Termokamery mohou efektivně sloužit k detekci (vizualizaci) úniků nebezpečných plynů pro životní prostředí . Některé plyny, které používají v průmyslu, poškozují životní prostředí a jejich úniky navíc společnosti stojí značné částky. V průběhu času byly vyvinuty speciální termokamery k detekci výskytu (úniku) mnoha plynů včetně SF6, což je plyn, který je 24 000krát více nebezpečným pro životní prostředí než CO2 .
Emise unikajících plynů přidávají do celosvětového růstu globálního oteplování a stojí průmysl miliardy dolarů na regulačních pokutách a škodách a představují smrtelné riziko jak pro lidi, kteří v okolí místa unikají, tak také pro ty, kteří žijí v blízkosti poškozených zařízení. Detekce plynů prostřednictvím termokamery umožňuje zachycení úniku desítek těkavých organických sloučenin, včetně velmi nebezpečného skleníkového plynu hexafluoridu síry (SF6), což efektivně přispívá k lepšímu životnímu prostředí .
Zkušenosti ukazují, že až k 84 procentům netěsností dochází méně než v jednom procentu případů. To znamená, že až 99 procent nákladných a časově náročných kontrol pouze potvrdí správnou funkčnost systému.
Termokamery pro detekci úniků plynů
Dřívější metody detekce plynu vyžadovaly blízký kontakt s využitím „čichových“ technologií a sond. Omezení těchto metod spočívá v tom, že jsou časově náročné a vykazují riziko nedetekovaného úniku plynu. Pracovní inspekce mohou vystavit neviditelné a potenciálně škodlivé chemikálie a znemožňují kontrolu při větru a dalších výkyvech počasí, které mohou způsobit nepřesné měření. Starší metody také mohou poskytovat informace o identifikovaných testovacích bodech pouze bez blízkosti.
Termovizní kamery (termokamery) pro detekci plynu jsou infračervené kamery, které jsou schopné vizualizovat plyn na fyzikálním principu. Termokamera poskytuje úplný obraz snímané oblasti. Netěsnosti, kterými dochází k úniku se v obraze jako „kouř“, viditelný v hledáčku nebo na LCD displeji. Obraz je zobrazen v reálném čase a pro snadnou archivaci je také uložen na paměťové médium termokamery.
Termokamera pro detekci plynů je rychlý, bezdotykový měřící nástroj, který lze použít iv těžko dostupných místech. Termokamera může detekovat malé úniky vzdálených několik metrů, stejně jako velké úniky vzdálených několik metrů .
V současné době je nejčastější nasazení MWIR termokamer, byť je v některých případech možné nasazovat i LWIR modely . MWIR termokamera pro detekci plynů má odezvu detektoru 3-5 μm, ten je dále spektrálně přizpůsoben přibližně na 3,3 μm pomocí chlazeného filtru. Toto je základní vlastnost, která umožňuje kameře detekci plynů, které se běžně vyskytují v petrochemickém průmyslu. Termoamera může detekovat mnoho plynů, ale nejčastěji je používána pro kontrolu úniku těchto plynů:
Benzen, Butan, Ethan, Etylbenzen, Etylen, Heptan, Hexan, Izopren, MEK, Metan, Metanol, MIBK, Oktan, Pentan, 1-pentan, Propan, Propylen, Toluen, Xylen
Fyzikální princip
Pokud je kamera nasměrována na scénu bez úniku plynu, objekty v zorném poli budou vyzařovat a odrážet infračervené záření objektivu a filtru kamer. Filtr umožňuje vstup do detektoru pouze některým vlnovým délkám záření, ze kterých pak kamera generuje nekompenzovaný obraz radiační intenzity. Pokud se mezi objektem a kamerou vyskytuje nějaký plyn, bude pohlcovat záření v rozsahu pásma propustnosti filtru a množství záření, procházející plynem, které dopadne na detektor tak bude nižší
Aby byl oblak plynu viditelný ve vztahu k pozadí, musí být zářivý kontrast mezi oblakem a pozadím. To znamená, že množství záření opouštějícího oblak nesmí být stejné, jako množství záření, které do něj vstupuje.
Ve skutečnosti je množství záření odrážející se od molekul v oblaku plynu velmi malé a může být ignorováno. Klíč k viditelnosti plynu je rozdílnost jeho teploty oproti teplotě pozadí.
