红外热成像技术是一门把不可见的红外辐射能量转换成可视温度场图像，用不同颜色表示不同的温度的技术。从上世纪七十年代开始，经过几十年的发展，迅速地从军事领域延伸到民用领域。由于该技术突飞猛进地发展和普及，仪器成本大大降低，红外热成像仪已不再是“贵族”设备。红外热成像技术已经成为超声波、射线、涡流、磁粉和渗透检测五大常规无损检测之外使用最广的检测技术，其普及迅速也得益于以下特点：

• 非接触远距离遥感检测，不影响被测物体，使用安全
• 检测实时、便捷，可对被测物体逐一不漏地进行实时扫描成像
• 检测要求低，可检测运动、强磁、化学气氛和易腐蚀等环境中物体
• 检测结果客观、直观，二维红外热图像直观表现被测物每点的温度场

随着社会的发展，生产安全和生产流程优化的要求提高，对于重要的设备设施不再是采用“救火型”(Fire Fighting，简称FF)管理模式，逐渐引入了预防性检修(Preventive Maintenance，简称PM)，预防护和预维护检修(Preventive PredictiveMaintenance，简称PPM)，预测性维修(PredictiveMaintenance，简称PDM)最近国际上大公司开始采用主动式维护主动检修(Proactive Maintenance，简称PAM)。红外热像技术是从FF到PM、PPM、PDM和PAM的最有效的工具之一。近年来红外热成像技术越来越多地用于设备状态监测和故障诊断中，并取得了良好效果。无论是在美国还是在中国，在各行各业都利用红外热像仪进行热故障检查和热状态测量，主要包括设备预维护检测、故障诊断、无损探伤、节能检测、核电站安全检查、建筑物保温、结构缺陷检测和渗漏受潮检测等。主要应用领域包括电力、冶金、石化、建筑、锅炉压力容器的预维护和状态监测，以及研究和开发、质量控制和过程监控、医疗、公共安全监控及军事应用等。我国红外诊断技术的发展是从上世纪八十年代开始，第一批红外热像仪在电力、石化、冶金等工业部门作为安全生产的重要措施得以使用，从而使之发展较快。在特检和石化行业，中国科学院金属研究所与国家质量监督检验检疫总局等单位合作研制的国家“九五”科学仪器重点攻关项目“热弹性红外图像安全检测系统”通过了成果鉴定和科技部验收。到目前为止，红外热成像技术已经在国内许多特种设备监督检验单位和石化生产检测单位，开展了大量的检测并取得了丰硕的成果。

2.在特检和化工领域的应用

压力容器属于具有爆炸危险的特种承压设备，它担负着高温、高压、易燃、易爆、剧毒以及强腐蚀介质等诸多环境因素的作用。热弹压力容器普遍用于航天和国民经济的各部门。对于压力容器在工作状态下的实际应力分布情况以及早期预测潜在的缺陷，各种常规方法都无能为力，因此压力容器的安全监测、预防技术一直是国际上研究的热门。英美两国曾对热弹性效应进行过尝试性研究，但至今还局限于实验研究。无论是特检行业还是石化领域，温度控制与监测比比皆是：例如设备的磨损、疲劳、裂纹、破裂、变形、腐蚀、剥离、渗漏、堵塞、松动、熔融、绝缘老化、油质劣化、粘合污染、异常振动等，这些状态绝大多数都直接或间接与温度变化相关，这些温度变化有不少是不能使用常规的接触测温方法监测的，而采用红外热成像检测技术，则可使问题迎刃而解。石化工业是开展红外诊断技术工作比较广泛的工业系统，石化总公司从20世纪70年代组织实施无损检测，到80年代开展设备状态监测，建立了以总公司、公司或总厂以及分厂的三级状态监测机构，实行分级管理，并首先建立了回转机械诊断的一级机构。到上世纪90年代以来逐步开展了红外诊断技术开发研究工作，如对电气设备、催化裂化装置衬里损伤和工业炉窑的故障诊断等；从最初测定厂内热损失为始，其应用红外检测的范围不断扩大，从红外检测发展到红外诊断，从简易诊断上升为精密诊断、趋势分析和寿命预测。不少单位都取得了实效，其中比较突出的有四川化工总厂、抚顺石化公司、长岭炼油厂、辽阳石化公司、扬子石化公司、大庆油田、福建炼化、齐鲁石化、天津石化等。原化工部还建立红外热成像测温技术中心，成立了包括红外热成像技术在内的状态监测与故障诊断专业组，制定了用红外热像仪对生产设备进行有计划、有步骤地定时、定点检测，对于重要、关键设备，设立精密检测点，建立设备检测档案，以便在设备发生故障时做出正确的判断和进行劣化趋势分析。

