李強(qiáng)

（中石油大連液化天然氣有限公司，遼寧 大連116000）

1 紅外熱成像技術(shù)介紹

1.1 紅外熱成像技術(shù)檢測(cè)原理

紅外熱成像技術(shù)可以把由物體所產(chǎn)生的紅外輻射用可見(jiàn)光的圖像的形式顯示出來(lái)，在一個(gè)平面上顯示物體的各個(gè)部分所產(chǎn)生的紅外輻射的強(qiáng)弱。紅外線(xiàn)檢測(cè)物體表面溫度分布的變化，熱流注入是均勻的，對(duì)無(wú)缺陷的物體，正面（受陽(yáng)光面）和背面（背陽(yáng)光面）的各自溫度場(chǎng)分布基本上是均勻的，如果檢測(cè)對(duì)象內(nèi)部存在缺陷，在缺陷處溫度分布將發(fā)生變化[1]。

此次檢測(cè)LNG 儲(chǔ)罐為例，罐內(nèi)存儲(chǔ)著溫度約為-160℃的液化天然氣，罐外為自然環(huán)境。內(nèi)罐壁為耐低溫鋼，外罐為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土（內(nèi)壁有碳鋼襯板），內(nèi)外罐壁之間環(huán)隙空間為保溫層。由于罐內(nèi)外存在著溫度差，當(dāng)保溫層缺失時(shí)，會(huì)存在明顯的熱傳遞現(xiàn)象。保溫效果差的區(qū)域，熱量傳遞速度較快，其表面溫度低，對(duì)外輻射的紅外線(xiàn)能量少，從拍攝的紅外熱圖像上表現(xiàn)為低溫區(qū)，保溫效果好的區(qū)域，熱量傳遞速度較慢，其表面溫度高，對(duì)外輻射的紅外線(xiàn)能量多，從拍攝的紅外熱圖像上表現(xiàn)為高溫區(qū)。

保溫層狀況的差異性形成罐壁表面的溫度分布差異。紅外熱成像儀就是通過(guò)獲取被拍攝儲(chǔ)罐罐壁表面的紅外輻射能量，繪畫(huà)出其溫度分布狀況，形成罐壁表面的具有溫度分布信息的紅外熱圖像照片。需要說(shuō)明的是紅外熱成像要求天氣狀態(tài)良好、能見(jiàn)度較高時(shí)進(jìn)行，如果條件允許, 盡量在夜間檢測(cè)以提高檢測(cè)準(zhǔn)確度[2]。為減少以上因素干擾，本次現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)后的數(shù)據(jù)分析主要參考的是外界條件基本相同的相鄰區(qū)域的相對(duì)溫差，減小環(huán)境影響。

1.2 紅外熱成像儀標(biāo)準(zhǔn)

本次檢測(cè)采用的紅外熱成像儀為美國(guó)進(jìn)口的FLIR 紅外熱成像儀T420，該儀器操作簡(jiǎn)單，成像質(zhì)量高，軟件處理功能強(qiáng)大。檢測(cè)依據(jù)參考CECS 204:2006《紅外熱成像法檢測(cè)建筑外墻飾面層粘貼缺陷技術(shù)規(guī)程》和JGJ/T 277-2012《紅外熱成像法檢測(cè)建筑外墻飾面粘結(jié)質(zhì)量技術(shù)規(guī)程》。

具體參數(shù)如下：

表1 紅外熱成像儀技術(shù)參數(shù)

1.3 紅外熱成像儀檢測(cè)方法

在儲(chǔ)罐外壁25 米以上的距離進(jìn)行儲(chǔ)罐外壁360 度熱成像掃描，以1#填充口為起點(diǎn)，按照填充口序號(hào)1-2-3-4-5～48 號(hào)的順序依次對(duì)每個(gè)填充口進(jìn)行拍照[3]（需有一人站在拍照的填充口處用標(biāo)尺根據(jù)熱成像儀上顯示的溫差位置標(biāo)示出每個(gè)填充口的下沉高度）。如圖所示：儲(chǔ)罐外壁周長(zhǎng)263 米，選取48 點(diǎn)拍照，可以覆蓋全部橫向區(qū)域。

