红外热成像技术在特检化工领域的应用

　　1 红外热成像技术的应用现状

　　红外热成像技术是一门把不可见的红外辐射能量转换成可视温度场图像，用不同颜色表示不同的温度的技术。上世纪七十年代开始发展，经过上世纪末和近几年的发展，迅速地从军事领域延伸到民用领域，由于该技术的突飞猛进的进展和普及，仪器的成本大大降低，红外热成像仪也不再是“贵族”设备。红外热成像技术已经成为超声波(UT)、射线(RT)、涡流(ET)、磁粉(MT)和渗透检测等五大常规无损检测之外使用*广的检测技术，其迅速普及也得益于以下特点：

　　l 非接触远距离遥感检测，不影响被测物体，使用安全

　　l 检测实时、便捷，可对被测物体逐一不漏的进行实时扫描成像

　　l 检测要求低，可检测运动、强磁、化学气氛和易腐蚀等环境中物体

　　检测结果客观、直观，二维红外热图像直观的表现被测物每点的温度场

　　随着社会的发展，生产安全和生产流程优化的要求提高，对于重要的设备设施不再是采用“救火型”(FireFighting,简称FF)管理模式，逐渐引入了预防性检修(Preventive Maintenance,简称PM),预防护和预维护检修 (Preventive Predictive Maintenance,简称PPM), 预测性维修(Predictive Maintenance,简称PDM) *近国际上大公司开始采用主动式维护主动检修(Proactive Maintenance,简称PAM)。红外热像技术是从FF到PM、PPM、PPM和PDM的*有效的工具之一。近年来红外热成像技术越来越多地用于设备状态监测和故障诊断中，并获得了良好效果。无论是在美国还是在ZG，在各行各业都利用红外热像仪进行热故障检查和热状态测量，主要包括设备预维护检测、故障诊断、无损探伤、节能检测、核电站安全检查、建筑物保温、结构缺陷检测和渗漏受潮检测，等等。主要应用领域包括电力、冶金、石化、建筑、锅炉压力容器和预维护和状态监测，以及研究和开发、质量控制和过程监控、YL、公共安全监控及军事应用等。我国红外诊断技术的发展是从上世纪八十年代开始，**批红外热像仪在电力、石化、冶金等工业部门作为安全生产的重要措施得以使用，从而使之发展较快。在特检和石化行业，ZG科学院金属研究所与国家质量监督检验检疫总局等单位合作研制的国家“九五”科学仪器ZD攻关项目“热弹性红外图像安全检测系统”通过了成果鉴定和科技部验收。到目前为止，红外热成像技术已经在国内许多特种设备监督检验单位和石化生产检测单位，开展了大量的检测并取得了丰硕的成果。

　　2 红外热像技术在特检和化工领域的应用

　　压力容器属于具有爆炸危险的特种承压设备，它担负着高温、高压、易燃、易爆、剧毒以及强腐蚀介质等诸多环境因素的作用。热弹压力容器普遍用于航天和国民经济的各部门。但对于压力容器在工作状态下的实际应力分布情况以及早期预测潜在的缺陷，各种常规方法都无能为力。因此压力容器的安全监测、预防技术一直是国际上研究的热门。英美两国曾对热弹性效应进行过尝试性研究，但至今还局限于实验研究。

　　无论是特检行业还是石化领域，温度控制与监测比比皆是：例如设备的磨损、疲劳、裂纹、破裂、变形、腐蚀、剥离、渗漏、堵塞、松动、熔融、绝缘老化、油质劣化、粘合污染、异常振动等等，这些状态绝大多数都直接或间接与温度变化相关，这些温度变化有不少是不能使用常规的接触测温方法监测的，而采用红外热成像检测技术，则可使问题迎刃而解。

