和焊縫開裂兩種情況，但腐蝕泄露占到管道故障的98%。管道上的元部件主要是閥門和補償器，閥門故障約占65%，補償器故障約占35%。閥門故障主要是法蘭泄露、閥門腐蝕、開關失嚴、關閉不嚴，而法蘭泄露、閥門腐蝕是閥門損壞的主要原因。

大部分供熱公司的管網(wǎng)巡檢維護人員目前采用的都是“看、摸、聽”的傳統(tǒng)方法，憑經(jīng)驗、師傅帶，或者使用單一設備進行檢測，如聽漏儀、測溫儀。檢測熱水管網(wǎng)使用的是壓力檢測，若壓力表顯示壓力下降，則說明有破損泄漏的發(fā)生。但是壓力檢測有其不可避免的局限性，即無法準確定位泄漏點，只能針對一個片區(qū)進行泄漏報警，對確定泄漏位置帶來了困難[1]。

2紅外熱成像技術的原理

物體表面溫度如果超過絕對零度，它們在分子運動的過程中，都會出現(xiàn)熱 輻射的現(xiàn)象，即會輻射出電磁波。隨著溫度變化，電磁波的輻射強度與波長分布特性也隨之改變，波長介于0.75μm到1000μm間的電磁波稱為“紅外線”。因此我們就可以利用這個特征，通過紅外線檢測設備來對物體的熱輻射信號進行搜集。由此可見，紅外熱成像技術就是通過紅外熱像儀來對物體熱輻射的紅外線的波段信號進行采集處理，并且將相關的波段信號轉換成電信號，然后通過設備儀器在顯示器中產(chǎn)生圖像信息和溫度值的一種技術。

紅外熱像技術利用紅外輻射原理，通過測定目標物體表面的紅外輻射能，將被測物體表面的溫度分布轉換為形象直觀的熱圖像（灰度圖或偽彩色圖）。由于其具有非接觸式測溫，還可實時顯示物體表面溫度的二維分布和變化情況，又有穩(wěn)定、可靠、測溫迅速、分辨率高、直觀、不受電磁干擾及信息采集、存儲、處理和分析方便等特點，紅外熱像技術已經(jīng)廣泛應用于材料和構件的無損檢測、能源保護、設備狀態(tài)熱診斷、災害防治等方面[2]。

3紅外熱成像技術在供熱管道排查中的應用

3.1 紅外熱成像技術檢測直埋敷設管道的可行性分析

直埋供熱管道在輸送熱介質時，會和周圍土壤進行熱交換。若管道的熱量沒完全被土壤層吸收，在地表上方形成的溫度場會與沒有地下埋管時的不同;管道破損后形成的溫度場和管道完好時形成的溫度場也是不同的?；诖?，利用紅外熱像儀對埋地供熱管道進行漏點檢測，即根據(jù)檢測熱像圖的溫度場差異對比，來識別管道破損的供熱管道。

3.2 紅外熱成像技術在供熱管道排查中的應用

一次管網(wǎng)中的蒸汽和高溫水溫度一般在120度以上，二次管網(wǎng)也在60度左右，一旦發(fā)生泄露，直接威脅人身和財產(chǎn)安全。紅外熱像儀作為一種新型檢測設備，對于地上架空敷設或管溝敷設管道，用紅外熱像儀直接拍攝，形成管道熱像圖，通過觀察整體溫度分布狀況，準確、快速地對地下泄漏部位進行定位，找出管道質量較差或破損的地方，對其進行維修改造。大大提高了設備維護效率，減少能源損耗、避免安全事故的發(fā)生，從而確保冬季正常供暖。

紅外熱成像技術在供熱管道排查中的應用，可以有效減少供熱管道發(fā)生重大泄漏事故。以華電青島熱力公司為例，在岳海換熱站和大名路換熱站發(fā)生二級網(wǎng)泄漏事故后，管網(wǎng)巡檢維護人員依靠人工進行排查，耗時兩天仍舊無法查出具體漏點，在使用紅外熱像儀檢測供熱管道漏點后，通過即拍即得的紅外熱圖，快速排查所有管線，僅用了半個多小時就迅速找到了具體漏點，當天換熱站轄區(qū)即恢復正常供熱[3]。

3.3 紅外熱像儀在供熱管道排查中的優(yōu)點

在供熱管道運行故障分析中，紅外熱像儀的優(yōu)點有：①準確定位故障點，同時反映故障的嚴重性。②非接觸、安全，檢測方式更加舒適。③直觀，利用圖像直觀地反映出發(fā)生異常的部位。④應用范圍廣泛，既適用于局部區(qū)域，又適用于大片區(qū)域。⑤測溫速度快，效率高，對周圍環(huán)境無影響。⑥不會對供熱用戶造成影響，也不會影響生產(chǎn)過程。

4結束語

利用紅外熱像儀進行測溫具有直觀、快速、全面和非接觸的優(yōu)點。對供熱管道進行拍攝，得到熱像儀圖，分析形成的溫度場，根據(jù)檢測熱像圖與參考熱像圖的溫度場差異對比，來識別需要進行保溫改善的供熱管道，對管網(wǎng)的保溫效果進行評估，準確找到泄漏點，大大提高了檢修效率，確保居民供熱質量的提高，使紅外熱成像技術得到廣泛而良好的應用。

參考文獻

[1] 韓為明.熱力管網(wǎng)泄漏的紅外熱像檢測技術研究[D].天津：河北工業(yè)大學，2017.

[2] 李征.直埋供熱管道運行監(jiān)測與泄漏檢測技術探討[J].區(qū)域供熱，2016，（5）：125-127，131.

[3] 王曉宇.紅外圖像分析關鍵技術研究[D].武漢：華中科技大學，2008.