红外热像仪在石油化工行业的应用

     石油化工生产有不同于其他行业的特点，许多重要设备都在高温，高压条件下工作，而且大多数是流程作业，周期运行长，再加上石油化工生产本身固有的危险性（易燃，易爆），该工业生产部门历来都非常重视对生产工艺过程进行严格的在线监测，设备本身的可靠性及安全性的检查以及定期的停产检修。表面温度的测定对石化设备有着重要的意义，石化工业的受热设备和受热管道非常多，其表面温度则标志着他们散热量的大小，与节能有着十分密切的关系，设备外壁表面的温度分布，主要由内部工作温度，设备结构，材料热阻以及环境温度所决定，在设备工作，环境影响一定的情况下，设备表面温度分布的变化就直接反映了设备状况的变化。红外热像技术应用于石化设备的定期监测及故障诊断，主要是基于红外辐射测温原理，依靠红外成像仪快速方便地获取被测物体热图，根据被测物体各部位的温度差异，以及物体同一部位在不同时期的温度差异，再结合设备，装置结构等状况来诊断设备的运行状况，从而提出有依据的设备状态监控报告，以及切实有效的故障及维修报告。该技术较之传统的定期停工检测，在生产效益及事故预防上面都有着非常高的预防性，主动性和灵活性。

    红外诊断技术在石化工业中的应用包括以下方面：石油产品开采炼制过程、在石油产品开采过程中，许多气体化合物的产物是无法被肉眼看见的，生产过程无时无刻都在面临着气体泄漏所带来的巨大的安全隐患，更不需再提及随之所带来的能源损耗。除了产品开采过程以外，对从码头,炼油厂和化学处理厂运送至储藏罐、管道,气动车和驳船乃至成品产品在运送至最终用户的整个过程，毫无例外，气体泄漏的监测都是必不可少的。如今,有毒气体分析仪或“嗅探”技术已经被用在对大量目标进行气体泄漏的检测过程中。一个大型炼油厂里大约50 万到100 万个需要被检测的目标,包括接点、阀门盘根、泄压阀、排放和燃烧系统。使用“嗅探”装置进行人工检测,平均每天工作8小时,每天大约可检500 个阀门。大量时间和人力因此而浪费。据美国石油协会调查表明：84%的气体泄漏来自于不足1% 的设备。这意味着企业将大部分的检测工作投入到了99% 的正常运行的、安全无泄漏的设备中。现有的分析仪或“嗅探”检测手段有可能会带来以下几种后果1. 检测人员会暴露在不可见的，存在潜在危险的化学气体中进行气体泄漏检测2. 风或其他天气因素可能会吹散气体或蒸汽，导致检测结果不准确3. 点测量方法只能够反映测量点的问题4. 化合物比空气或重或轻，其浓度可能会在高空或在地表，而这些地方是有毒气体分析仪无法检测的地方。现在有一种新的工具可以帮助石化生产单位立即检测气体泄漏情况。这是第一次将红外热像仪用于快速简单地探测甲烷和其他可挥发性有机复合（voc） 气体的泄漏情况，他能够快速扫描大片区域甚至几公里长的管道,这种特制的红外热像仪能够实时生成气体泄漏的红外图像。泄漏的气体在屏幕上将显示为”黑色烟雾”,因而可以判断是否有挥发性气体存在。这种红外创新技术能够将（VOC）气体泄漏的物理性质进行转化。过去无法用肉眼看到的泄漏气体如今已清晰可视,并可以被记录至任何一台影像存储器内,可用于简单的存档，验证和发送电子邮件。使用红外热像进行检测,每小时可检测几百个目标,比有毒气体分析仪平均每天检测的目标还要多。

