化工設(shè)備檢測(cè)中紅外熱成像技術(shù)的應(yīng)用分析

＊尹宏超

（寧夏安普安全技術(shù)咨詢有限公司 寧夏 750021）

引言

近年來(lái)，我國(guó)化工行業(yè)進(jìn)入了嶄新的發(fā)展階段，各個(gè)化工企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模日漸擴(kuò)大，生產(chǎn)過(guò)程中使用了越來(lái)越多的化工設(shè)備，這些設(shè)備運(yùn)行是否穩(wěn)定，將直接影響到化工企業(yè)的生產(chǎn)效率和效益。現(xiàn)階段的化工企業(yè)運(yùn)行中，紅外熱成像技術(shù)已然成為了設(shè)備檢測(cè)中的先進(jìn)技術(shù)，屬于一種無(wú)損檢測(cè)的方式，在這一技術(shù)的輔助下，對(duì)設(shè)備狀態(tài)、參數(shù)等信息的掌握更為直觀，有效促進(jìn)了對(duì)設(shè)備故障等的及時(shí)處理。隨著化工設(shè)備在企業(yè)中的作用越來(lái)越突出，紅外熱成像技術(shù)已然成為了設(shè)備檢測(cè)、管理方面的重要技術(shù)，且在未來(lái)這一技術(shù)將被應(yīng)用于越來(lái)越多的化工設(shè)備中。

1.紅外熱成像技術(shù)的簡(jiǎn)述

紅外熱成像技術(shù)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)等的發(fā)展下形成的新技術(shù)，在利用這一技術(shù)開(kāi)展檢測(cè)工作時(shí)，主要是借助于紅外線探測(cè)器來(lái)進(jìn)行物體表面輻射能量的收集而在熱像儀內(nèi)部由于安裝有對(duì)應(yīng)的分析軟件，該軟件可以對(duì)相應(yīng)的熱分布圖加以精準(zhǔn)分析并生成對(duì)應(yīng)的報(bào)告。內(nèi)部軟件在紅外線探測(cè)器的信息采集下也就可以同步生成相應(yīng)的圖像，在對(duì)該圖像加以精準(zhǔn)分析的基礎(chǔ)上，也就可以得出反射率、中間值、反射溫度補(bǔ)償、增益等各種參數(shù)信息并加以調(diào)節(jié)，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的分析和處理，使得物體紅外輻射圖像可以在一系列的操作下形成可見(jiàn)圖像。與傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)相比，紅外熱成像技術(shù)兼具全場(chǎng)檢測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)控、非接觸檢測(cè)等多種優(yōu)勢(shì)。

2.化工設(shè)備檢測(cè)中紅外熱成像技術(shù)的應(yīng)用

(1)通過(guò)物體外表面輻射能和物體內(nèi)部耗散紅外檢測(cè)

化工設(shè)備中往往需有各種類型的壓力管道和壓力泵來(lái)輔助其生產(chǎn)運(yùn)行，因?yàn)榛ぴO(shè)備處于高溫、高壓等極端惡劣的條件下，使得在化工設(shè)備使用中為了提升其防腐和保溫隔熱性能，在對(duì)應(yīng)的高溫設(shè)備中存在內(nèi)襯設(shè)計(jì)。如果在設(shè)備運(yùn)行時(shí)壓力容器、壓力管道的內(nèi)部輻射襯里、保溫受損，內(nèi)壁溫度將超出正常限值，異常的溫度條件下，保溫材料的性能將難以維持原狀，高溫使得設(shè)備故障幾率大大提高。

化工企業(yè)在化工設(shè)備的使用中，對(duì)于高溫設(shè)備容器、管道和內(nèi)襯檢測(cè)工作尤為重視，但具體實(shí)施時(shí)一般是通過(guò)設(shè)備運(yùn)行安排專業(yè)人員來(lái)負(fù)責(zé)維護(hù)檢測(cè)來(lái)完成的，且在這些維護(hù)檢測(cè)作業(yè)進(jìn)行時(shí)，往往需將高溫設(shè)備容器打開(kāi)，進(jìn)入到設(shè)備內(nèi)部來(lái)檢查內(nèi)襯是否出現(xiàn)了問(wèn)題。這種人工檢修的方式下，對(duì)于維護(hù)檢修人員的專業(yè)素質(zhì)有著極高的要求，維護(hù)檢修工作的隨意性較大。而紅外熱成像技術(shù)作為先進(jìn)技術(shù)，在設(shè)備維護(hù)檢修工作中完全可以通過(guò)對(duì)設(shè)備表面溫度信息的掌握來(lái)確定輻射能，也就可以在此基礎(chǔ)上精準(zhǔn)確定輻射異常部位，異常部位的定位精度較高，在對(duì)該異常部位特點(diǎn)和表現(xiàn)基礎(chǔ)的分析前期，維護(hù)檢修人員完全可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，故障和異常部位的識(shí)別更為及時(shí)和準(zhǔn)確，可以在最短的時(shí)間內(nèi)處理相應(yīng)的故障情況，故障篩查時(shí)間較短且準(zhǔn)確度高。