圖1 紅外成像監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置示意圖

圖2 T-1202 儲(chǔ)罐珍珠巖填料口分布圖

2 紅外熱成像技術(shù)測(cè)算LNG 儲(chǔ)罐珍珠巖下沉高度

以LNG 儲(chǔ)罐T-1203 為例，由于儲(chǔ)罐珍珠巖不均勻下沉[4]，因此平均分為八個(gè)檢測(cè)區(qū)域，通過(guò)紅外熱成像檢測(cè)每個(gè)分布區(qū)域溫度最高值和最低值，根據(jù)溫度檢測(cè)結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量LNG 儲(chǔ)罐結(jié)霜最高點(diǎn)和最低點(diǎn)高度。再依據(jù)結(jié)霜高度的平均值，得出LNG 儲(chǔ)罐珍珠巖下沉平均高度。

圖3 紅外熱成像檢測(cè)LNG 儲(chǔ)罐溫度

圖4 LNG 儲(chǔ)罐珍珠巖下沉高度測(cè)量

通過(guò)以上數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算得出T-1202 儲(chǔ)罐珍珠巖平均下沉高度為6.7 米，某接收站三座LNG 儲(chǔ)罐珍珠巖下沉高度基本一致，為補(bǔ)填珍珠巖用量的計(jì)算提供重要依據(jù)。

3 LNG 儲(chǔ)罐補(bǔ)填珍珠巖用量的計(jì)算

根據(jù)LNG 儲(chǔ)罐珍珠巖下沉高度，分別計(jì)算①、②、③、④部分珍珠巖體積（如圖4 所示）。

圖5 補(bǔ)填珍珠巖區(qū)域分布圖

其中，①區(qū)域珍珠巖體積計(jì)算公式為：

②區(qū)域珍珠巖體積計(jì)算公式為：

③區(qū)域珍珠巖體積計(jì)算公式為：

④區(qū)域珍珠巖體積計(jì)算公式為：

根據(jù)計(jì)算公式和珍珠巖填充量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表得出單個(gè)LNG儲(chǔ)罐補(bǔ)填珍珠巖用量是2758.51m3，而實(shí)際填充量是2700m3左右，兩者相差無(wú)幾，因此借助紅外熱成像技術(shù)可以精確計(jì)算補(bǔ)填珍珠巖用量。

4 珍珠巖補(bǔ)填前后熱成像數(shù)據(jù)分析

根據(jù)補(bǔ)填前后熱成像效果圖可以明顯看出，補(bǔ)填后儲(chǔ)罐保冷性能明顯提高。從補(bǔ)填前后溫差分布圖中可以得到，補(bǔ)填前平均溫差為4.9℃，補(bǔ)填后平均溫差為1.19℃。補(bǔ)填后出現(xiàn)個(gè)別溫差較大也是由于儲(chǔ)罐壁上的青苔在珍珠巖在線(xiàn)補(bǔ)填完成后逐漸失去所需養(yǎng)分（水份）導(dǎo)致青苔開(kāi)始干化，干化后的青苔顏色呈黑色吸收熱量較多導(dǎo)致溫差偏大，屬于正?，F(xiàn)象，滿(mǎn)足補(bǔ)填要求。

表2 LNG 儲(chǔ)罐紅外熱成像檢測(cè)溫度及珍珠巖下沉高度統(tǒng)計(jì)表

表3 珍珠巖填充量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

圖6 珍珠巖補(bǔ)填前后熱成像效果對(duì)比圖

圖7 補(bǔ)填前后溫差分布圖

5 結(jié)論

本片論文主要介紹紅外熱成像技術(shù)，通過(guò)紅外熱成像技術(shù)在LNG 儲(chǔ)罐珍珠巖補(bǔ)填過(guò)程中的應(yīng)用與實(shí)踐，可以測(cè)算珍珠巖下沉高度，精確計(jì)算補(bǔ)填珍珠巖用量，檢測(cè)珍珠巖保冷層保冷效果。某接收站LNG 儲(chǔ)罐珍珠巖補(bǔ)填完畢后，儲(chǔ)罐外觀局部結(jié)霜現(xiàn)象逐漸消失，儲(chǔ)罐BOG 蒸發(fā)率測(cè)試合格[5]，降低儲(chǔ)罐運(yùn)行能耗，保證LNG 接收站安全平穩(wěn)運(yùn)行。