化工設備檢測中紅外熱成像技術的應用分析

＊尹宏超

（寧夏安普安全技術咨詢有限公司 寧夏 750021）

引言

近年來，我國化工行業進入了嶄新的發展階段，各個化工企業的生產規模日漸擴大，生產過程中使用了越來越多的化工設備，這些設備運行是否穩定，將直接影響到化工企業的生產效率和效益。現階段的化工企業運行中，紅外熱成像技術已然成為了設備檢測中的先進技術，屬于一種無損檢測的方式，在這一技術的輔助下，對設備狀態、參數等信息的掌握更為直觀，有效促進了對設備故障等的及時處理。隨著化工設備在企業中的作用越來越突出，紅外熱成像技術已然成為了設備檢測、管理方面的重要技術，且在未來這一技術將被應用于越來越多的化工設備中。

1.紅外熱成像技術的簡述

紅外熱成像技術是在計算機技術等的發展下形成的新技術，在利用這一技術開展檢測工作時，主要是借助于紅外線探測器來進行物體表面輻射能量的收集而在熱像儀內部由于安裝有對應的分析軟件，該軟件可以對相應的熱分布圖加以精準分析并生成對應的報告。內部軟件在紅外線探測器的信息采集下也就可以同步生成相應的圖像，在對該圖像加以精準分析的基礎上，也就可以得出反射率、中間值、反射溫度補償、增益等各種參數信息并加以調節，在計算機系統中的分析和處理，使得物體紅外輻射圖像可以在一系列的操作下形成可見圖像。與傳統的檢測技術相比，紅外熱成像技術兼具全場檢測、實時監控、非接觸檢測等多種優勢。

2.化工設備檢測中紅外熱成像技術的應用

(1)通過物體外表面輻射能和物體內部耗散紅外檢測

化工設備中往往需有各種類型的壓力管道和壓力泵來輔助其生產運行，因為化工設備處于高溫、高壓等極端惡劣的條件下，使得在化工設備使用中為了提升其防腐和保溫隔熱性能，在對應的高溫設備中存在內襯設計。如果在設備運行時壓力容器、壓力管道的內部輻射襯里、保溫受損，內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，高溫使得設備故障幾率大大提高。

化工企業在化工設備的使用中，對于高溫設備容器、管道和內襯檢測工作尤為重視，但具體實施時一般是通過設備運行安排專業人員來負責維護檢測來完成的，且在這些維護檢測作業進行時，往往需將高溫設備容器打開，進入到設備內部來檢查內襯是否出現了問題。這種人工檢修的方式下，對于維護檢修人員的專業素質有著極高的要求，維護檢修工作的隨意性較大。而紅外熱成像技術作為先進技術，在設備維護檢修工作中完全可以通過對設備表面溫度信息的掌握來確定輻射能，也就可以在此基礎上精準確定輻射異常部位，異常部位的定位精度較高，在對該異常部位特點和表現基礎的分析前期，維護檢修人員完全可以實現實時監控，故障和異常部位的識別更為及時和準確，可以在最短的時間內處理相應的故障情況，故障篩查時間較短且準確度高。

以某化工企業的高溫設備容器管道、內襯作為研究對象，開展相應的損傷溫度檢測，根據該化工企業的生產經營情況，制定對應的損傷判定標準。在利用紅外熱成像技術開展設備檢測時，所獲得的紅外熱像圖與高溫設備容器、管道和內襯損傷檢測的綜合對比，也就可以得到不同類型、程度損傷下紅外熱像圖的差異，在此基礎上可以開展以下的判定：

①如果溫度不規律散熱區存在細、長形狀，可能在此部位發生了裂縫，一旦外表面溫度屬于中等程度的故障，此時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，為初始開裂裂縫，針對這些問題，一般可以采取簡單的修復處理即可；

②片狀區域存在小面積異常情況時，平均溫度屬于中下程度，屬于空洞型故障，片狀區域為嚴重故障溫度條件下，在內部襯里脫落嚴重，片狀區域呈現中下程度溫度，溫度存在小梯度改變的特點，內部襯里減薄。利用紅外熱成像技術開展化工設備檢測的過程中，完全可以在設備正常運行的情況下進行，且不需要安排專業人員來完成，只需要安排有關人員密切對顯示屏中的溫度分布特點和情況加以分析即可，一旦發現了異常情況，立即根據前期所制定的損傷標準來進行損傷程度等的判定。