石油产品加工过程：
1. 炉罐容器液面，料位的检测。如焦炭塔物料界面高度的控制；HF储罐的液面检测等。
2. 管线的检测。工业炉管温度测试，管线结焦，沉积，堵赛，氧化剥皮的检测与诊断；保温效果，化学清洗效果的评定等。
3. 电器设备的检测和故障诊断。
4. 其他热处理工序的监测；密封油外泄的诊断。
5. 施工质量检查，装置技术标定，指导设备改造和检修。
a） 设施衬里防护层损伤程度的检测。如加热炉，反应器，除尘器，再生器以及炉内排气管等
b） 工业炉管温度的红外检测。如烟囱防火隔热层的损伤，热交换器的工作状况监控等
c） 炉罐容器液位检测。如油罐内空气层，油层，油水交界层的液位检测，罐底沉积物位置的标定及清除计划的制定。

    四级原油热交换器分配仓的检测等电力供应设备利用红外成像仪还可以非常便捷地为石化行业客户的所有电气设备、配电系统，包括高压接触器、熔断器盘、主电源断路器盘、接触器、以及所有的配电线、电动机、变压器等等，作红外热成像检查，以保证运行的电气设备不存在潜伏性的热隐患，有效的防止火灾的发生。应用可以大致在如下几方面
1. 各种电气装置：可发现接头松动或接触不良，不平衡负荷，过载，过热等隐患。这些隐患可能造成的潜在影响是产生电弧、短路、烧毁、起火，其平均修理费用昂贵，维修周期较长，对保障生产非常不利。
2. 变压器：可以发现的隐患有接头松动，套管过热，接触不良（抽头变换器），过载，三相负载不平衡，冷却管堵塞不畅。其影响为产生电弧、短路、烧毁、起火。重绕的高费用及长工期都非常不利于生产管理。 
3. 电动机、发电机：可以发现的隐患是轴承温度过高，不平衡负载，绕组短路或开路，碳刷、滑环和集流环发热，过载过热，冷却管路堵塞。其影响为有毛病的轴承可以引起铁芯或绕组圈的损坏，有毛病的碳刷，则可以损坏滑环和集流环，进而损坏绕组线圈。还可能引起驱动目标的损坏。 
    国内石化行业在红外成像领域的探索使用-中国石油化工集团公司1986年同时引进6台红外热像仪, 分别在茂名石化公司、长岭炼油厂、乌鲁木齐石化总厂、齐鲁石化公司、扬子石化公司等单位开始使用, 并在生产中产生了很大的经济效益。

在工程上成功应用的例子如下:
a） 四川化工总厂利用红外热像仪对大化肥装置热交换器进行设备诊断时, 测得南封头冷却水温差不正常, 推断热交换器列管泄露。在对离心压缩机进行检测发现, 密封油槽的液位超过标准值, 导致高压缸密封油的参比压力差为零, 诊断出浮环密封故障。
b） 南京炼油厂对铂重整装置冷壁反应器的外壁进行诊断, 结果为高温热敏区改变颜色是因为漆的质量有问题, 并非反应器内部衬里损坏。对合成氨装置二段转化炉管进行检测, 发现管道内衬有损坏, 并用喷淋水冷却过热点以维持生产, 这种诊断为准确决策提供了依据。
c） 兰州炼化总厂在确定催化裂化装置、铂重整和加氢装置检修方案时, 依据红外在线监测结果, 判定设备状态良好, 无须大修。唯加氢装置101反应筒体与下盖头接缝处有一处1000×400 的高温带, 据此确定检修重点, 打开后发现内衬损坏面积为800×200 , 龟甲网外漏, 大大缩短了检修周期。
d） 抚顺石化公司利用红外热像仪, 对本公司、石家庄炼油厂和大连石油七厂催化裂化反应器, 再生器和提升器做定期监测, 积累了大量的经验和丰富的数据。e） 另外, 辽化、天津石化公司、茂名石化公司、长岭炼油厂、镇海炼油厂、扬子石化公司、大庆石化总厂、乌鲁木齐石化总厂、克拉玛依炼油厂、金山石化公司、上海炼油厂、武汉石化总厂、广州石化总厂、燕山石化等单位都在红外检测方面作了大量的工作。
f） 截止目前为止, 中石化已经定期召开了四次红外检测技术交流会。