以某化工企業(yè)的高溫設(shè)備容器管道、內(nèi)襯作為研究對(duì)象，開(kāi)展相應(yīng)的損傷溫度檢測(cè)，根據(jù)該化工企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)情況，制定對(duì)應(yīng)的損傷判定標(biāo)準(zhǔn)。在利用紅外熱成像技術(shù)開(kāi)展設(shè)備檢測(cè)時(shí)，所獲得的紅外熱像圖與高溫設(shè)備容器、管道和內(nèi)襯損傷檢測(cè)的綜合對(duì)比，也就可以得到不同類型、程度損傷下紅外熱像圖的差異，在此基礎(chǔ)上可以開(kāi)展以下的判定：

①如果溫度不規(guī)律散熱區(qū)存在細(xì)、長(zhǎng)形狀，可能在此部位發(fā)生了裂縫，一旦外表面溫度屬于中等程度的故障，此時(shí)的裂縫屬于貫穿裂縫，但外表面溫度為中下程度故障情況時(shí)，為初始開(kāi)裂裂縫，針對(duì)這些問(wèn)題，一般可以采取簡(jiǎn)單的修復(fù)處理即可；

②片狀區(qū)域存在小面積異常情況時(shí)，平均溫度屬于中下程度，屬于空洞型故障，片狀區(qū)域?yàn)閲?yán)重故障溫度條件下，在內(nèi)部襯里脫落嚴(yán)重，片狀區(qū)域呈現(xiàn)中下程度溫度，溫度存在小梯度改變的特點(diǎn)，內(nèi)部襯里減薄。利用紅外熱成像技術(shù)開(kāi)展化工設(shè)備檢測(cè)的過(guò)程中，完全可以在設(shè)備正常運(yùn)行的情況下進(jìn)行，且不需要安排專業(yè)人員來(lái)完成，只需要安排有關(guān)人員密切對(duì)顯示屏中的溫度分布特點(diǎn)和情況加以分析即可，一旦發(fā)現(xiàn)了異常情況，立即根據(jù)前期所制定的損傷標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行損傷程度等的判定。

(2)保溫層檢測(cè)

保溫層是很多化工設(shè)備中必不可少的部分，對(duì)化工生產(chǎn)作業(yè)而言，設(shè)備管道、管線交叉分布且密集，可能會(huì)出現(xiàn)保溫層漏做的問(wèn)題，造成設(shè)備運(yùn)行時(shí)嚴(yán)重的熱力流失，影響設(shè)備運(yùn)行效率。而紅外熱成像技術(shù)下的保溫層檢測(cè)，可以快速根據(jù)相應(yīng)的檢測(cè)工作進(jìn)行，詳細(xì)、準(zhǔn)確地掌握保溫層脫離部位，并在此基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的措施進(jìn)行保溫層修復(fù)，使得保溫層可以在化工設(shè)備運(yùn)行中發(fā)揮其作用，減少保溫層失效所引起的設(shè)備故障。

(3)溶液液位檢測(cè)

化工設(shè)備中的紅外熱成像技術(shù)應(yīng)用中，同樣可以利用該技術(shù)來(lái)進(jìn)行溶液液位的檢測(cè)，化工儲(chǔ)罐中的液位檢測(cè)下，紅外熱成像技術(shù)不僅可以保障檢測(cè)的精度，還可以對(duì)設(shè)備停工或者故障等起到一定的預(yù)防作用，避免在化工設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)各類的安全風(fēng)險(xiǎn)?；ぴO(shè)備中的各種電器開(kāi)關(guān)較多，經(jīng)由紅外熱成像技術(shù)的應(yīng)用，可以保障操作人員的安全。

(4)氣體泄漏檢測(cè)

