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过程检测和安装红外热成像

日期:2016-05-10 21:47:54

常见的检查部位

  • 耐火隔热材料
  • 液罐和容器
  • 蒸汽系统/凝气阀
  • 管道和阀门
  • 加热器/熔炉
  • 生产设备
  • 塑料行业(成型)
  • 造纸(滚筒、搬运设备,等)
  • 金属铸造厂
  • 锅炉和反应器
  • 研发

温度热斑或偏差的典型原因

  • 由于管道磨损而损坏结构
  • 异常热流/热梯度
  • 气体或蒸汽漏泄

石油化工 - 造纸 - 喷射注塑 - 食品加工 - 玻璃制造

石油化工

石油化工

 石化精炼过程对能源及其敏感,需要严格进行热监测,以确定每一过程的安全和热效率。利用能够进行高温测量的红外设备检查此类热过程可快速、准确地诊断故障,并为精炼厂节省大量损害相关的费用。利用红外照相机液罐页面、冷凝器散热片诊断、窑炉维护、耐热材料损耗管理,以及电气和机械维护,可提高生产力,增加利润。

过程监测

熔炉检查 - 红外照相机 便于检查熔炉内加热管是否发生积碳。这种现象也称为"炼焦",利用合适的高性能红外设备很容易检测到,因为积碳区域呈现的温度高于加热管表面的其它区域。这说明焦炭妨碍产品均匀吸收加热管的热量。焦炭的其它影响包括熔炉燃烧速度更快,以及缩短加热管寿命。这就使维护人员有更大的积极性定期进行红外扫描,防止积碳。

冷凝管检查 ——精炼厂的冷凝管会偶尔堵塞,明显影响产量,对精炼厂的有效运营造成不利影响。此类冷凝管的热图像可显示出被堵塞的管道部分,提醒维护人员解决问题,避免更严重的后果。

预防性维护

高温压力管线 ——高温压力管线在石化厂的应用非常广泛。经过一定的时间周期后,由于介质腐蚀、焊接缺陷或应力引起的断裂以及材料恶化等原因,会偶尔发生漏泄和意外事故。为了确保管线的安全工作,了解管道壁的完整性信息并只更换严重损坏的管道是非常必要的。由于 红外热成像 采用非接触式,快捷、无害且易于实施,所以非常适合观察高温压力管线中由于管壁缺陷引起的热流断续现象。

热电偶验证 ——红外设备还能够以非接触方式检验热电偶的温度测量结果。热电偶被安装在炉内的几个点,以准确测量管道温度,但是当热电偶周围发生积碳时,要么需要拆卸要么提供的数据不准确。红外扫描可快速检验热点楼提供的炉内管道温度的准确度。这样可确保生产出高质量产品。

造纸

 造纸是个竞争性行业,降低运营成本和提高利润是个永恒的挑战。基于脱水到排污、挤压成型和热应用的造纸过程中,有几个环节可提供温度特征。利用红外设备,对此类设备进行传统的预测性维护,监测每一阶段以及防止电气和机械故障,能够生产出高质量的产品,将费用降至最低。

过程监测

干燥阶段 ——造纸过程中最困难的阶段之一是干燥阶段,红外热成像提供了监测该阶段的卓越方式。纸筒远端的低温条纹是蒸发冷却造成的。这对应于干燥不均匀造成的湿气变化。为修正这一问题,干燥过程中所做的变化可立即体现在生产的所有阶段。

纸上的潮湿条纹 ——为了保持纸张平整,采用高压喷水。偶尔会将喷射模式传递到纸张上,利用红外成像可检测到这种现象。这种现象会造成干燥机部分的故障,例如干燥网过早磨损。此外,具有湿条痕的纸张对随后印染和印刷过程的质量和性能存在不利影响。所以,红外照相机对于查找和消除此类缺陷的原因非常有用,避免进一步恶化。

预防性维护

蒸汽漏泄 ——对造纸机进行红外检查时,可检测干燥部袋区通风系统的蒸汽盘管漏泄。此类漏泄会导致造纸机发生频繁断纸,对生产造成不利影响。仅仅通过一次红外扫描,不仅避免了将来的麻烦,而且产量的增加为造纸厂带来了数千美金的收益。

电气 ——和其他工厂一样,造纸厂也会因为电气故障而发生停工,例如母线汇流条、线路连接、开关装置、变压器、短路器和配电盘。利用红外设备,很容易提前发现这些故障,并在发生停工之前将其修复。

机械 ——对机械系统定期进行红外检查,例如马达绕组、滚筒轴承和变速箱,可在检测到异常"热斑"时定制维护计划。

喷射注塑

无论是监测制造过程还是传统的预测性维护,红外照相机都非常适合于塑料制造行业。制造过程的本质还是温度。当接近成型的塑料部件从模具中出来时,获得其热图像可用于诊断质量问题,减少废品,同时提高生产力和利润。受国际竞争环境的影响,塑料厂都极力寻求任何能够提高利润的途径。 红外照相机 可帮助制造过程实现更高水平的生产力.

