Методы обнаружения утечек промышленных газов

Выбор подходящего метода обнаружения утечки газа является критически важным в промышленной безопасности и управлении окружающей средой. Разные типы газов и уровни риска определяют стратегии обнаружения, начиная от химических реагентов и пузырьковых методов до PID и инфракрасной газовой визуализации. Каждый метод имеет свои уникальные применения и ограничения. Эта статья систематически представляет основные методы обнаружения утечки газа и их характеристики, предоставляя вам ясную ссылку, а также демонстрируя преимущества решений OGI компании Raythink в практических приложениях.

1. Классификация промышленных газов и соответствующие стратегии обнаружения

Перед выбором методов обнаружения утечки газа первоначальный вопрос заключается в уточнении «что обнаруживать» и «зачем это обнаруживать». Вместо того чтобы полагаться только на химические свойства, классификация газов на основе целей применения и рисковых аспектов предоставляет более практическую направленность и помогает подобрать подходящие методы обнаружения.

· Горючие газы (с фокусом на риски безопасности)
Основной риск от этих газов заключается в том, что утечки могут вызвать горение или взрывы, что делает их объектом внимания промышленного управления безопасностью. Типичные примеры включают метан (CH4) и этилен (C2H4).
Приоритет детекции: Быстрый отклик — предупреждения должны быть выведены до накопления газа.

· Токсичные или раздражающие газы (с фокусом на здоровье персонала)
Даже при следовых концентрациях эти газы представляют серьезную угрозу здоровью персонала. Общие примеры включают аммиак (NH3), сероводород (H2S) и промышленные газы, содержащие серу или азот.
Приоритет детекции: Раннее выявление и обеспечение безопасности персонала.

· Парниковые газы и специальные промышленные газы (с фокусом на экологическое соответствие)
Эти газы являются важными для воздействия на окружающую среду и соответствия нормативным требованиям, включая углекислый газ (CO2), гексафторид серы (SF6) и метан (CH4). Метан, как парниковый газ, включается в управление выбросами углерода, что иллюстрирует многосторонний характер газов.
Приоритет детекции: Мониторинг окружающей среды, управление соблюдением норм и долгосрочное управление выбросами.

2. Переосмысление «традиционных» и «современных» методов обнаружения утечек газа

При выборе методов обнаружения, помимо уточнения «что» и «почему», необходимо понять характеристики и подходящие сценарии применения различных подходов. Методы обнаружения утечек газа не просто классифицируются по историческому времени как «традиционные» и «современные», а скорее по методологии обнаружения, области охвата, эффективности и уровню реакции на случаи утечек.

· Традиционные методы обычно основаны на контактном или точечном обнаружении и сильно зависят от ручной операции — подходят для локальной проверки или маломасштабного осмотра в контролируемых условиях или сценариях с низким риском.

· Современные методы в основном используют бесконтактные, дальнемерные или визуализационные технологии, позволяющие быстро локализовать неизвестные источники утечек и обеспечивать охват области и систематическое управление — лучше подходят для высоких требований современных промышленных предприятий к эффективности и безопасности.

3. Традиционные методы обнаружения утечек газа

1) Метод химических реагентов

Метод химических реагентов обнаруживает утечки с помощью изменения цвета при реакции газа с определенными реагентами или использует проникающие красители, которые проникают в мелкие трещины, чтобы помочь определить, есть ли утечки. Этот метод основан на ручном нанесении или распылении реагентов, а обнаружение завершается путем визуального наблюдения за результатами реакции. Он имеет низкую стоимость и чувствителен к мельчайшим утечкам, что делает его подходящим для лабораторных или мелких ремонтных работ оборудования.

Однако время реакции длительное, эффективность обнаружения низкая, и результаты в значительной степени зависят от опыта оператора - этот метод не подходит для сложных промышленных сценариев или крупномасштабных осмотров.

2) Проверка на утечку с помощью пузырьков

При проведении пузырьковой проверки на утечку на трубы или места соединения наносится раствор для образования пузырьков, в результате чего выходящий газ образует видимые пузырьки в месте утечки, что помогает определить место утечки. Принцип прост и интуитивно понятен, а операция проста. Его преимущество заключается в низкой стоимости и отсутствии необходимости в сложном оборудовании, что делает его подходящим для низконапорных систем или локальных ремонтных работ.