化工生產(chǎn)作業(yè)中存在著很多的氣體，比如，液化天然氣、液化石油氣等，這些氣體的性質(zhì)特殊，檢測(cè)工作進(jìn)行時(shí)需利用特定的儀器和技術(shù)來(lái)完成。如果在檢測(cè)工作開(kāi)展時(shí)存在操作不規(guī)范的情況，將伴隨著氣體泄漏等風(fēng)險(xiǎn)，引發(fā)嚴(yán)重的事故和損失。紅外熱成像技術(shù)出現(xiàn)并應(yīng)用以后，在氣體泄漏檢測(cè)方面同樣非常有效，各個(gè)化工企業(yè)均可以利用這一技術(shù)來(lái)進(jìn)行氣體泄漏點(diǎn)的檢測(cè)，在高效、準(zhǔn)確的檢測(cè)下，經(jīng)由檢測(cè)結(jié)果的分析和判定，就可以通知有關(guān)人員在最短的時(shí)間內(nèi)到達(dá)氣體泄漏點(diǎn)并進(jìn)行相應(yīng)的處理，消除氣體泄漏對(duì)化工企業(yè)所造成的安全隱患。

3.應(yīng)用中需注意的關(guān)鍵點(diǎn)

(1)發(fā)射率的確定

在利用紅外熱成像技術(shù)對(duì)化工設(shè)備開(kāi)展相應(yīng)的檢測(cè)工作時(shí)，發(fā)射率的確定尤為重要。檢測(cè)工作中的發(fā)射率具體為同等溫度條件下，實(shí)際物體與黑體輻射出射度的比值，這一比值條件下，發(fā)射率與物體材質(zhì)、表面性質(zhì)都有著直接的關(guān)系。熱像儀內(nèi)部的數(shù)據(jù)庫(kù)中，一般就包含了幾種常見(jiàn)材質(zhì)的發(fā)射率信息。當(dāng)在設(shè)備檢測(cè)工作中需要對(duì)發(fā)射率指標(biāo)加以判定時(shí)，可以直接在被檢測(cè)設(shè)備的表面貼一片發(fā)射率已知的絕緣膠帶，隨后將其維持一段時(shí)間的靜止，當(dāng)物體溫度被傳導(dǎo)到該絕緣膠帶以后，通過(guò)紅外方式對(duì)膠帶位置實(shí)施拍攝，獲得相應(yīng)的溫度值指標(biāo)，取下膠帶，對(duì)物體本身加以拍攝，經(jīng)由發(fā)射率的更改和調(diào)整，直到獲得與前面溫度相一致的溫度值，這一情況下的發(fā)射率就是物體的發(fā)射率指標(biāo)。

(2)環(huán)境參數(shù)的設(shè)置

大氣溫度、反射溫度、距離、相對(duì)濕度等均屬于環(huán)境參數(shù)的范疇，首先，大氣溫度具體為熱像儀與目標(biāo)物體之間的空氣溫度，其次，反射溫度的存在可以對(duì)對(duì)象上反射的輻射加以適當(dāng)補(bǔ)償，當(dāng)發(fā)射率偏低但被測(cè)對(duì)象的溫度與反射溫度差值過(guò)大的情況下，尤其要注意對(duì)反射溫度的設(shè)置。距離指的是熱像儀與被測(cè)物體之間的距離，這一距離的精準(zhǔn)設(shè)置可以使得在檢測(cè)過(guò)程中對(duì)被測(cè)物體輻射中被大氣吸收部分、大氣本身輻射部分加以補(bǔ)償。相對(duì)濕度的科學(xué)設(shè)置可以對(duì)空氣濕度對(duì)輻射傳輸所造成的不利影響起到一定的補(bǔ)償作用。

(3)避免熱源干擾

熱源干擾同樣會(huì)影響到紅外熱成像技術(shù)下的檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性，比如，太陽(yáng)光直射、周圍熱源的存在，都會(huì)影響正常的檢測(cè)工作，在利用該技術(shù)開(kāi)展檢測(cè)工作時(shí)，最好在陰天開(kāi)展或者布設(shè)遮板擋光。

(4)圖像的分析

圖像分析的專業(yè)性較強(qiáng)，其分析結(jié)果是否正確將會(huì)影響到紅外熱成像技術(shù)檢測(cè)結(jié)果的可用性，在熱像圖分析處理的過(guò)程中，應(yīng)選派專人來(lái)負(fù)責(zé)，遵循相應(yīng)的分析經(jīng)驗(yàn)，保障圖像分析結(jié)果的有效性。

4.結(jié)束語(yǔ)

化工企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)中，各類化工設(shè)備是關(guān)系生產(chǎn)效率、效益的重要要素，為提高化工設(shè)備運(yùn)行的可靠性，各個(gè)化工企業(yè)都應(yīng)該積極將紅外熱成像技術(shù)應(yīng)用于設(shè)備檢測(cè)中，及時(shí)掌握設(shè)備的故障、狀態(tài)等各類信息，給設(shè)備的維護(hù)管理和檢修等提供相應(yīng)的保障。