3.应用案例分析

在石化特检企业，通常由于生产需要，会有非常多的管路，如蒸汽、热水、各种工业溶液，其上通常覆盖各种保温材料，以确保其节能的要求，而由于这些管路通常架设在厂房上部或室外，没有任何维护措施，随着时间的推移，可能保温层甚至其管壁有破损或变薄的情形发生，通过红外热像仪，可以非常容易发现热点区域，从而采取措施，减少能量的浪费和保证正确的工艺温度。同时可以了解到保温层的破损状态，从而精确地计算出所需要的人力、物力，从而大大地缩短维修的工作量和时间。由于在生产中通常会涉及大量的化学反应，特别在各类反应炉中，还伴随着一定的温度，产生有不同程度的腐蚀，特别在一些阀门、板式热交换器、端盖衬里等，在前期表现为简单的渗漏，肉眼往往无法发现，通过红外热像仪则可以通过细微的温度变化作判断，从而避免对环境及人员造成伤害。

工厂内也会有许多种类的储液设备，其一般会通过一个液位传感器进行物料的控制，有时液位传感器会失灵，进而常常会导致溢流或者断流，使得生产中断停滞。这也可以通过红外热像仪进行探测，由于物料和这些存储设备为不同材料，其热容量不同，在红外热像图片上可以清楚地反映其液位，这有时也是一种检测液位的简单方法，避免了许多潜在的危险。

对于液化天然气、液化石油气、液化乙烯的泄漏来说，其无色无味，往往需要特殊的仪器才能探测到，如不能及时进行处理可能会发生火灾、爆炸等事故，但使用气体传感器来探测气体往往只能进行定点探测，而热像仪可以进行大面积的探测，这是根据气体排出时在外界所产生的环境温度变化来探测气体的泄漏，当液化气体流出时周围出现温度异常现象，用热像仪观察就能判断出气体泄漏的位置和规模。

石化企业有如此多的设备，特别是大多数设备往往会处于高温、高压、腐蚀、氧化的恶劣工况下，具有工作周期长，维修时间短的特点，特别是往往一旦运行就会长时间不间断，通常需要同时掌握所有这些设备的运行状态，才能够根据实际情况排出一个检修的计划，采用红外热像技术可以清晰地、直观的、全面地发现被测对象的破损情况，有破损的地方往往会形成一个比较明显的温度异常区域。

通过红外热像仪设备，可以清楚地了解热点的分布、大小及其具体情况，甚至可以根据这些设备过去的状态档案了解到问题的原因及严重性，并且及时采取行动最大限度地延长设备的使用寿命。这是一个动态的检修过程，可以根据设备的不同使用状况，制订出最经济的维修时间表。另一方面，红外热图像能够全面地反映被测区域的温度分布，找出保温薄弱环节，同时对被测物的保温性能进行综合性定量评估，管道的所有部位的保温情况通过红外热图像直观地表现出来。

适用机型

1．对裂解分馏塔底积焦的检测：裂解分馏塔底积焦是影响尤里卡装置长周期运行的关键。采用热像仪测量塔底积焦时外壁热像特征可判定塔内各处积焦程度，并根据结果指导工艺操调、确定最佳运行方案。实践表明，该检测方法与工艺结合后，裂解分馏的运行周期由原来的平均30天延长至268天，获得了明显的经济效益。