　　石化工业是开展红外诊断技术工作比较广泛的工业系统，石化总公司从20世纪70年代组织实施无损检测，到80年代开展设备状态监测，建立了以总公司、公司或总厂以及分厂的三级状态监测机构，实行分级管理，并首先建立了回转机械诊断的**机构。到世纪90年代以来逐步开展了红外诊断技术开发研究工作，如对电气设备、催化裂化装置衬里损伤和工业炉窑的故障诊断等;从*初测定厂内热损失为始，其应用红外检测的范围不断扩大，从红外检测发展到红外诊断，从简易诊断上升为精密诊断、趋势分析和寿命预测。不少单位都取得了很多实效，其中比较突出的有四川化工总厂、抚顺石化公司、长岭炼油厂、辽阳石化公司、扬子石化公司、大庆油田、福建炼化、齐鲁石化、天津石化等等。原化工部还建立红外热成像测温技术ZX，成立了包括红外热成像技术在内的状态监测与故障诊断专业组，制定了用红外热像仪对生产设备进行有计划、有步骤地定时、定点检测，对于重要、关键设备，设立精密检测点，建立设备检测档案，以便在设备发生故障时做出正确的判断和进行劣化趋势分析。

　　3红外热成像技术的应用案例分析

　　在石化特检企业，通常由于生产需要，会有非常多的管路，如蒸汽，热水，各种工业溶液，其上通常覆盖各种的保温材料，以确保其节能的要求，而由于这些管路通常架设在厂房上部或室外，没有任何维护措施，随着时间的推移，可能保温层甚至其管壁有破损或变薄的情形发生，通过红外热像仪，你可以非常容易发现热点区域，从而采取措施，减少能量的浪费和保证正确的工艺温度。同时你也可以了解到保温层的破损状态，从而精确地计算出所需要的人力，物力，从而大大地缩短维修的工作量和时间。由于在生产中通常会涉及大量的化学反应，特别在各类反应炉中，并且还伴随着一定的温度，产生有不同程度的腐蚀，特别在一些阀门，板式热交换器，端盖衬里变薄等等，在前期表现为简单的渗漏，往往肉眼无法发现，通过红外热像仪你可以通过细微的温度变化作判断，从而避免对环境及人员造成伤害。

　　工厂内也会有许多种类的储液设备，或室内或室外，它们一般会通过一个液位传感器进行物料的控制，有时我们不得不面对液位传感器的失灵，这常常会导致溢流，或者断流，使得生产中断停滞。我们也可以通过红外热像仪进行探测，由于物料和这些存储设备为不同材料，其热容量不同，在红外热像图片(图1)上可以清楚地反映其液位，这有时也是一种检测液位的简单方法，避免许多潜在的危险。

　　对于液化天然气、液化石油气、液化乙烯的泄漏来说，其无色无味，往往需要特殊的仪器才能探测到，如不能及时进行处理可能会发生火灾、爆炸等灾害，但使用气体传感器来探测气体往往只能进行定点探测，而热像仪可以进行大面积的探测，它是根据气体排出时在外界所产生的环境温度变化来探测气体的泄漏，当液化气体流出时周围出现温度异常现象，用热像仪观察就能判断出气体泄漏的位置和规模，请参见图2。

　　图3利用红外热像仪进行无损检测 图4红外热像仪在节能、保温的检测热图像

　　石化企业有如此多的设备，特别是大多数设备往往会处于高温，高压，腐蚀，氧化的恶劣工况下，工作周期长，维修时间短的特点，特别是往往一旦运行就会长时间不间断，我们往往需要同时掌握所有这些设备的运行状态，从而能够根据实际情况排出一个检修的计划，采用红外热像技术和红外热像仪将你*佳的选择。对于一切特殊设备，往往无法对整个设备进行全面的检测，而通过红外热像仪，可以清晰地、直观的、全面的发现被测对象的破损情况。如图3所示，有破损的地方往往会形成一个比较明显的温度异常区域。

　　通过红外热像仪设备，可以你可以清楚地了解热点的分布，大小，以及其具体情况，甚至可以根据这些设备日积月累的状态档案了解到问题的原因及严重性，并且及时采取行动*大限度地延长设备的使用寿命。它是一个动态的检修过程，可以根据设备的不同使用状况，从而制订出*经济的维修时间表。另一方面，由于红外热图像能够全面的反映被测区域的温度分布，找出保温薄弱环节，同时对被测物的保温性能进行综合性定量评估，如图四所示，管道的所有部位的保温情况通过红外热图像直观的表现出来。通过对红外热成像技术的推广和应用，其必将为祖国特检行业响应国家节能减排，建立和谐社会的国家战略方针保驾护航，提供强有力的科学手段。