FLIR红外热像仪揭露起火原因

Petroval将FLIR Systems制冷式和非制冷式红外热像仪用于技术审核

 

众多行业的制造工艺都依赖于熔炉和锅炉,但熔炉和锅炉设备容易出现各种机械故障,包括堵塞管道内部,阻碍产品流动的焦化现象、管道外部炉渣积聚、炉渣造成的损害、加热不足和过热、因燃烧器放置不当而对管道造成的火焰冲刷,以及产品泄漏引发火灾,对设备造成严重伤害。

这些故障不仅会造成质量问题,还会导致整条工艺生产线关停。FLIR红外热像仪能够在设备运行初期检测到绝大部分问题,从而预防故障,实现有序停机和组件更换,降低维护成本和生产损失。

Petroval是一家法国公司,该公司是最早认识到红外热成像用于工业设备技术检查的潜力的公司之一。Pretroval项目主管Jean-Francois Tournieux解释道:“在引进红外热像仪之前,我们找不到一个彻底的方法在设备运行时检测故障。使用FLIR红外热像仪查找此类故障是一种绝佳的非破坏性方法——即使是在设备运行时——还可精确确定安全的生产速度。”    这家总部位于法国诺曼底的公司成立于1990年,归道达尔石油公司和Eurecat集团所有。除了勒阿弗尔的总部以外,2003年Petroval还在德克萨斯州休斯顿设立了办事处,并于2011年在新加坡设立办事处。Petroval在全球50多个国家提供服务;事实上80%以上的业务是在法国以外完成的。

  Petroval

Petroval检查原油蒸馏熔炉。


 
 

制冷式和非制冷式红外热像仪目前Petroval使用3台FLIR红外热像仪;一台搭载制冷式探测器,另外两台配备非制冷式探测器。

 

制冷式红外热像仪是FLIR Agema 550,配备防热罩和火焰过滤器。此热像仪主要用于熔炉的内部检测。两台非制冷式红外热像仪分别是同样配备火焰过滤器的FLIR ThermaCAM P50F,以及主要用于设备外部隔热检测的FLIR P640。


Petroval的技术人员表示,全部3台红外热像仪都是成效显著的出色工具。“FLIR Agema 550非常精准且灵敏度高。FLIR ThermaCAM P50F对细微的温度变化没那么敏感,但因为拥有一个非制冷式探测器,它无需维护,并且启动更快,因为制冷式红外热像仪在使用前一般需要运行冷却系统5分钟左右。而第三个红外热像仪FLIR P640是用于隔热检测和电气设备故障检测的完美工具。”


FLIR P640:免维护,尤其适用于预见性维护

FLIR P640红外热像仪搭载有一个可生成640 x 480分辨率热像的非制冷微量热型探测器。FLIR P640内置一些非常有用的功能,使其非常适用于预见性维护,如激光指示器、画中画和合并可见光图像与热图像的FLIR热叠加。“FLIR P640红外热像仪反应迅速,使用方便。它性能优异:即便距离有50到100米,你依然可以探测到显示隔热故障的小块热区。”

 
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使用FLIR进行检查过程中发现了一个由于启动时火焰冲刷管道而造成的热区。



 

FLIR GF309: 最为先进

FLIR Agema 550 和FLIRThermaCAM P50F都是“老式”的型号,FLIR Systems目前已经停售。如今FLIR GF309是用于熔炉检查的最先进技术。此外,这个新型号是双用途红外热像仪,不但可用高温工业熔炉应用,还可用于机械和电气组件的热检查。因此这些红外热像仪非常适用于监测各种熔炉、加热器和锅炉,尤其是在化学、石化和公用事业。

由于配备了内置型火焰过滤器,FLIR GF309红外热像仪能够穿透火焰,甚至能够测量火焰背后的温度。
FLIR Agema 550配备制冷式硅化铂(PtSi)焦平面阵列(FPA)探测器。作为探测器材料的硅化铂已被弃用,因为硅化铂探测器的灵敏度低于锑化铟(InSb)探测器,后者如今是新型FLIR GF309红外热像仪的核心。这一选择使得FLIR的双用途红外热像仪具备更卓越的性能,因为锑化铟探测器比硅化铂或BB非制冷微量热型探测器更稳定、更灵敏。

FLIR GF309红外热像仪的锑化铟探测器可生成320 x 240像素的图像。探测器和过滤器都使用小型斯特林循环冷却器冷却至接近低温,提高定量灵敏度。其设计可耐300°C以上高温,测量温度高达1500°C,可对容易被火焰、燃烧气体和灰尘遮蔽的内炉膛和锅炉组件进行外观检查。


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这些管道上的热区表明出现隔热故障。

 
 
由于配备了内置型火焰过滤器,FLIR GF309红外热像仪能够穿透火焰,甚至能够测量火焰背后的温度。

FLIR Agema 550配备制冷式硅化铂(PtSi)焦平面阵列(FPA)探测器。作为探测器材料的硅化铂已被弃用,因为硅化铂探测器的灵敏度低于锑化铟(InSb)探测器,后者如今是新型FLIR GF309红外热像仪的核心。这一选择使得FLIR的双用途红外热像仪具备更卓越的性能,因为锑化铟探测器比硅化铂或BB非制冷微量热型探测器更稳定、更灵敏。

FLIR GF309红外热像仪的锑化铟探测器可生成320 x 240像素的图像。探测器和过滤器都使用小型斯特林循环冷却器冷却至接近低温,提高定量灵敏度。其设计可耐300°C以上高温,测量温度高达1500°C,可对容易被火焰、燃烧气体和灰尘遮蔽的内炉膛和锅炉组件进行外观检查。

