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红外热像仪在检查蒸汽系统中的应用

2021/10/8   点击:307

根据美国能源部(DOE)的估计,由美国制造商燃烧掉的所有燃料中,超过45%的燃料被用于产生蒸汽。“蒸汽可用于加热原料和处理半制成品。蒸汽除用于供热和发电之外,还是设备的一个动力源。但是蒸汽并不是免费的。每年通热像仪应用过锅炉产生蒸汽的费用大约为180亿美元(1997年的数字)。”

一般而言,蒸汽是传递热能的一种非常有效的方法,因为从水产生蒸汽所需的潜热相当大,并且蒸汽易于在加压管道中流动,能够以可控制的成本来输送能量。在蒸汽到达使用位置之后,它会把潜热释放给周围环境或过程,本身冷凝为水,必须返回到锅炉再转化为蒸汽。

有几种状况监视技术可用于对蒸汽系统进行监视,以确定蒸汽的利用效率。

红外(IR)热成像就是其中的一个技术,其中,技术人员使用热成像仪来捕获设备与结构表面温度的二维图像。

蒸汽系统的热图像可揭示系统部件的相对温度,因而指示出蒸汽系统部件的工作效率。

检查什么?

使用超声波和热量检查技术的组合,可显著提高对蒸汽系统内部问题的检测速度。检查所有凝汽阀和蒸汽输送管线,包括地下管线。另外对热交换器、锅炉和使用蒸汽的设备进行扫描。换言之,用热成像仪检查蒸汽系统的每个部分。

寻找什么?

凝汽阀是用于从系统中移除冷凝水和空气的阀门。检查过程中,通过热量检查和超声波检查来识别有问题的凝汽阀,看它们是出于故障而被打开还是被关闭。一般来说,如果热图像显示较高的进口温度和较低的出口温度(<212°F或100°C),则说明凝汽阀工作正常。

如果进口温度明显低于系统温度,则蒸汽未达到凝汽阀。查找上游存在的问题–关闭的阀门、管道堵塞等。如果进口和出口温度相同,则凝汽阀可能出于故障而被地打开,并且正在向冷凝管线中“吹扫蒸汽”。这种情况下,系统仍能运转,但具有明显的能量损失。如果进口和出口温度较低,则说明凝汽阀出于故障而关闭,冷凝液正在灌注凝汽阀和进口管线。在系统运行时,还要使用热成像仪进行扫描:蒸汽输送管线有无堵塞(包括关闭的阀门),地下管线有无泄漏,热交换器有无堵塞,锅炉(特别是其耐火材料和隔热层),使用蒸汽的设备有无异常,以及最近维修过的地方以确认是否维修有效。

设计一条定期检查路线,将设施内所有关键蒸汽系统部件包括在内,这样就可对所有凝汽阀门每年至少检查一次。较大或更为关键的凝汽阀应更频繁地进行检查,因为潜在的热损失较大。随时间的推移,这一过程可以帮您确定热点或相对的冷点状况是否正常,并帮您验证维修是否有效果。

什么情况表示“红色警报”?

蒸汽的温度非常高,并且通常在很高压力下输送,因此,应给予可带来安全危险的状况最高的维修优先级。许多情况下,要处理的其次重要问题是那些可影响生产能力的情况。

故障的潜在成本有多大?

蒸汽系统完全瘫痪的生产操作的成本,因行业的不同而所有差别。

大量使用蒸汽的行业包括化工、食品和饮料加工以及制药等。这些行业每小时的停产成本估计在700,000美元和1,100,000美元之间。

换个角度看,在一个压力为100psig的蒸汽系统中,如果一个中等大小的凝汽阀出于故障而打开,则每年将浪费掉大约3000美元。

报告提示:

在您的报告表格中留出用于安排跟踪检查的空间。可以简单地留出一个标有“后续温度图”的空间,或者简单地输入一个日期。对您的工作量进行计划,这样您可以在维修完成后迅速进行跟踪检查。一些热成像人员将每月的最后一个星期五用于完成此项工作。这不仅使您有机会对维修进行验证,而且还会与执行维修工作的人员建立良好的关系。更重要的是,您将有机会发现到底什么地方实际出现问题,甚至能亲眼看到已损坏的部件。这对于一名热成像人员的长期发展至关重要。

如果您的设施在三到五年内对凝汽阀没有进行过维修,则15%到30%的凝汽阀可能会出现问题。这样,如果在压力为100psig的系统中有60个中等大小的凝汽阀,则“流失”的热量损失每年可能会在27,000美元和54,000美元之间。

随后的行动

美国能源部有关凝汽阀性能评估的计划建议,将视觉、声音和温度测量作为用于检查凝汽阀的主要技术。根据他们的数据,每年使用红外技术对凝汽阀和相关设备进行一次基本检查,可能会将蒸汽损失降低50%到75%。

实现蒸汽管理计划的一个合理途径是基于安全、蒸汽/能量损失以及对生产和质量可能造成的影响,建立起一个维修优先顺序。

每当使用热成像仪发现问题时,请使用相关软件将结果记录在一个报告中,包括设备的一个热图像和数字图像。

这是报告您所发现的问题并提出维修建议的最佳方式。

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