Wie werden Infrarot-Thermalkameras bei der Gaslecksuche eingesetzt?

In der petrochemischen Industrie, der Elektrizitätserzeugung, der Umweltüberwachung und anderen Bereichen stellt die Gasleckage eine erhebliche Gefahr dar, die die Produktionssicherheit und die Umwelt bedroht. Mit ihren einzigartigen technischen Vorteilen sind Infrarot-Thermografiekameras zum Kernwerkzeug für die Realisierung der "visualisierten" Gaslecksuche geworden.

Prinzip der Gaslecksuche

Gas und Infrarotstrahlung

Alle Objekte mit einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt emittieren Infrarotstrahlung, deren Intensität proportional zur Temperatur des Objekts ist. Daher emittieren Objekte bei verschiedenen Temperaturen Infrarotstrahlung unterschiedlicher Intensität.

Wenn ein Gas vorhanden ist, absorbieren, emittieren oder streuen seine Moleküle Infrarotstrahlung. Aufgrund von Unterschieden in der Molekülstruktur und den Schwingungsmodi absorbieren und emittieren verschiedene Gase Infrarotstrahlung bei bestimmten Wellenlängen.

Spektralanalyse und Gaserkennung

Bei der Gasdetektion nutzen Infrarot-Thermografiekameras die Spektralanalyse-Technologie, um die Infrarotstrahlungseigenschaften bestimmter Gase zu identifizieren. Jedes Gas hat ein einzigartiges Infrarot-Absorptions- und Emissionsspektrum, das von der Infrarot-Thermografiekamera erfasst und erkannt werden kann.

Wenn ein Gasleck auftritt, ändert sich die Lufttemperatur um den Leckpunkt herum, da das auslaufende Gas Wärme mit der Umgebung austauscht. Diese Temperaturänderung äußert sich als Infrarotstrahlung und wird vom Wärmebildgerät erfasst. Durch die Analyse der Temperaturverteilung und -änderungen im Infrarotbild können Gasleckstellen identifiziert und lokalisiert werden.

Infrarotabsorptionsmerkmale von Gasen

Polare Moleküle haben eine starke Infrarotabsorptionsfähigkeit und können mithilfe der Infrarotwärmebildgebung auf Lecks überprüft werden, wie z. B. CO₂, CH₄, SF₆ usw.
Die folgenden Gase absorbieren sehr wenig Infrarotstrahlung und können nicht durch Infrarotwärmebildgebung erkannt werden:

• Monoatomare Moleküle: Helium, Argon, Neon, Xenon usw.

• Nichtpolare zweiatomige Moleküle: Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff usw.

Hauptvorteile der Infrarotwärmebildgebung zur Gasleckerkennung

• Berührungslose Detektion
  Das berührungslose Detektionsverfahren der Infrarotwärmebildgebung vermeidet den direkten Kontakt mit Geräten oder Gasen. Insbesondere bei der Detektion von giftigen, schädlichen oder Hochtemperaturgasen verringert diese Methode die Betriebsrisiken erheblich. Gleichzeitig wird, da bei der Inspektion kein physischer Kontakt mit dem Gerät hergestellt wird, eine Beschädigung des Zielgeräts vermieden, was es für die Sicherheitsüberprüfung unter komplexen Arbeitsbedingungen geeignet macht.
  

• Langstreckenüberwachung
  Infrarot-Thermografiegeräte unterstützen die Fernbeobachtung und können ein breiteres Gebiet abdecken. Sie eignen sich besonders für Umgebungen, die für Personen schwer zugänglich sind, wie z. B. Hochlagen, Tiefbrunnen oder enge Räume. Inspektoren können Leckstellen aus einem sicheren Bereich schnell lokalisieren und so gefährliche Arbeiten minimieren.
  

• Weitbereichs-Schnellscanning
  Infrarot-Thermografiegeräte unterstützen die Echtzeit-Scanning über große Flächen. Die Effizienz ist im Vergleich zur herkömmlichen manuellen Lecksuche oder zur Prüfung mit Punktsensoren deutlich verbessert. Leckstellen werden in den Thermogrammen deutlich angezeigt, sodass Inspektoren in kurzer Zeit eine großflächige Störungsdiagnose durchführen, anomale Bereiche schnell lokalisieren und den Prüfzyklus verkürzen können.
  

• Visuelle Abbildung
  Infrarotabbildung kann das auslaufende Gas intuitiv in Form einer “Gaswolke” darstellen, sodass die Leckageposition und -umfang auf einen Blick ersichtlich sind. Die Prüfergebnisse verlassen sich nicht mehr auf empirische Beurteilung, sondern werden visuell durch Bilder dargestellt, was eine genaue Positionierung ermöglicht und die blinde Wartung reduziert.
  

• Mehrfach-Gas-Erkennungsfähigkeit
  Infrarot-Gasbildgeräte können mehrere Gase gleichzeitig erfassen und erfüllen flexibel die Anwendungsanforderungen in verschiedenen Szenarien. Mit dem Vorteil der "Mehrfachnutzung eines Geräts" erreichen sie nicht nur eine effiziente Überwachung, sondern helfen auch, die Auslastung der Ausrüstung und die Kapitalrendite zu erhöhen.
  

