FLIR의 정량적 광학 가스 이미징에 대한 일반적인 질문에는 운영, 규제 우려 사항 및 기술 개선에 대한 환경적 영향이 포함됩니다.
작성자: Craig R O’Neill, FLIR
이 문서에서는 정량적 광학 가스 이미징(qOGI)과 관련된 일반적인 질문과 우려 사항을 살펴봅니다. 좀 더 구체적으로 말하면, FLIR의 기존의 GF320, GFx320, GF620 OGI 카메라와 견고한 플러그 앤 플레이 태블릿의 형태로 새로운 기술을 결합하여 탄화수소 가스 누출을 질량 누출률, 용적 누출률 또는 경로 간 농도 단위로 탄화수소 가스 누출을 정량화하는 FLIR의 QL320 플랫폼 사용과 관련된 10가지 질문에 답합니다.
이 시리즈의 이전 부분을 바탕으로 한 이 문서의 주제는 qOGI 시스템을 소개하고 경쟁 기술과 비교하여 그 기능과 장점에 대해 논의하는 것입니다.
현재 qOGI 방법에 대한 미국 규제 동인은 없습니다. 산업 운영자가 자신이 사업을 운영하는 환경을 보다 책임감 있게 관리하기 위해 노력함에 따라 qOGI를 사용하여 현장 연구를 수행하고 내부 목적으로 배출을 결정하여 각 회사가 qOGI의 장점을 자유롭게 판단하고 그에 따라 배치할 수 있습니다.
QOGI 방법은 검증되었습니까?
QOGI는 2014년에 개발을 시작한 새로운 기술이며, 알려진 방출률을 사용한 블라인드 테스트를 포함하여 광범위한 검증 테스트를 거쳤습니다. 다음은 공개적으로 이용 가능한 검사 결과 중 일부입니다.
EPA가 Research Triangle Park에서 메탄 및 프로판 누출을 정량화하여 수행한 테스트입니다.
qOGI 방법과 Bacharach Hi Flow® Sampler(BHFS)를 비교하는 오일 및 가스 업계 선도업체 현장 테스트. QOGI는 다양한 백그라운드와 환경 조건에서 서로 다른 가스(생산된 가스 포함)에 걸쳐 수십 개의 테스트 지점으로 구성된 몇 주 간의 블라인드 테스트에서 +/- 30% 정확도를 달성했습니다.
석유 산업과 관련된 환경 문제를 연구하는 데 주력하고 있는 유럽의 산업 단체(유럽에서 사업을 운영하고 있는 대부분의 석유 회사들이 포함)가 실시한 연구 결과입니다. 이 시험은 qOGI가 결과 정확도 측면에서 미국 EPA Method 21을 크게 능가한다는 결론을 내렸습니다.
참고: 석유 및 가스 업계 선도업체와 European Concawe 연구는 모두 업계의 후원을 받았습니다.
FLIR QL320은 정량화할 가스를 하나 선택하도록 요청합니다. 가스 흐름에 여러 화합물이 포함된 경우에는 어떻게 해야 합니까?
이는 미국 EPA 승인 Method 21이 이러한 제한 사항을 공유한다고 언급하고 있으며 이는 qOGI가 이러한 불확실성을 해결하는 방법에 대해 장점을 가진 부분입니다.
Method 21에 따라 불꽃 이온화 검출기(FID)를 사용하여 일반적으로 순수 가스로 장치를 보정한 다음 공정 스트림을 측정합니다. 가스 성분은 FID 반응을 크게 변화시킬 수 있지만, 일반적으로 이 오차는 Method 21에 200% 이상의 오차를 발생시킬 수 있음에도 허용됩니다. 대부분의 시설에서는 FID를 각각의 특정 공정 스트림(수정 작업)으로 보정하지 않고, 농도 수치(순수 보정 가스로서 측정됨)를 그냥 받아들입니다. Method 21은 결과를 소급적으로 조정할 리소스를 제공하지 않습니다.
FLIR QL320을 사용하면 가스 혼합물을 쉽게 수정할 수 있으며 작업에 유연성이 더해집니다. 또한, 수정은 기본이기 때문에 (FID 및 Method 21과 같이) 특정 기기에 의존하지 않습니다. FLIR QL320을 사용하면 사용자가 사후에 가스 혼합물에 대해 조정할 수 있으며 특정 날짜 또는 환경 조건에서 해당 공정 스트림에 적용되는 모든 FLIR QL320 결과에 대해 조정을 할 수 있습니다.
FLIR QL320
환경 요인이 측정에 어떤 영향을 미칩니까?
델타 온도(ΔT)는 정확한 qOGI에 영향을 미치는 가장 큰 요인입니다. 가스 플룸에 인접한 주변 온도와 백그라운드 사이에 충분한 온도 차이가 있어야 합니다.
삼각대 장착 OGI 카메라로 비디오를 캡처하는 동안 QL320 사용자는 ΔT를 가능한 가장 높게 유지해야 합니다. 가스 누출 근처의 주변 공기와 이미지의 백그라운드 겉보기 온도 간의 온도 차이가 최소한 2°C는 되어야 합니다.
