Система визуализации утечек Метана (OGI) FLM384-GAS

Система визуализации утечек Метана (OGI) FLM384-GAS Анемометр

Научные основы оптической визуализации газов – авикон

Детекторы

Камера для оптической визуализации газов может рассматриваться как узкоспециализированная версия инфракрасной или тепловизионной камеры. У нее есть объектив, детектор, электроника для обработки сигнала от детектора, а также видоискатель или экран, чтобы пользователь мог увидеть изображение, полученное с помощью камеры. Детекторы, используемые в камерах для оптической визуализации газов, являются квантовыми детекторами, которые требуют охлаждения до криогенных температур (около 70 K или -203 °C). Средневолновые камеры, которые обнаруживают такие газы, как метан, обычно работают в диапазоне 3-5 мкм и используют детектор из антимонида индия (InSb). Длинноволновые камеры, которые обнаруживают такие газы, как шестифтористая сера, как правило, работают в диапазоне 8-12 мкм и используют инфракрасный фотодетектор на квантовой яме (Quantum Well Infrared Photodetector – QWIP).

Когда материалы, используемые для квантовых детекторов, находятся при комнатной температуре, их электроны находятся на разных энергетических уровнях. Некоторые электроны обладают достаточной тепловой энергией, чтобы находиться в зоне проводимости, то есть электроны там свободно перемещаются, и материал может проводить электрический ток. Однако большинство электронов находится в валентной зоне, где они не создают никакого тока, потому что не могут свободно двигаться.

Когда материал охлаждается до достаточно низкой температуры, которая изменяется в зависимости от выбранного материала, тепловая энергия электронов может стать настолько низкой, что ни один из них не сможет достичь зоны проводимости. Поэтому материал не может проводить никакого тока. Когда эти материалы подвергаются воздействию падающих фотонов, а фотоны обладают достаточной энергией, эта энергия активизирует электроны в валентной зоне, заставляя их двигаться вверх в зону проводимости. Теперь материал (детектор) может проводить фототок, который пропорционален интенсивности падающего излучения.

Существует очень точный энергетический порог для падающих фотонов, который позволяет электрону перейти из валентной зоны в зону проводимости. Эта энергия связана с определенной длиной волны – критической длиной волны. Поскольку энергия фотона обратно пропорциональна его длине волны, то в коротковолновом или средневолновом диапазоне энергии выше, чем в длинноволновом диапазоне. Поэтому, как правило, рабочие температуры для длинноволновых детекторов ниже, чем для коротковолновых и средневолновых детекторов. Для средневолнового детектора из InSb необходимая температура должна быть меньше 173 К (-100 °С), хотя он может работать и при гораздо более низкой температуре. В то время как длинноволновый детектор QWIP обычно должен работать при температуре около 70 K (-203 °C) или ниже. Длина волны падающего фотона и его энергия должны быть достаточны для преодоления ширины запрещенной зоны, ΔE.

Способ охлаждения

Детекторы в большинстве камер для оптической визуализации газов охлаждаются с помощью охладителей Стирлинга. Процесс Стирлинга отводит тепло от холодного пальца (рис.1) и рассеивает его на теплой стороне. Эффективность этого типа охладителя относительно низкая, но она достаточна для охлаждения детектора ИК-камеры.

Нормализация изображения

Другая сложность заключается в том, что каждый отдельный детектор в матрице фокальной плоскости (FPA) имеет несколько отличающийся коэффициент усиления и нулевое смещение. Для создания полезного термографического изображения отличающиеся коэффициенты усиления и смещения должны быть скорректированы до нормализованного значения. Этот многоступенчатый процесс калибровки выполняется программным обеспечением камеры. Заключительным этапом в этом процессе является коррекция неоднородности (Non-Uniformity Correction – NUC). В измерительных камерах эта калибровка выполняется камерой автоматически. В камере для оптической визуализации газов калибровка выполняется вручную. Это связано с тем, что камера не имеет внутреннего затвора для предоставления детектору однородного источника температуры.