过程监测

型芯和型腔 ——监测型芯和型腔的温度曲线可预测过程故障。型芯的红外图像可用于确定温度是否太高。型芯之间超过 20 °F 大温差通常意味着系统不稳定。*

冷却通道 ——错误时间、错误位置的错误热交换会造成短射、拉毛、银纹、粘卡、剪切、材料劣化和变脆。多次修改模具会造成冷却通道连接不合适。当塑料件从模具出来时,比较其热图像可用于确定冷却通道是否连接正确,以及传导的热量是否正确。

预防性维护

加热带 ——进料口不得超过规定的温度,否则将发生堵塞。利用红外照相机,很容易监测进料口附近加热带的温度。

干燥机 —— 干燥系统用于除去加料斗中的湿气,必须对其温度进行监测。红外图像分析是确保干燥过程工作正常的快捷方法。

电气 ——对电动马达和连接进行热扫描,可防止过早损坏及代价昂贵的停工。

食品加工

食品加工是热成像的直接应用。对于工作繁忙的消费者来说,预蒸煮肉变得越来越流行。米、糕点和快餐全部需要精密的烘烤程序。在此类应用或许多类似应用中,必须精密蒸煮或烘烤大量食品。

 

安全、品质和经济性竞争

过程工厂是面临来自于安全、产品质量和经济性方面的竞争。安全性需要食品的所有部分维持在门限温度之上,经理规定的时间,以灭杀危险的细菌。然而,如果温度太高或者超过时间周期,产品就会变得干燥、过火——产品质量不合格。生产经济性要求生产线快速移动,以达到大产量,并且烘烤炉工作在最低温度,以节省能源费用。一次安全性事故就可能使经济性荡然无存,是日常的经济性毫无意义,为整个企业带来更严重的后果。同理,在当今竞争激烈的市场中,产品质量方面的微小失误就会使多年的努力付诸流水。

影响产品温度的因素

热成像提 供了安全、经济地获得高品质产品的测量能力。利用热成像可持续监测产品本身的温度。精密的烘烤炉和传送带控制非常宝贵,但最关键的还是产品温度。产品温度会受以下参数的影响而变化很大:

  1. 炉温;
  2. 传送带速度;
  3. 产品量;
  4. 产品构成;
  5. 启动条件;
  6. 产品分离或布置。

产品温度分布

当产品从烘烤炉出来时,其表面温度存在一定范围或分布。这种温度分布受以上各种因素的影响。之前用单个温度计测量温度的人可能会对热图像上显示的温度变动感到惊奇。热图像相当于数千支放在产品表面的温度计阵列,他们的测量结果按照图像格式组合在一起。温度分布(非产品的单点温度)能够观潮到常见的烘烤现象,例如烤焦的饼干边沿、中心的半液体状态。由于安全、质量和经济性适用于产品的所有部分,所以测量整个产品是非常重要的。

 

测得温度分布之后,即可对过程进行管理和优化。如果温度分布太宽,或许可以稍微降低传送带速度,使产品的所有部位都达到相应的温度。相反,如果温度分布太窄,则可以稍微提高传送带速度,同时维持产品安全和品质。

图1所示为刚从烤箱中拿出来的巧克力饼干的一系列热图像。图1中的左上方所示为托盘中的饼干。右侧的彩条表示图像颜色的温度(华氏度)。右上方所示为从背景托盘中析取出的产品图像。左下方的图像为饼干温度的 3D 图像。右下方的图形为饼干的温度分布,不含背景。(分析和处理由 Cardiowave, Inc. 提供。)

图 2 和 3 所示为从微波炉中拿出的培根片在两个不同时间的热图像。图 2 至图 3 的温度变化非常明显,是冷却造成的。

 

热成像在食品加工领域的应用

热成像技术以其基本形式提供了对表面温度的准确测量。这非常适合于测量诸如马铃薯片或培根片之类的产品,因为这些产品比较薄。经过辐射校准后,红外照相机效果很好,无需更多的处理。

 

对于基片较厚的产品,表面温度可作为描述产品热特性的数学模型的输入。利用此类模型,可将容积热特性和统计分析扩展至更多的产品。加上足够的后期处理能力,则能够实时进行测量。

玻璃制造

监测生产过程中关键环节的温度是全面理解和有效控制玻璃制造过程的关键所在。由于玻璃制造过程的本质是热处理,所以所制造玻璃的质量取决于获得不同元素的准确温度读数,例如玻璃模具、玻璃坯、钢传送带和烘烤炉。利用提前部署的红外设备,对此类设备进行传统的预测性维护,监测温度以及防止电气和机械故障,能够生产出高质量的产品,将费用降至最低。

过程监测

玻璃坯温度 ——玻璃从熔化炉运输至模具。在滑轨的末端,一个柱塞将玻璃压成球形,称为"玻璃坯",然后送至模具机。由于要控制玻璃的重量、黏度,以及模具中容器的构成,所以监测玻璃坯的温度极其重要。因此,在玻璃坯离开柱塞时,以非接触红外方式监测其温度,可确保最终的产品质量。

传送带温度 ——用刚传送带将玻璃容器从模具机送至玻璃退火炉。为了防止传送带对容器底部进行不均匀冷却,进而导致破损,在达到装瓶机之前,用气体火焰对传送带加热。对于制造商来说,以一定的间隔测量传送带温度,以防破损,在竞争激烈的行业中获得足够高的利润,是非常重要的。红外照相机非常适合于此类应用。

预防性维护

玻璃模具 ——对于玻璃容器制造商来说,严格监测玻璃模具的温度必不可少,因为它会影响容器的质量。如果模具冷却不合适,容器从模具中出来后就不能保持形状,而如果模具太热,容器则不能正确成型。因此,利用红外设备不时地采集模具温度,确定在合适的温度进行冷却,直接关系到容器制造商的利益。

熔炉监测 ——为了经济地将原始材料熔化为玻璃,需要进行持续的管理和监测。更具尺寸的不同,玻璃熔炉每天能够生产 50 至 60 吨的玻璃。许多熔炉通过侧喷火口采用天然气加热,熔化温度大约为1200°C。许多玻璃最终留出熔炉,通过熔炉上安装的进料器送至成型机。整个熔炉及精炼机的耐火结构的状态和安全极其重要。高温红外照相机能够非常容易地用于检查,使玻璃流出或耐火材料故障发生的概率最小化。

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