대부분의 바람 조건은 qOGI 정확도에 부정적인 영향을 미치지 않습니다. 바람이 없으면 누출된 가스가 한 방향으로 안정적으로 흐르지 않아 가스가 “고일” 수 있습니다. 반대로, 강한 바람(예: 약 15MPH 초과)은, 바람이 방출 지점에서 가스를 너무 빨리 쓸어 버리기 때문에 어려움이 발생합니다. 즉, 대부분의 가스 누출은 허용되는 풍속 범위 내에 있거나 차폐되거나 부분적으로 차폐된 위치에서 발생합니다.
바람은 세 가지 레벨(Calm, Normal 및 High)로 FLIR QL320에 입력됩니다. 결과는 풍속이 더 빠를 수록(가스 플룸 고임 현상이 발생하지 않음) 더 일관됩니다. 정확도는 30~40% 이내입니다.
습도는 시스템의 측정 기능에 영향을 미치지 않습니다.
FLIR QL320을 사용하여 성공적으로 정량화할 수 있는 누출의 최소 및 최대 크기는 어느 정도입니까?
정량화할 수 있는 누출의 최소 크기는 ΔT(가스 근처의 주변 온도와 백그라운드 간), 이미징할 화합물과 풍속의 함수입니다. FLIR의 QL320 시스템은 프로판 누출을 100scc/min까지 정량화하고 메탄 누출을 5°C의 ΔT와 적당한 풍속에서 300scc/min까지 정량화하는 능력을 입증했습니다.
일반 규칙: 정상 모드에서 누출을 볼 수 있다면 시스템이 이를 정량화할 수 있는 가능성이 높습니다. 누출을 확인하기 위해 고감도 모드를 사용해야 한다면 FLIR QL320은 이를 정확하게 정량화하기 어려울 수 있습니다.
최대 누출 속도의 경우 현재 모델은 프로판에서 0.1l/min ~ 30l/min 범위로 보정됩니다. 이를 보정된 범위의 2배 또는 3배까지, 또는 100cc/min에서 최대 100l/min까지(프로판의 경우) 안전하게 확장할 수 있습니다. 메탄의 경우, 300cc/min에서 300l/min까지 경계를 상관시킬 수 있었습니다.
FLIR QL320은 가스 배출의 시각화와 측정을 단순화합니다.
QOGI 방법을 반복적으로 정확하게 사용할 수 있는 누출원과의 최대 거리는 얼마입니까?
FLIR QL320의 범위 및 시야(FOV)는 사용 중인 렌즈에 따라 다릅니다. 이러한 범위는 다음과 같습니다.
23mm(24도 FOV): 1.52~16.46미터
38mm(14.5도 FOV): 2.44~27.43미터
92mm(6도 FOV): 6.1~64미터
전체 거리는 정량화 결과의 반복성과 정확성에 영향을 미치게 되며(카메라를 사용한 온도 측정과 유사), 이는 더 큰 거리에서 가스 누출의 농도 길이를 계산할 때 활용할 픽셀이 더 적기 때문입니다. 따라서 더 먼 거리에서 FLIR QL320을 사용할 때 플룸 추출 원이 상당히 작다는 것을 알 수 있습니다.
위험한 장소에서 작업 중 현장에서 카메라를 FLIR QL320에 테더링할 수 없는 경우 어떻게 해야 합니까?
FLIR QL320과 함께 사용할 수 있는 새로운 기능은 Q 모드입니다. Q 모드는 원래 FLIR GFx320과 함께 사용하도록 설계되었으며, FLIR QL320에 연결되지 않은 경우 Class 1, Division 2 위험 장소에서 사용할 수 있는 등급을 받았습니다. Q 모드를 사용하면 누출 비디오 시퀀스를 카메라의 SD 카드에 직접 저장하고 위험한 위치에서 멀리 떨어진 FLIR QL320에서 나중에 사후 처리할 수 있습니다.
FLIR QL320을 현장에서 카메라에 직접 연결하면 다음과 같은 여러 이유의 장점이 있습니다.
백그라운드 온도(ΔT)가 충분한지 즉시 알 수 있음
누출의 심각성에 대한 실시간 수치 확보하고 즉각적인 조치가 필요한지 여부 파악
수동 감도, 노치 경계 및 가변 시간 간격(1초, 5초, 60초)을 포함하여 현장에 있는 동안 FLIR QL3200에서 사용할 수 있는 기능 활용 및 누출률 단위 옵션을 실시간으로 결정
현재 QOGI 방법에는 어떤 한계가 있습니까?
현재 qOGI 방법은 포인트 방출용으로 설계되었습니다. 홀딩 폰드 또는 대형 탱크 씰에서의 대량 확산 방출은 이 방법으로 정량화하기가 더 어려울 수 있습니다.