2．评估醋酸乙醛装置衬里损坏状况：石化设备中，醋酸乙醛装置的关键设备（催化再生器、反应器和除沫器等）内部有多层衬里材料。利用热像仪检测其外壁温度场，再结合传热学理论计算其内部保温层厚度，可了解装置运行情况下的衬里损伤程度，从而为制定检修方案提供参考。

3．检测裂解炉炉管局部“热斑”：裂解炉是乙烯生产的心脏，炉管内结焦形成炉管热斑将严重影响其使用寿命。利用红外热像仪能过窥视孔对炉内炉管测试，可得到热斑的热像特征，为维修炉管的实施方法。

4．对催化裂化装置的检测：催化裂化装置是煤油厂中的重要装置。它的核心装置（催化再生器和沉降器）在生产运行中衬里状况的好坏直接关系着筒壁的安全，因此需随时进行检测和诊断。用热像仪对它们进行定期的壁温检测，分析衬里状况和可能发生的故障部位及程度大小、发展趋势，为检修提供依据。

5．对热力管线外壁温度的测量：蒸气热力管线在炼油厂纵横交错，分布繁多，管线外壁保温层材料在生产过程中会逐渐破损、掉落，管线外壁温度随时升高，造成大量热损失。应用热像仪对热力管线进行管线外壁温度扫描测量，根据测得的数据，计算热力管线的外壁热损失情况，并采取措施。

总之采用红外热像仪对石油石化行业生产设备的运行状态进行实时监测与早期故障诊断是保障安全生产的主要手段之一。采用在线式红外热成像测温仪，对以上部位进行实时监测，通过传输网络将图像温度数据实时上传至指挥中心，在后台监控软件上进行分析预警。

系统架构

系统由监控前端、传输网络、监控后台组成（供电遵循就近原则）；若有需要，可与报警广播、消防等系统实现联动。系统基于UDP协议，通过千兆以太网互联，搭建一套CS架构系统，稳定，易于扩展。

系统示意图

监控前端

1. 采用640×480高像素红外相机，配合定制的5mm—35mm专用测温镜头，视场角视场角最大可达到95°×78°，监测距离最远可达30m；
2. 精确的测温算法，测温精度±2℃或者±2%，全屏测温，一致性高；
3. 风冷防爆罩，让设备在80℃的高温下也能正常工作；
4. 多屏分析软件，多幅画面同时显示，同时进行测温分析，温度预警；
5. 千兆网口标准，50HZ的高帧率，实时检测出每一个高温异常点，杜绝隐患。

后台监控界面

配备多分屏监测软件，实时监测显示各个部位的最高温，最低温，可设置报警阈值，存储温度数据。

热成像防火报警监控系统系统说明

（1）准确的温度监控

本系统的核心是对传输管道温度进行监控，如何获取准确温度成为核心，在红外热像领域，影响准确测温的因素多种多样，针对本系统的应用对象来说，采用独有的处理技术，以补偿不同介质对接收的红外辐射的影响，以便准确测温，防止误报警。

（2）全天候实时监控

采用先进设备同步面采集温度，成像清晰，能24小时全天候实时监测。根据环境采用保护罩，防止腐蚀、灰尘，有效保护设备本身的正常运作。

（3）适合高炉的智能报警
热成像前端测温单元，根据炉体的面积设置，并安装仓库上部马道围墙上，热像仪按一定的角度均匀地分布，消除热成像监测盲区。在炉皮温度升高，可以全景的监测，主动报警。

（4）智能分析方法
监控系统基于温度阈值和热图像特征的智能分析方法，可以发现热斑，并且及时的捕捉到。
       （5）专业分析软件

本系统配备专业的分析软件，功能强大。能够采用点、线、面和各种区域的形式分析图像，查找问题点。可以存储温度数据，便于以后进行分析。

适用机型