• Sichere und umweltfreundliche Detektion
  Der Detektionsprozess erfordert keine chemischen Reagenzien und erzeugt keine sekundäre Verschmutzung, ohne negative Auswirkungen auf die Gesundheit der Betreiber oder die Umwelt. Gleichzeitig hilft die schnelle Erkennung und Reduzierung von Gasleckagen, die Umweltbelastung zu mindern, was es zu einer grünen und umweltfreundlichen Detektionsmethode macht.

Häufige Anwendungsbereiche

Petrochemische Industrie

• VOC-Lecksuche
  Bei den Prozessen der Erdölraffination, Lagerung und Beförderung sowie der chemischen Produktion sind Lecks von flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) relativ häufig. Infrarot-Thermografiegeräte können diese unsichtbaren Gase intuitiv als dynamische Bilder ähnlich wie "Schwarzer Rauch" darstellen, sodass die Inspektoren von einer großen Entfernung aus schnell Gaslecks oder anormale Emissionen erkennen, die Emissionsquelle genau lokalisieren und die Effizienz der Lecksuche erheblich verbessern können.
  

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• Überwachung von brennbaren Gasleckagen
  Gase wie Flüssigerdgas (LNG), Flüssiggas (LPG) und Ethylen sind normalerweise farblos und geruchlos, was es mit traditionellen Methoden schwierig macht, sie rechtzeitig zu erkennen. Sobald diese Gase jedoch mit einer Zündquelle in Kontakt kommen, neigen sie stark dazu, Explosionen oder Brände zu verursachen. Infrarot-Thermografiekameras können die Leckage von Gasen visuell erfassen, indem sie die Unterschiede in der Infrarotstrahlung erfassen, die beim Gasausstoß entstehen. Dies hilft Unternehmen, potenzielle Risiken rechtzeitig zu erkennen, vorbeugende Maßnahmen im Voraus zu treffen und Unfälle zu vermeiden.
  

• Notfallüberwachung von Leckageunfällen
  Bei plötzlichen Leckageunfällen können Infrarot-Thermografiekameras schnell den Gasausbreitungspfad identifizieren und die Leckagequelle lokalisieren, was den Einsatzkräften kritische On-Site-Informationen liefert. Durch die Echtzeit-Visualüberwachung helfen sie Unternehmen, schnell Entsorgungspläne zu formulieren, die Reaktionszeit zu verkürzen und die Auswirkungsbreite des Unfalls zu reduzieren.

Elektroenergiebranche

• SF₆-Gasleckageerkennung
  SF₆ wird in Hochspannungs-Elektrogeräten weit verbreitet eingesetzt. Sobald eine Leckage auftritt, verschlechtert es nicht nur die Isolationsleistung der Geräte, sondern verursacht auch Umweltverschmutzung. Infrarot-Thermografiekameras können die charakteristischen Signale einer SF₆-Leckage empfindlich erfassen, was eine schnelle Fernerkennung und genaue Ortung ermöglicht und somit die Betriebs- und Wartungseffizienz von Energietechnik verbessert.
  

• Temperaturüberwachung von Elektrogeräten
  Neben der Gaserkennung können Infrarot-Thermografiekameras auch zur Temperaturüberwachung von Energietechnik verwendet werden. Durch berührungslose Detektion wird die Temperaturverteilung auf der Geräteoberfläche in Echtzeit erfasst, was es Betriebs- und Wartungspersonal ermöglicht, potenzielle Störungen wie Überhitzung, schlechte Kontaktierung oder anormale Belastung zeitnah zu erkennen und eine wichtige Grundlage für die Gerätegesundheitsverwaltung bietet.

Umweltüberwachungsbranche

• VOCs-Emissionserfassung
  Die Überwachung flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs) ist entscheidend für die Umweltüberwachung und das Emissionsmanagement von Unternehmen. Infrarot-Thermografiekameras wandeln unsichtbare Gase in sichtbare Bilder um, wodurch Lecks oder illegale Emissionen von VOCs direkt sichtbar gemacht werden können und Inspektoren die Verschmutzungsquellen schnell identifizieren können.
  

• Beweissammlung für die Umweltüberwachung
  Die traditionelle Umweltüberwachung stützt sich größtenteils auf empirische Beurteilung oder Nahbereichs - Probenahme vor Ort, was ineffizient ist und Sicherheitsrisiken birgt. Gas-Infrarot-Thermografiekameras können in Echtzeit von ferne Gasemissionsbilder aufzeichnen, wodurch relevante Stellen mit anschaulichen und zuverlässigen Daten versorgt werden. Dies verbessert die Effizienz und Transparenz der Überwachung.
  

• Notfallüberwachung bei plötzlichen Umweltincidents
  Bei plötzlichen Umweltincidents wie chemischen Lecks oder Gasdiffusion können Infrarot-Thermografiekameras schnell eingesetzt werden, um die Leckquellen zu lokalisieren und die Diffusionsmuster zu analysieren. Sie bieten kritische Datenstützung für die Notfallreaktion und spielen auch weiterhin bei der Umweltbewertung nach dem Vorfall eine Rolle.

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