(2)保溫層檢測

保溫層是很多化工設備中必不可少的部分，對化工生產作業而言，設備管道、管線交叉分布且密集，可能會出現保溫層漏做的問題，造成設備運行時嚴重的熱力流失，影響設備運行效率。而紅外熱成像技術下的保溫層檢測，可以快速根據相應的檢測工作進行，詳細、準確地掌握保溫層脫離部位，并在此基礎上采取相應的措施進行保溫層修復，使得保溫層可以在化工設備運行中發揮其作用，減少保溫層失效所引起的設備故障。

(3)溶液液位檢測

化工設備中的紅外熱成像技術應用中，同樣可以利用該技術來進行溶液液位的檢測，化工儲罐中的液位檢測下，紅外熱成像技術不僅可以保障檢測的精度，還可以對設備停工或者故障等起到一定的預防作用，避免在化工設備運行中出現各類的安全風險。化工設備中的各種電器開關較多，經由紅外熱成像技術的應用，可以保障操作人員的安全。

(4)氣體泄漏檢測

化工生產作業中存在著很多的氣體，比如，液化天然氣、液化石油氣等，這些氣體的性質特殊，檢測工作進行時需利用特定的儀器和技術來完成。如果在檢測工作開展時存在操作不規范的情況，將伴隨著氣體泄漏等風險，引發嚴重的事故和損失。紅外熱成像技術出現并應用以后，在氣體泄漏檢測方面同樣非常有效，各個化工企業均可以利用這一技術來進行氣體泄漏點的檢測，在高效、準確的檢測下，經由檢測結果的分析和判定，就可以通知有關人員在最短的時間內到達氣體泄漏點并進行相應的處理，消除氣體泄漏對化工企業所造成的安全隱患。

3.應用中需注意的關鍵點

(1)發射率的確定

在利用紅外熱成像技術對化工設備開展相應的檢測工作時，發射率的確定尤為重要。檢測工作中的發射率具體為同等溫度條件下，實際物體與黑體輻射出射度的比值，這一比值條件下，發射率與物體材質、表面性質都有著直接的關系。熱像儀內部的數據庫中，一般就包含了幾種常見材質的發射率信息。當在設備檢測工作中需要對發射率指標加以判定時，可以直接在被檢測設備的表面貼一片發射率已知的絕緣膠帶，隨后將其維持一段時間的靜止，當物體溫度被傳導到該絕緣膠帶以后，通過紅外方式對膠帶位置實施拍攝，獲得相應的溫度值指標，取下膠帶，對物體本身加以拍攝，經由發射率的更改和調整，直到獲得與前面溫度相一致的溫度值，這一情況下的發射率就是物體的發射率指標。

(2)環境參數的設置

大氣溫度、反射溫度、距離、相對濕度等均屬于環境參數的范疇，首先，大氣溫度具體為熱像儀與目標物體之間的空氣溫度，其次，反射溫度的存在可以對對象上反射的輻射加以適當補償，當發射率偏低但被測對象的溫度與反射溫度差值過大的情況下，尤其要注意對反射溫度的設置。距離指的是熱像儀與被測物體之間的距離，這一距離的精準設置可以使得在檢測過程中對被測物體輻射中被大氣吸收部分、大氣本身輻射部分加以補償。相對濕度的科學設置可以對空氣濕度對輻射傳輸所造成的不利影響起到一定的補償作用。

(3)避免熱源干擾

熱源干擾同樣會影響到紅外熱成像技術下的檢測結果準確性，比如，太陽光直射、周圍熱源的存在，都會影響正常的檢測工作，在利用該技術開展檢測工作時，最好在陰天開展或者布設遮板擋光。

(4)圖像的分析

圖像分析的專業性較強，其分析結果是否正確將會影響到紅外熱成像技術檢測結果的可用性，在熱像圖分析處理的過程中，應選派專人來負責，遵循相應的分析經驗，保障圖像分析結果的有效性。

4.結束語

化工企業的生產作業中，各類化工設備是關系生產效率、效益的重要要素，為提高化工設備運行的可靠性，各個化工企業都應該積極將紅外熱成像技術應用于設備檢測中，及時掌握設備的故障、狀態等各類信息，給設備的維護管理和檢修等提供相應的保障。