 

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小片的灰色区域指示出可用光谱部分。红外热像仪的高热灵敏度与低火焰辐射系数相结合,便可以穿透火焰。

 
 

红外热像仪生成实时视频图像,还能够以静态图像的形式捕捉单独的视频帧。可通过一个高分辨率的取景器和一个4.3英寸、800 x 480像素的彩屏LCD显示器查看图像。定制的GF309可穿透火焰,并配备一个可拆卸防热罩,可将热量从红外热像仪和热像仪操作员反射回去,从而进一步增强防护功能。

 

Flame_Filter_1   Flame_Filter_2

由于配备了内置型火焰过滤器,FLIR GF309红外热像仪能够穿透火焰,甚至能够测量火焰背后的温度。

 

火焰过滤器

FLIR GF309红外热像仪配备火焰过滤器,这是一种光谱波段过滤器,只允许特定波长的热辐射穿过,到达探测器。某些波长的火焰散发的热辐射比其他波长多得多,而在某些波长,火焰则几乎没有热辐射。火焰过滤器是一种光谱波段过滤器,只允许特定的波长穿过。FLIR GF309红外热像仪的火焰过滤器把光谱敏感度限定为3.8 - 4.05微米。除了这部分光谱以外,其他的波段均被过滤,因此热像仪可以穿透温度极高的火焰,进行温度测量。这使得配备火焰过滤器的红外热像仪成为熔炉检查的理想工具。

最大限度缩短停机时间

Tournieux认为FLIR红外热像仪是熔炉和锅炉设备预见性维护的绝佳工具。“如果你使用红外热像仪,你对设备的缺点就胸有成足。比如说,如果某些管道有裂缝,你可以事先买好管道更换件,最大限度缩短停机时间。”

 

Cabin_Furnace   Coke_Formation

使用FLIRP640红外热像仪从80米以外拍摄的舱式熔炉。 最高温度670℃


Ultrafiner反应器装料器的结焦现象。

 

Tournieux继续道:“测温值还能揭示管道内部的焦化现象。焦化发生在有管道限制或完全堵死的位置,通常是温度过高造成的。在某些情况下,过渡燃烧会造成温度超出管道金属的设计标准,加上被堵塞管道的内部压力,    

可能会导致管道破裂和泄漏。这些情况连同金属表面的实际温度都会出现在红外热像仪的图像显示器上。”

FLIR红外热像仪功能更广泛

Petroval的技术人员表示,诸如热电偶等点测温设备所提供的熔炉内部信息过于有限“从检测孔可以看到内部组件,但设备运转时,火焰、燃烧气体和灰尘遮蔽了爆裂的管道和燃烧器。热电偶之类的测温设备有助于发现某些问题,但它们只能测量单一的点。FLIR红外热像仪不仅能够测量单一节点的温度。从320 x 240或640 x 480像素的热图像上的每一个像素都可以读取温度。

 

Pipes_Thermal   Furnace

表层热电偶或热电偶的固定焊接点会随着时间推移而变坏。使用经过辐射系数校准的FLIR红外热像仪可以验证热电偶的温度读数。

 

将热电偶探头安装在熔炉内部。然后Tournieux根据温度读数精确校准红外热像仪的辐射系数

 

Tournieux继续表示:“使用FLIR Reporter软件,我们可以分析记录下来的温度数据,获取最细微的热量细节。”

不准确的热电偶

Tournieux表示,熔炉和锅炉检查的最重要目标之一是要确认热电偶的读数。“热电偶接触式测量设备或固定测量设备的焊接点会随着时间的推移失去作用,测量数据会不够精确。在很多情况下,炼油厂以很高的生产效率运转,但由于热电偶读数的不准确,产量被限制在一个安全范围内。使用我们的FLIR红外热像仪,我们可以检查热电偶的温度读数是否正确。确认热电偶的读数后,通常我们就可以安全地提高产量。”


 

Tournieux 继续表示:“在使用FLIR红外热像仪之前,我们没有办法确认热电偶的测温值。我们不知道提高产量是否安全。现在我们可以非常精确地说是否安全。比如说, 我们参观的许多炼油厂每天生产3万吨,经过我们的检查,他们会发现3.2万吨的产量也是安全的。”   

多年的经验

Tournieux表示,实施熔炉检查不仅仅是一个瞄准和点击的问题。“拥有适合的红外热像仪固然很重要,但还要做很多其他事情。Petroval的操作员对于热成像检查和数据分析,以及工业熔炉和锅炉设备都有多年经验。”

 
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从检视孔可以看到内部组件,但设备运转时,火焰、燃烧气体和灰烬会遮蔽设备。配备火焰过滤器的FLIR红外热像仪则不受阻碍。

 

FLIR thermal imaging cameras: the best method for furnace inspection

“举个例子:我们使用自己制造的探头来确保红外热像仪的准确度。我们将探头插入熔炉,靠近我们要检查的管道。 探头里有一个读数准确的热电偶,显示那个位置的确切温度。然后我们更改辐射系数设置,使红外热像仪的测温值符合探头的测温值。因为所使用的每一种材料的辐 射系数都不一样,因此对于工业熔炉设备的每一种管道,我们都分别制作了一种探头。”

FLIR红外热像仪:最佳的熔炉检查方式

Tournieux下结论说:“但如果你拥有专业技术和合适的设备,那么这些FLIR红外热像仪就是最好的熔炉检查方法。对于收集有助于防止停机或最小化停机时间的定性信息和定量信息,这是一种非接触式、非破坏性的绝佳方式。”

图片来源:Petroval图片库。



Source of images: Petroval photo library.