Конечным результатом является термографическое изображение, которое точно отображает относительные температуры по всему целевому объекту или пространству. Никакая компенсация излучательной способности или излучения от других объектов, которое отражается от целевого объекта обратно в камеру (отраженная кажущаяся температура), не производится. Изображение является истинным изображением интенсивности излучения независимо от источника теплового излучения.

Спектральная адаптация

Камера для оптической визуализации газов использует уникальный метод спектрального фильтра, который позволяет ей обнаруживать газовое соединение. Фильтр устанавливается перед детектором и охлаждается вместе с ним, чтобы предотвратить любой лучистый теплообмен между фильтром и детектором. Фильтр ограничивает длины волн излучения, которые могут проходить через детектор, до очень узкой полосы, называемой полосой пропускания. Этот метод называется спектральной адаптацией.

Про анемометры:  Обзор и монтаж датчиков угарного газа, дымовых извещателей

Спектры инфракрасного поглощения газа

Для большинства газовых соединений инфракрасные характеристики поглощения зависят от длины волны. На рис. 3А и 3B пик поглощения для пропана и метана наглядно проявляется за счет резкого падения линий пропускания на графиках. Желтые области представляют собой выборочный спектральный фильтр, используемый в камере для оптической визуализации газов, который выполнен так, чтобы он соответствовал диапазону длин волн, в котором большая часть фоновой инфракрасной энергии будет поглощаться конкретным газом, представляющим интерес.

Большинство углеводородов поглощают энергию вблизи 3,3 мкм, поэтому выборочный фильтр, показанный на рис. 3 может использоваться для обнаружения широкого спектра газов. Коэффициенты отклика (RF) для более чем 400 дополнительных соединений доступны на следующем сайте: http://rfcalc.providencephotonics.com.

Этилен имеет две полосы сильного поглощения, однако длинноволновой датчик будет обнаруживать этот газ с большей чувствительностью, чем средневолновой датчик, основанный на кривой пропускания, показанной ниже.

Выбор фильтра, который ограничивает работу камеры только в диапазоне длин волн, где газ имеет очень высокий пик поглощения (или минимум пропускания), повысит видимость газа. Газ будет эффективно «блокировать» большую часть излучения, поступающего от объектов за шлейфом на заднем фоне.

Почему некоторые газы поглощают инфракрасное излучение?
С механической точки зрения молекулы в газе можно сравнить с грузами (шарами, показанными на рис. 5 ниже), соединенными между собой пружинами. В зависимости от количества атомов, их размера и массы, а также постоянной упругости пружин молекулы могут двигаться в заданных направлениях, вибрировать вдоль оси, вращаться, скручиваться, растягиваться, качаться, колебаться и т. д.

Простейшие молекулы газа – это одиночные атомы, такие как гелий (He), неон (Ne) или криптон (Kr). У них нет возможности вибрировать или вращаться, поэтому они могут только двигаться одновременно в одном направлении.

Следующая наиболее сложная категория молекул – это гомоядерные молекулы, состоящие из двух атомов, таких как водород (H2), азот (N2) и кислород (O2). Они могут переворачиваться вокруг своих осей в дополнение к поступательному движению.

Кроме того, существуют сложные двухатомные молекулы, такие как углекислый газ (CO2), метан (CH4), шестифтористая сера (SF6) или стирол (C6H5CH=CH2) (это лишь несколько примеров).

Это предположение также справедливо и для многоатомных молекул.

Повышенные степени механической свободы позволяют им совершать многократные вращательные и колебательные переходы. Поскольку они состоят из нескольких атомов, они могут поглощать и излучать тепло с большей эффективностью, чем простые молекулы. В зависимости от частоты переходов некоторые из них попадают в энергетические диапазоны, расположенные в инфракрасной области, к которой чувствительна инфракрасная камера.

