上世紀(jì)開始，英國科學(xué)家就通過棱鏡分光的技術(shù)對(duì)紅外線進(jìn)行研究，紅外熱像的檢測隨之產(chǎn)生，并且已經(jīng)在軍事領(lǐng)域、電力領(lǐng)域、石油領(lǐng)域等行業(yè)中進(jìn)行應(yīng)用，尤其是非接觸式的測溫和遠(yuǎn)離被測的設(shè)備以及大面積的快速掃描等。采用紅外線熱成像技術(shù)對(duì)LNG管線等進(jìn)行泄漏檢測，對(duì)完善現(xiàn)有的檢測手段有著重大意義。

1 LNG泄漏特點(diǎn)及現(xiàn)有檢測手段

LNG(Liquefied Natural Gas)，即液化天然氣的英文縮寫。是通過在常壓下氣態(tài)的天然氣冷卻至-162℃得到的天然氣的液態(tài)形式。其泄漏后蒸發(fā)會(huì)形成大量的蒸汽云，遇到火源則會(huì)形成火災(zāi)或爆炸(濃度:5%~15%)。此外超低溫亦有可能對(duì)泄漏點(diǎn)附近的人或設(shè)備設(shè)施造成低溫凍傷或者冷脆危險(xiǎn)。

目前對(duì)LNG泄漏的檢測手段一般采用溫度、氣體濃度等手段。如全容式LNG儲(chǔ)罐，在罐壁和罐底安裝熱電偶，根據(jù)熱電偶所測溫度來判斷是否有泄漏發(fā)生。部分LNG管線法蘭處也設(shè)有類似的檢測設(shè)施。除此之外，還有通過可燃?xì)怏w檢測儀來監(jiān)測LNG泄漏后氣化產(chǎn)生的天然氣判斷泄漏的方法。

上述檢測方法存在檢測精度較低、無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)少量LNG泄漏的缺點(diǎn)。同時(shí)對(duì)法蘭、閥門以及管道連接處等易泄漏部位較難檢測，且對(duì)泄漏點(diǎn)定位難度較大。因此，針對(duì)LNG泄漏的檢測技術(shù)還有待提高。

2 紅外熱像技術(shù)在應(yīng)用過程中的原理

紅外線是一種電磁波，它在電磁波連續(xù)頻譜中的位置處于無線電波與可見光之間的區(qū)域，具有與無線電波和可見光一樣的本質(zhì)。自然界中一切溫度高于0°(-273℃)的物體，都輻射出紅外線，同時(shí)這種紅外線輻射都載有物體的特征信息。石化生產(chǎn)過程中，存在的許多碳?xì)浠衔餁怏w分子在中紅外區(qū)域(波長3~5μm)和遠(yuǎn)紅外區(qū)域(波長8~12μm)具有明顯的紅外熱輻射特征峰。對(duì)于紅外熱像的技術(shù)來說，主要是利用紅外熱輻射的原理，利用測取物體的表面紅外輻射的能量，使得被測物體的表面溫度向直觀熱像彩圖進(jìn)行轉(zhuǎn)化，繼而有助于非接觸式溫度的測試。這一方法的優(yōu)勢是抗干擾能力強(qiáng)、有著比較快的測溫速度和較高的靈敏度，目標(biāo)識(shí)別能力強(qiáng)，具有較高的度。

3 LNG系統(tǒng)中的應(yīng)用及泄漏檢測

在LNG系統(tǒng)中，LNG管線、法蘭以及管件連接處、BOG壓縮機(jī)、高低壓泵、LNG儲(chǔ)罐等均存在泄漏風(fēng)險(xiǎn)。如果對(duì)每一個(gè)泄漏點(diǎn)進(jìn)行逐一排查，工作量巨大且受到高度、保溫等的影響很難保證巡檢質(zhì)量。而使用紅外線熱成像技術(shù)則能夠很好的解決這些問題。

△圖1 LNG管線紅外線熱成像

圖1為某LNG管線紅外線熱像圖，從圖中可以很明顯看到有一低溫區(qū)域，而在宏觀檢查中并未發(fā)現(xiàn)問題。該熱成像說明該區(qū)域存在較大溫差，存在泄漏的可能性。

△圖2 LNG閥門填料紅外線熱成像

圖2為某LNG閥門填料處熱成像圖，從圖中可以看到填料處有一處輕微泄漏現(xiàn)象，這種泄漏程度用普通的檢測手段是難以發(fā)現(xiàn)的。

△圖3 LNG儲(chǔ)罐紅外線熱成像

圖3為某LNG儲(chǔ)罐熱成像圖，從圖中可看到儲(chǔ)罐上部存在明顯的低溫區(qū)域，經(jīng)判斷為填充保冷沉降導(dǎo)致。

4 關(guān)于檢測系統(tǒng)建議

實(shí)踐證明，通過紅外線熱成像技術(shù)在LNG系統(tǒng)中快速掃描，實(shí)時(shí)成像，定位準(zhǔn)確，既可局部檢測，也可區(qū)域檢測?？砂l(fā)現(xiàn)截止的泄漏點(diǎn)，彌補(bǔ)了常規(guī)檢測手段的不足。利用紅外線熱成像技術(shù)進(jìn)行泄漏檢測，能夠使用視頻圖像的方式進(jìn)行，便于連續(xù)觀察和快速定位泄漏位置。如將紅外線熱成像技術(shù)與計(jì)算機(jī)視覺分析技術(shù)相結(jié)合，采用人工智能手段，在LNG泄漏初期即能夠進(jìn)行自動(dòng)預(yù)警，則可避免災(zāi)害擴(kuò)大。