대규모 누출률과 매우 빠른 배출 속도가 과소평가될 수 있습니다. 누출률이 높으면 이미지에서 일부 포화가 발생할 수 있기 때문에 누출률이 과소평가되는 경향이 있습니다. 빠른 배출 속도의 경우, 플룸이 플룸 뒤의 백그라운드를 확인할 만큼 충분히 움직이지 않을 수 있습니다(ΔT 계산에 필요).
QOGI 방법은 어떻게 개선되고 있습니까?
광학 가스 이미징 산업은 정량화를 향해 가고 있으며 FLIR는 이 신흥 분야에서 개발을 주도하고 있습니다. FLIR QL320의 최근 개선 사항과 새로운 기능은 다음과 같습니다.
컬러 가스 플룸 오버레이
경로 간(ppm-m) 농도로 누출률을 측정할 수 있는 기능
플룸 추출 경계에 여러 “노치”를 생성하는 기능
누출률 오버레이가 있는 단일 이미지 스냅샷
비디오 오버레이의 누출률(롤링 평균)
개선된 FLIR QL320 인터페이스
스니퍼에서 얻는 기본 농도 판독값(PPM)과 경로 간 판독값(PPM-M) 농도는 어떻게 다릅니까?
QL320은 1미터 길이의 경로 길이에 대해 “경로 간 농도” 또는 “백만분율(ppm)”로 농도 판독 값을 제공합니다. 이 경로 길이는 누출 깊이가 1미터라고 가정합니다. X, Y, Z축의 관점에서 “미터” 경로 길이는 플럼의 “Z” 축 (깊이)이며 “X” 또는 “Y” (수평 또는 수직) 축이 아닙니다. 정의에 따르면 판독값은 관찰된 누출이 1미터 깊이(최초 누출부터, 카메라에서 바로)라고 가정합니다.
깊이를 이미 알고 있는 경우(또는 추정할 수 있는 경우), ppm-m 값을 깊이로 나누어 전체 깊이의 평균 ppm를 계산할 수 있습니다. 예를 들어, QL320이 1,000ppm-m의 판독값을 제공하고 플룸 깊이가 10cm(0.1m)로 추정되는 경우, 10-cm-deep 가스 플룸의 평균 농도는 10,000ppm(1,000ppm-m/0.1m)입니다.
ppm 단위로 데이터를 제공하는 스니퍼 또는 기타 장치는 단일 지점에서 공기 분자 샘플을 판독하기 때문에 경로 길이 판독값이 필요하지 않습니다. 또한 TVA 장치는 장치가 누출을 직접 가리키는 경우에만 누출을 측정할 수 있다는 점에서 한계가 있으며 이 기술로는 가스 누출을 시각화할 수 없기 때문에 더 어렵습니다.
결론
정량적 광학 가스 이미징은 효과적이고 정확하며 편리합니다. 그 장점은 점점 더 커지고 있으며 기술 역량은 지속적으로 개선되고 있습니다. 대체 가스 정량화 방법과 비교하여 분명한 안전상의 이점 외에도 qOGI는 기존 OGI 카메라에 대한 추가적인 장점으로 비용 효율성이 높으며 석유 및 가스 운영사는 사업을 운영하는 지역사회에서 미래 지향적인 환경 의식의 우위를 확보할 수 있습니다.
FLIR QL320 플랫폼을 사용하면 현장에서 그리고 잠재적으로 Q 모드 기능과 태블릿 조합을 사용한 스캔(후처리 기능) 후 qOGI를 사용할 수 있습니다.
저자 소개
Craig R O’Neill은 FLIR에서 17년 이상 근무해 왔으며 2005년 6월에 상용 광학 가스 이미저를 도입한 이후 OGI 시장에 적극적으로 참여하고 있습니다. 현재 그는 광학 가스 이미징 사업 부문과 석유 및 가스 산업의 FLIR 솔루션 전략에 대한 글로벌 책임자를 맡고 있습니다. 이 역할을 통해, 그는 고객, 업계 이해관계자, 전략적 파트너 및 영업, 마케팅, 엔지니어링 및 제품 관리를 포함한 FLIR Instruments 사업부의 여러 수직 통합 측면 간의 연결 고리 역할을 하고 있습니다. 그의 목표는 FLIR가 오일 및 가스 산업의 요구를 충족하는 감지 솔루션을 제공할 수 있도록 지원하는 것입니다.
FLIR SYSTEMS, INC. 소개
1978년에 설립되어 오리건주 윌슨빌에 본사를 둔 FLIR Systems는 통찰력을 강화하고 인식을 높이는 센서 시스템을 제조하는 세계 최고의 제조업체로 생명을 구하고 생산성을 향상시키며 환경을 보호할 수 있도록 지원하고 있습니다. 약 3,500명의 직원을 통한 FLIR의 비전은 열 이미징과 인접 기술을 활용하여 보안 및 감시, 환경 및 상태 모니터링, 야외 레크리에이션, 머신 비전, 내비게이션 및 고급 위협 탐지를 위한 혁신적이고 지능적인 솔루션을 제공함으로써 “The World’s Sixth Sense”가 되는 것입니다. 자세한 내용은 www.flir.com을 방문하거나 @flir에 문의하십시오.
