红外热成像技术在设备缺陷诊断中的应用

炼油与化Ｔ　ＲＥＦＩＮＩＮＧ　ＡＮＤ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　第１９卷　红外热成像技术在设备缺陷诊断中的应用　杨　春　（大庆炼化公司，黑龙江大庆１６３４５３）　摘要：红外热成像技术作为一种新兴的无损检测技术，正发挥着越来越重要的作用。文中阐述　了该项技术的特点，介绍了该技术在高温设备衬里缺陷检测方面的应用。　关键词：红外热成像技术；保温衬里；缺陷检测　中图分类号：ＴＮ２１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７１—４９６２（２００８）０３—００３８—０２　红外热成像技术是一种重要的无损检测评估　以用来测量设备、结构、工件等表面的某一局部区　域的平均温度。主要是通过测定目标在某一波段　手段，它所反映的热状态是设备运行状态的一个　重要方面。热状态的异常变化，对确定设备的实际　工作状态和判断设备运行的可靠性具有重要的影　响。该技术分辨率高、显示多样化，可连续监测物　体表面的瞬态二维温度分布场，便于发现热区、热　区形状和热点分布，具有其它测温技术无可比拟　的优越性。可广泛应用于衬里缺陷检测、故障诊　内所辐射的红外辐射能量的总和，来确定目标的　表面温度。其不足之处是：（１）测量精确度受各种　因素影响大，主要受目标的辐射率和环境条件的　影响；（２）对远距离的小目标测温困难，要实现远　距离测温，需使用视场角很小的测温仪，且难以对　准目标。　断、液位高度检测等石化设备监测。　１红外热成像技术的优缺点　红外热成像技术和其它监测诊断技术Ｉ　相比，　具有３个优点。　（１）操作安全。由于进行红外监测时不需要与　使用红外测温仪进行测温时，仪器所指示的　温度与被测物体的实际温度有一定的偏差，将红　外测温仪指示的温度称为亮度温度，这２者之间　的偏差就是红外测温仪进行测量时的误差。红外　测温仪在实际使用时主要受被测物体的表面辐射　率、测量环境的噪声、测量系统中的衰减、测温仪　设备直接接触，所以操作十分安全。这在带电设　备、转动设备、高空设备的监测中表现尤为突出。　（２）灵敏度高。现代红外探ｉ贝０器对红外辐射的　探测灵敏度很高，所以此类探测器为基础构成的　红外监测设备，具有对温度分辨率很高的灵敏度，　甚至可以发现设备不同部位存在的０．１℃的温度　自身的稳定与可靠性、辐射率的设定等因素的影　响　。　红外测温仪所显示的是被测物体的某一局部　区域的平均温度，而红外热成像仪则显示的是一　幅热图，是物体红外辐射能量密度的二维分布图。　差别，同样可以监测诊断出设备热状态的细微变　化。　热像仪除了具有红外测温仪的各种优点外，　还具有４个特点。（１）能显示物体的表面温度场，　并以图像的形式显示，非常直观。（２）分辨力强，现　代热像仪可以分辨０．１℃甚至更小的温差。（３）显　示方式灵活多样，温度场的图像可以采用伪彩色　显示，也可以通过数字化处理，采用数字显示各点　（３）诊断效率高。由于红外探测器的响应速度　可高达纳秒级，因此可以迅速采集、处理和显示设　备的红外辐射，大大提高了对设备监测诊断的效　率。　红外监测技术存在的缺点是：红外测量主要　是表面的热状态，不能确定物体内部的热状态；红　的温度值。（４）能与计算机进行数据交换，便于储存　和处理。　外无损监测设备是高科技产品，更新换代迅速，生　３红外热成像技术在实际生产中的应用　产批量不大，因此与其它检测仪器或常规监测设　备相比，价格昂贵。　２红外热成像仪与红外测温仪的比较　手持式的红外测温仪，也叫红外点温仪，它可　大庆炼化公司现有瑞典ＦＬＩＲ公司生产的　ＰＭ５２５型红外热成像仪，可用于完成红外监测任务。　该设备购置于２０世纪９０年代初，７．６８万像素，理论　探测距离为０．３～１００　ｍ，测量范围为一２０～１　５００℃。　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００８年第３期　杨春．红外热成像技术在设备缺陷诊断中的应用　３９　目前正式巡检监测的工作范围是第１套　ＡＲＧＧ装置再生器、沉降器（以下简称为两器）；第　２套ＡＲＧＧ装置两器；ＴＭＰ装置两器以及丙烯腈　装置生化烟囱等。监测频率是每月２次，主要目的　是监测这些设备是否存在高温点，南此判断设备　保温衬里是否存在脱落或裂缝。即通过定期监测，　及时发现问题。　４应用实例　（１）丙烯腈装置生化烟囱　该烟囱是高５０　ｍ，直径ｑｂ３．４　ｍ，内衬由高压　石棉板、耐火砖、胶泥等构成。２００５年４月下旬，在　监测生化烟囱时发现有多处高温区块，见图１。　罔１生化烟囱红外热成像　图１显示，该烟囱体的最高点温度达３４３．３　，　判断应该是烟囱衬里脱落。于是决定更换衬里，　２００５年５月７日开始施工，打开后果然发现有多　处衬里脱落，总面积达３～４　。更换衬里后，７月下　旬在烟囱下部锥段处又发现有高温点，说明检修　质量存在问题，再次检修时发现衬里上有环形裂　纹，由此对衬里进行了更换。更换之后至今，未再　发现高温点，说明衬里的隔热良好，未出现脱落。　（２）炼油厂１套ＡＲＧＧ装置　在２００６年６月上旬的巡检中，于该装置再生　器底催化剂去汽油提升管４５。弯头处发现高温区　域，最高达到４６０．０　ｑＣ，见图２。另外在７月上旬的　巡检中，在三旋出口去余锅双动滑阀处也发现有　高温区域，最高达４６０．１℃，见图３。　图２　４５。弯管处　图３双动滑阀处　依据图２，３判断是衬里出现问题。在８月份　的检修中，打开后发现，２处的衬里均已脱落。随后　对其进行了修补（厚度达１２０　ｍｍ），维修结果较为　满意，一年多来在上述部位未再发现高温点。　（３）薄壁容器内液位的判断　红外热像仪还可以用来判断薄壁容器内液体　的液位高度。条件是：（１）容器壁比较薄；（２）液体　与容器壁有较大的温度差。　２００８年１月１５日，动力站１　变压器油槽液　位不明（薄壁油管，油温为３～５℃），迫切需要查出　油位。当时环境温度已接近一２Ｏ℃，通过红外热成　像仪监测，发现油槽已空，并监测出了变压器油在　油管中的大致位置，解决了生产实际问题，见图４。　图４液压油位的判断　５结束语　实践证明，红外热成像技术应用于高温设备　衬里保温效果的评价，能对设备衬里的整体保温　情况有更全面的认识，在提高工作效率的同时，避　免了检测中的盲目性、随机性和偶然性。为预知维　修提供现实依据，使得材料准备、工期安排及开停　工协调等方面更为科学有效。该技术还可应用于　变压器、高压电缆接头等的监测。　参考文献：　［１］戴光，李伟，张颖．过程设备安全管理与检测［Ｍ］．北京：化学工　业出版社，２００５．　［２］潘晓苇，红外热成像诊断技术在设备衬里保温评价中的应用　［Ｍ］．北京：中国石化出版社，２００５：４０—４３．　收稿日期：２００８—０７—１５　作者简介：杨春，男，工程师，１９９３年毕业于大庆石油学院石油机械　系，现从事炼油化工静设备监测工作