Příklady nasazení
Rafinerie Ropné
Typická rafinerie se skládá ze dvou typů procesů, separace a konverze. Separační procesy dělí ropu na užitečnou frakci, která je prodávána jako palivo nebo je připravena pro další zpracování. Procesy konverze modifikují molekuly tak, aby výsledné produkty měly vhodné vlastnosti směsí do horkých paliv.
Petrochemie
Jedná se o průmysl, který vyrábí uhlovodíkové látky s použitím základních surovin z procesů rafinace ropy buď vyžaduje nebo další separace, která není běžně prováděna na ropné rafinérii. Většina chemikálií používaných nebo používaných v těchto odvětvích je dobře viditelná prostřednictvím MWIR detekční.
Chemická výroba
Zahrnuje výrobu anorganických chemikálií ze základních surovin. Často se jedná o kontinuální procesy, kdy je vyžadována vysoká čistota výsledných produktů. MWIR detekční kamera dobře reaguje na některé chemické látky vyráběné v tomto odvětví průmyslu.
Výroba elektřiny
Plynem poháněné stanice pro výrobu elektrické energie často využívají zemní plyn jako palivo. MWIR termokamera je proto velmi vhodná pro detekci úniků v tomto odvětví.
Zemní plyn – výroba, skladování, přeprava a distribuce zemního plynu
Zemní plyn je tvořen převážně metanem a ethanem, přičemž oba plyny jsou dobře rozpoznatelné MWIR kamerou. Plyn je možné zjistit od jeho výroby přímo přes distribuční síť až ke konečnému spotřebiteli.
Poskytovatelé služeb
Stále více společností vyhledává služby pro zajištění netěsnosti a opravy (LDAR). V současné době poskytovatelů služeb LDAR, kteří donedávna využívali metody pro detekci plynu bez vizualizace, postupně přecházely na detekce plynu s pomocí detekční kamery, z důvodu zřejmého dramatického zlepšení v produktivitě a spolehlivosti.
Regulační
Vynucování statutárních nařízení vládními agenturami, spíše než potřebami průmyslu, je v mnoha zemích běžné. Kamera detekující plyn umožňuje těmto agenturám monitorovat průmysl a ověřovat tak dodržování předpisů, stejně jako vypracovávat audity o snahách v oblasti redukce emisí.
Energetika
Velké množství používaných zařízení při distribuci vysokého napětí elektrické energie využívá jako izolační plyn hexafluorid síry (SF6). Toto zařízení umožňuje být kompaktnější a chráněné od prvků uvnitř rozvodny. LWIR detekční kamera je na SF6 extrémně citlivá.
Nejčastější místa úniku
Kamera může být v petrochemickém průmyslu využívat k vyhledávání unikajícího z mnoha různých zdrojů. Nejběžnější cesta úniku ale jsou:
- Příruby
- Uzávěry
- Spojky
- Otvory
- Odtokové potrubí
- Uzavírací ventily
- Strojní zařízení
- Těsnění čerpadel
- Průchodí ventily
- Přípoje přístrojů
Specifická aplikace – detekce plynu SF6
Plyn SF6 je často používán v elektroenergetickém průmyslu jako vysoce izolační plyn na rozvaděčích napětí a transformátorů. Je to silný skleníkový plyn s “potenciálem globálního oteplování” (= GWP) o hodnotě 23 900 a atmosférické životnosti 3200 let.
GWP účinný kg fakt, že uvolnění 1 SF6 do atmosféry má dopad jako uvolnění 23 900 kg (tedy 23,9 tuny) CO2. Z pohledu ztráty celé společnosti znamená, že je třeba dokoupit 1 tunu SF6 za rok na doplnění, protože přes netěsnosti stejné množství za rok jediné. Pro srovnání, aby došlo ke vzniku stejného množství CO2, bylo by třeba řídit vozidlo na vzdálenost přesahující 239 milionů km.
Statistiky uvádějí, že společnost, která snižuje emise SF6 do atmosféry pomocí termokamery, lokalizuje a opravuje netěsnosti, zlepšuje životní prostředí stejně, jako kdyby došlo k vyřazení 11 950 průměrných automobilů mimo provoz.
Únikových míst, nalezených na elektrických rozvodných zařízeních, je však méně než v procesních odvětvích. K netěsnosti může obvykle dojít špatnou instalací, poruchou během plánované údržby nebo narušením těsnících dílů v důsledku čistého užívání.
