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红外热像检测LNG系统应用
  • 发布日期:2019/7/24 14:10:18     信息来源:《中国石油和化工标准与质量》      浏览次数:88

    • 上世纪开始,英国科学家就通过棱镜分光的技术对红外线进行研究,红外热像的检测随之产生,并且已经在军事领域、电力领域、石油领域等行业中进行应用,尤其是非接触式的测温和远离被测的设备以及大面积的快速扫描等。采用红外线热成像技术对LNG管线等进行泄漏检测,对完善现有的检测手段有着重大意义。
       

      1 LNG泄漏特点及现有检测手段

      LNG(Liquefied Natural Gas),即液化天然气的英文缩写。是通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃得到的天然气的液态形式。其泄漏后蒸发会形成大量的蒸汽云,遇到火源则会形成火灾或爆炸(浓度:5%~15%)。此外超低温亦有可能对泄漏点附近的人或设备设施造成低温冻伤或者冷脆危险。

      目前对LNG泄漏的检测手段一般采用温度、气体浓度等手段。如全容式LNG储罐,在罐壁和罐底安装热电偶,根据热电偶所测温度来判断是否有泄漏发生。部分LNG管线法兰处也设有类似的检测设施。除此之外,还有通过可燃气体检测仪来监测LNG泄漏后气化产生的天然气判断泄漏的方法。

      上述检测方法存在检测精度较低、无法及时发现少量LNG泄漏的缺点。同时对法兰、阀门以及管道连接处等易泄漏部位较难检测,且对泄漏点精确定位难度较大。因此,针对LNG泄漏的检测技术还有待提高。
       

      2 红外热像技术在应用过程中的原理

      红外线是一种电磁波,它在电磁波连续频谱中的位置处于无线电波与可见光之间的区域,具有与无线电波和可见光一样的本质。自然界中一切温度高于绝对0°(-273℃)的物体,都辐射出红外线,同时这种红外线辐射都载有物体的特征信息。石化生产过程中,存在的许多碳氢化合物气体分子在中红外区域(波长3~5μm)和远红外区域(波长8~12μm)具有明显的红外热辐射特征峰。对于红外热像的技术来说,主要是利用红外热辐射的原理,利用测取物体的表面红外辐射的能量,使得被测物体的表面温度向直观热像彩图进行转化,继而有助于非接触式温度的测试。这一方法的优势是抗干扰能力强、有着比较快的测温速度和较高的灵敏度,目标识别能力强,具有较高的精准度。

       

      3 LNG系统中的应用及泄漏检测

      在LNG系统中,LNG管线、法兰以及管件连接处、BOG压缩机、高低压泵、LNG储罐等均存在泄漏风险。如果对每一个泄漏点进行逐一排查,工作量巨大且受到高度、保温等的影响很难保证巡检质量。而使用红外线热成像技术则能够很好的解决这些问题。

      △图1 LNG管线红外线热成像

      图1为某LNG管线红外线热像图,从图中可以很明显看到有一低温区域,而在宏观检查中并未发现问题。该热成像说明该区域存在较大温差,存在泄漏的可能性。

      图2 LNG阀门填料红外线热成像

      图2为某LNG阀门填料处热成像图,从图中可以看到填料处有一处轻微泄漏现象,这种泄漏程度用普通的检测手段是难以发现的。

      图3 LNG储罐红外线热成像

      图3为某LNG储罐热成像图,从图中可看到储罐上部存在明显的低温区域,经判断为填充保冷沉降导致。

       

      4关于检测系统建议

      实践证明,通过红外线热成像技术在LNG系统中快速扫描,实时成像,定位准确,既可局部检测,也可区域检测。可高效发现截止的泄漏点,弥补了常规检测手段的不足。利用红外线热成像技术进行泄漏检测,能够使用视频图像的方式进行,便于连续观察和快速定位泄漏位置。如将红外线热成像技术与计算机视觉分析技术相结合,采用人工智能手段,在LNG泄漏初期即能够进行自动预警,则可避免灾害扩大。

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