Однако эффективность обнаружения низкая, так как она основана только на визуальном наблюдении, что делает ее склонной пропускать незначительные утечки или утечки в сложных условиях - не подходит для непрерывно работающих промышленных объектов.

3) Фотоионизационный детектор (PID)

PID (Фотоионизационный детектор) использует ультрафиолетовое излучение для ионизации молекул газа и измеряет концентрацию газа путем детектирования ионного тока. Он в основном используется для обнаружения низких концентраций ВОК и некоторых неорганических газов, обычно в виде легких портативных устройств. PID обладает высокой чувствительностью и быстрым откликом, подходит для полевых проверок и личной защиты.

Однако он обеспечивает только точечное обнаружение без возможности визуализации или определения места утечки - чаще используется для безопасности мониторинг или вспомогательное определение, а не для комплексных решений по обнаружению утечек.

4) Метод пламенной ионизации (FID)

FID (Пламенный ионизационный детектор) использует водородную пламя в качестве источника ионизации, что приводит к сгоранию органических веществ и образованию ионного тока. Он имеет чрезвычайно высокую чувствительность к углеводородным газам, причем уровень отклика прямо пропорционален количеству атомов углерода.

В то время как этот метод обеспечивает высокую точность обнаружения, он имеет ограничения при полевых проверках и рутинном обнаружении утечек из-за громоздкого оборудования, необходимости в водородных баллонах, сложной операции с рисками безопасности и разрушительного характера процессов обнаружения.

5) Электрохимический газовый датчик

Электрохимическое обнаружение позволяет непрерывно контролировать концентрацию определенных газов с помощью химических реакций между газами и внутренними электродами датчика, которые создают электрические сигналы. Он широко применяется в стационарных или портативных системах безопасности. Он имеет контролируемую стоимость и хорошие свойства селективности, что делает его подходящим для долгосрочного мониторинга.

Однако этот метод по своей сути представляет собой точечное определение концентрации, которое не позволяет визуализировать или точно определить местоположение утечек и имеет тенденцию к ложноположительным или пропущенным обнаружениям на открытом воздухе или в местах с сложными потоками воздуха.

4. Современные методы обнаружения утечек газа

1) Фурье-спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR)

Телемер для газов на основе FTIR получает характеристики поглощения газов с помощью интерференционного модуляции и спектрального анализа, что позволяет одновременно обнаруживать несколько компонентов газа с высоким разрешением и чувствительностью. Как правило, FTIR устанавливается в виде гироскопических платформ или в портативных системах, и подходит для промышленных сценариев с смешанными газами или с явными требованиями к анализу компонентов.

Однако высокая стоимость системы и задержки в обработке данных делают его не подходящим для мгновенного реагирования на быстрые утечки газов.

2) Настраиваемая диодно-лазерная абсорбционная спектроскопия (TDLAS)

Технология TDLAS обнаруживает газы на основе их характеристик поглощения на определенных лазерных длинах волн, обеспечивая исключительную чувствительность и селективность. Она обычно используется для дальнемерного измерения одиночных целевых газов, обеспечивая высокую точность обнаружения и быстрый отклик.

Этот метод не позволяет получать изображения — результаты обнаружения представлены в числовом виде и легко подвержены воздействию окружающей среды, что делает его более подходящим в качестве инструмента количественного мониторинга, а не устройства для визуализации утечек.

3) Технология акустического обнаружения

Акустическое обнаружение фиксирует аномальные сигналы звуковых волн, возникающие при выходе газа из мест утечки. По анализу изменений частоты или интенсивности определяются места утечки. Эта технология обычно используется для мониторинга трубопроводных систем. Оборудование для нее имеет относительно низкую стоимость, поэтому оно подходит для длинномерных трубопроводов.

Однако в промышленных средах с высоким уровнем шума эта технология легко подвержена помехам, имеет высокий риск ложных срабатываний и ограниченную приспособленность к сложным условиям.

