紅外熱成像技術(shù)在供熱管道排查中的應(yīng)用探究

陳奉奇

摘 要 近年來，由于供熱管網(wǎng)破損、漏水導(dǎo)致供熱效果降低甚至中斷供熱的事故日益增多，供熱管網(wǎng)破損通常會造成數(shù)千乃至數(shù)萬噸熱水流失，同時還會影響周邊大片居民區(qū)的供熱，特別是在北方冬天，供熱管網(wǎng)的損壞將會嚴(yán)重影響居民的正常生活。傳統(tǒng)的管道漏點(diǎn)檢測，大都依靠經(jīng)驗(yàn)判斷，存在很大的隨意性，因此，需要一種能在運(yùn)行狀態(tài)下檢測管道漏點(diǎn)的科學(xué)的、客觀的方法。紅外熱成像技術(shù)在供熱管道排查中的應(yīng)用，為保障供熱提供了新的檢測手段。便攜式紅外熱像儀可對供熱管道泄漏點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域掃描，準(zhǔn)確、快速地對地下泄漏部位進(jìn)行定位，方便維修、減少能源損耗，確保冬季正常供暖。

關(guān)鍵詞 紅外熱成像技術(shù);供熱管道;漏點(diǎn)排查

1傳統(tǒng)的供熱管道漏點(diǎn)檢測方法

供熱管線一般鋪設(shè)在地下，受地面沉降和熱脹冷縮等因素影響，管道可能會發(fā)生破損導(dǎo)致熱水流失，直接影響供熱效果，并且造成大量的能源浪費(fèi)。根據(jù)相關(guān)部門對多家熱力公司的供熱管線和元部件的故障調(diào)查統(tǒng)計和原因分析，管網(wǎng)故障主要分為管道故障和元部件故障兩大類。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，管道故障約占56%，元部件故障約占37%，其他故障占7%。管道故障包括管道腐蝕泄露和焊縫開裂兩種情況，但腐蝕泄露占到管道故障的98%。管道上的元部件主要是閥門和補(bǔ)償器，閥門故障約占65%，補(bǔ)償器故障約占35%。閥門故障主要是法蘭泄露、閥門腐蝕、開關(guān)失嚴(yán)、關(guān)閉不嚴(yán)，而法蘭泄露、閥門腐蝕是閥門損壞的主要原因。

大部分供熱公司的管網(wǎng)巡檢維護(hù)人員目前采用的都是“看、摸、聽”的傳統(tǒng)方法，憑經(jīng)驗(yàn)、師傅帶，或者使用單一設(shè)備進(jìn)行檢測，如聽漏儀、測溫儀。檢測熱水管網(wǎng)使用的是壓力檢測，若壓力表顯示壓力下降，則說明有破損泄漏的發(fā)生。但是壓力檢測有其不可避免的局限性，即無法準(zhǔn)確定位泄漏點(diǎn)，只能針對一個片區(qū)進(jìn)行泄漏報警，對確定泄漏位置帶來了困難[1]。

2紅外熱成像技術(shù)的原理

物體表面溫度如果超過絕對零度，它們在分子運(yùn)動的過程中，都會出現(xiàn)熱 輻射的現(xiàn)象，即會輻射出電磁波。隨著溫度變化，電磁波的輻射強(qiáng)度與波長分布特性也隨之改變，波長介于0.75μm到1000μm間的電磁波稱為“紅外線”。因此我們就可以利用這個特征，通過紅外線檢測設(shè)備來對物體的熱輻射信號進(jìn)行搜集。由此可見，紅外熱成像技術(shù)就是通過紅外熱像儀來對物體熱輻射的紅外線的波段信號進(jìn)行采集處理，并且將相關(guān)的波段信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后通過設(shè)備儀器在顯示器中產(chǎn)生圖像信息和溫度值的一種技術(shù)。

紅外熱像技術(shù)利用紅外輻射原理，通過測定目標(biāo)物體表面的紅外輻射能，將被測物體表面的溫度分布轉(zhuǎn)換為形象直觀的熱圖像（灰度圖或偽彩色圖）。由于其具有非接觸式測溫，還可實(shí)時顯示物體表面溫度的二維分布和變化情況，又有穩(wěn)定、可靠、測溫迅速、分辨率高、直觀、不受電磁干擾及信息采集、存儲、處理和分析方便等特點(diǎn)，紅外熱像技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于材料和構(gòu)件的無損檢測、能源保護(hù)、設(shè)備狀態(tài)熱診斷、災(zāi)害防治等方面[2]。