4) Инфракрасное обнаружение газа (оптическая визуализация газа, OGI)

Инфракрасное обнаружение газа основано на различиях в характеристиках поглощения инфракрасного излучения различными газами. С помощью инфракрасных детекторов невидимые утечки газа преобразуются в интуитивно понятные визуальные изображения газовых облаков. Газы создают яркий контраст на фоне инфракрасного излучения фона, позволяя быстро определить место утечки, направление распространения и относительный масштаб.

Этот метод позволяет проводить дистанционные и крупномасштабные обследования без остановки производства, что делает его подходящим для сложных промышленных объектов и сценариев непрерывной работы. Для газов с инфракрасными поглощающими характеристиками, таких как углекислый газ, метан и гексафторид серы, инфракрасная газовая визуализация демонстрирует значительные преимущества в эффективности, визуализации и скорости реакции, что делает ее ключевой технологией в современных системах обнаружения утечек газа в промышленности.

5. Обзор сравнения методов обнаружения утечек газа

6. Raythink: Ведущие решения в области инфракрасного газоанализа

В передовой области газоанализа Raythink специализируется на глубоком применении инфракрасной технологии газового изображения, уделяя особое внимание спектральной настройке камер OGI и адаптации к различным сценариям. Мы предлагаем комплексные системы решения, объединяющие ручной осмотр, онлайн-мониторинг и управление платформой данных, удовлетворяя разнообразные требования различных отраслей для комплексного обнаружения утечек газа во всех сценариях.

1) Линейка камер OGI

Ручная камера RG600F OGI

Ручная камера RG600C OGI

Взрывозащищенная газовая камера с пантографом TE464G1

2) Архитектура системного решения

① Периодические ручные инспекции: Специалисты проводят периодические сканирования с помощью портативных камер OGI, обеспечивая полное охват и детальную идентификацию. Возможность визуализации OGI позволяет одному оператору за один день обследовать сотни компонентов, быстро выявляя потенциальные утечки.

② Онлайн - мониторинг в критических зонах: Размещайте двухспектральные газоанализирующие слежущие камеры с пантографом в высокорисковых зонах для круглосуточного автоматического сканирования по заданным маршрутам патрулирования. Это устраняет временные разрывы в ручных инспекциях, обеспечивая непрерывный мониторинг.

③ Единое управление платформой данных: Данные от всех портативных и онлайн - камер OGI собираются на единой платформе для визуального анализа, мониторинга тенденций и связки с тревогами, что поддерживает управление корпоративными активами и обоснованное принятие решений.

3) Типичные сценарии промышленного применения

① Нефтехимическая промышленность:,  В критических частях, таких как области хранения резервуаров, интерфейсы разгрузки, трубы и клапаны, решения Raythink сочетают ручные осмотры с онлайн-мониторингом для комплексного обнаружения утечек газа. Система может интегрировать датчики газа, температуры и влажности через шлюзы IoT, предоставляя данные в реальном времени, которые поддерживают детальный риск-менеджмент.

② Электроэнергетика: Для высоковольтного электрооборудования, котлов, установок по производству аммиака и газовых электростанций решения Raythink обеспечивают мониторинг в реальном времени утечек таких газов, как SF6, аммиак, диоксид серы, оксиды азота и другие. Высокое разрешение неохлаждаемых детекторов VOX позволяет проводить дистанционный, не нарушающий работу визуальный мониторинг, быстро определять точки утечки газа и количественно оценивать степень утечки.

③ Экологический мониторинг: Для борьбы с загрязнением воздуха и контроля выбросов предприятий решения Raythink охватывают загрязнители, включая ВОЛ, CO2 и токсичные газы. Оптические камеры для визуализации газов предоставляют интуитивно понятные визуальные данные, которые помогают регулирующим органам оценить соответствие выбросов нормам и принять меры по снижению загрязнения.

7. Заключение

Освоение различных методов обнаружения утечек газа помогает предприятиям научно выбирать технические решения, повышая безопасность и эффективность. Система OGI компании Raythink обеспечивает комплексную визуализацию утечек и контроль рисков с помощью высокочувствательного инфракрасного газового изображения, ручного и онлайн-мониторинга, а также интеллектуального управления данными. Для получения индивидуальных решений свяжитесь с Raythink для профессиональной консультации и технической поддержки.