3紅外熱成像技術(shù)在供熱管道排查中的應(yīng)用

3.1 紅外熱成像技術(shù)檢測直埋敷設(shè)管道的可行性分析

直埋供熱管道在輸送熱介質(zhì)時，會和周圍土壤進(jìn)行熱交換。若管道的熱量沒完全被土壤層吸收，在地表上方形成的溫度場會與沒有地下埋管時的不同;管道破損后形成的溫度場和管道完好時形成的溫度場也是不同的。基于此，利用紅外熱像儀對埋地供熱管道進(jìn)行漏點(diǎn)檢測，即根據(jù)檢測熱像圖的溫度場差異對比，來識別管道破損的供熱管道。

3.2 紅外熱成像技術(shù)在供熱管道排查中的應(yīng)用

一次管網(wǎng)中的蒸汽和高溫水溫度一般在120度以上，二次管網(wǎng)也在60度左右，一旦發(fā)生泄露，直接威脅人身和財產(chǎn)安全。紅外熱像儀作為一種新型檢測設(shè)備，對于地上架空敷設(shè)或管溝敷設(shè)管道，用紅外熱像儀直接拍攝，形成管道熱像圖，通過觀察整體溫度分布狀況，準(zhǔn)確、快速地對地下泄漏部位進(jìn)行定位，找出管道質(zhì)量較差或破損的地方，對其進(jìn)行維修改造。大大提高了設(shè)備維護(hù)效率，減少能源損耗、避免安全事故的發(fā)生，從而確保冬季正常供暖。

紅外熱成像技術(shù)在供熱管道排查中的應(yīng)用，可以有效減少供熱管道發(fā)生重大泄漏事故。以華電青島熱力公司為例，在岳海換熱站和大名路換熱站發(fā)生二級網(wǎng)泄漏事故后，管網(wǎng)巡檢維護(hù)人員依靠人工進(jìn)行排查，耗時兩天仍舊無法查出具體漏點(diǎn)，在使用紅外熱像儀檢測供熱管道漏點(diǎn)后，通過即拍即得的紅外熱圖，快速排查所有管線，僅用了半個多小時就迅速找到了具體漏點(diǎn)，當(dāng)天換熱站轄區(qū)即恢復(fù)正常供熱[3]。

3.3 紅外熱像儀在供熱管道排查中的優(yōu)點(diǎn)

在供熱管道運(yùn)行故障分析中，紅外熱像儀的優(yōu)點(diǎn)有：①準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)，同時反映故障的嚴(yán)重性。②非接觸、安全，檢測方式更加舒適。③直觀，利用圖像直觀地反映出發(fā)生異常的部位。④應(yīng)用范圍廣泛，既適用于局部區(qū)域，又適用于大片區(qū)域。⑤測溫速度快，效率高，對周圍環(huán)境無影響。⑥不會對供熱用戶造成影響，也不會影響生產(chǎn)過程。

4結(jié)束語

利用紅外熱像儀進(jìn)行測溫具有直觀、快速、全面和非接觸的優(yōu)點(diǎn)。對供熱管道進(jìn)行拍攝，得到熱像儀圖，分析形成的溫度場，根據(jù)檢測熱像圖與參考熱像圖的溫度場差異對比，來識別需要進(jìn)行保溫改善的供熱管道，對管網(wǎng)的保溫效果進(jìn)行評估，準(zhǔn)確找到泄漏點(diǎn)，大大提高了檢修效率，確保居民供熱質(zhì)量的提高，使紅外熱成像技術(shù)得到廣泛而良好的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 韓為明.熱力管網(wǎng)泄漏的紅外熱像檢測技術(shù)研究[D].天津：河北工業(yè)大學(xué)，2017.

[2] 李征.直埋供熱管道運(yùn)行監(jiān)測與泄漏檢測技術(shù)探討[J].區(qū)域供熱，2016，（5）：125-127，131.

[3] 王曉宇.紅外圖像分析關(guān)鍵技術(shù)研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2008.