Контроль выбросов парниковых газов

Расширенное регулируемое озеленение и повышенное внимание окружающих ответственных органов ведут к низко-углеродной экономике, которая требует от нефтегазовых компаний эффективного контроля выбросов парниковых газов GHG (GreenHouse Gas) для сохранения конкурентоспособности.

В нефтегазовой промышленности, уменьшение исходных суммарных выбросов установлено на С-уровень, а критически важные подробности, связанные с детектированием и количественной оценкой выбросов парниковых газов, обнаруживаются на уровне земли. Камеры, реализующие метод оптического отображения газа OGI (Optical Gas Imaging), выделяются с точки зрения обнаружения и идентификации таких деталей, которые, в противном случае, могут быть пропущены.

Здесь мы оцениваем постоянно меняющуюся динамику низко-углеродной экономики и обсуждаем, как производители могут внедрять OGI для объединения рентабельности с ответственным отношением к окружающей среде.

Лазерный детектор утечек метана

Высокочувствительные лазерные детекторы осуществляют поиск утечек метана используя метод перестраиваемой диодно-лазерной спектроскопии. Дальность обнаружения дефектов может достигать сотни метров. Для проведения измерений достаточно небольшого пространства, через которое может пройти тонкий лазерный луч.

Этот метод дает возможность дистанционного поиска утечек в закрытых помещениях или кожухах оборудования, что обеспечивает безопасность персонала и соблюдение норм охраны труда. Лазерные детекторы можно использовать для определения уровня выбросов метана на газопроводах, расположенных на высоте.

Приборы для поиска утечек газов используются в самых различных областях: нефтеперерабатывающие предприятия, нефтехимические предприятия, месторождения, скважины, газораспределительные сети, терминалы сжиженного газа, экологический мониторинг, геологическая разведка и другое. При выборе необходимо учитывать условия применения, частоту использования, бюджет и требуемую точность измерения.

О компании flir systems, inc.

FLIR Systems, Inc. — лидер в области разработки, производства и продажи детекторов и систем для контроля за окружающей средой. Передовые устройства и компоненты FLIR используются в самых разных термографических приборах и оборудовании для мониторинга окружающей обстановки и обеспечения безопасности.

Про анемометры:  РД 34.26.515-96 Типовая инструкция по эксплуатации водогрейных котлов с внешними теплообменниками - скачать бесплатно

Они применяются при воздушном и наземном видеонаблюдении, в системах диагностического контроля и навигационных приборах, в местах отдыха и развлечений, в научно-исследовательских учреждениях, для контроля над производственными процессами, при поисково-спасательных работах, в службах наркоконтроля, для обеспечения транспортной безопасности, при охране морских и наземных границ и мониторинге окружающей среды, а также для обнаружения химических, биологических, радиационных, ядерных и взрывчатых веществ.

[i] Потенциал глобального потепления GWP парниковых газов показывает величину потепления, к которой приводит газ за данный период времени (обычно 100 лет). GWP – это индекс с привязкой к СО2, имеющий значение 1. Таким образом, 1 кг метана вызывает в 25 раз большее потепление за 100-летний период по сравнению с 1 кг СО2.

[ii] Коэффициент, принятый только для этого примера. Фактические коэффициенты выбросов будут изменяться в зависимости от установки, оборудования и т.п.

О компании greenpath energy ltd.

Основанная в 2007 и имеющая головной офис в Калгари, Альберта (Канада), компания GreenPath специализируется в детектировании выбросов, измерении, снижении, отчетности и решений по их исключению в нефтегазовой промышленности. Это включает в себя оборудование улавливания, OGI для LDAR, альтернативное детектирование выбросов метана и методы количественной оценки, а также разработку проектов снижения выбросов.

Наша техническая экспертиза и разнообразный опыт в области выбросов метана гарантируют, что мы предоставим клиентам решения, которые позволяют эффективно использовать капитал, значительно снижая при этом выбросы и выполняя требования законодательства.

Крейг О’Нил работает в компании FLIR свыше 17 лет и активно включен в продажу OGI по мере появления коммерческих тепловизоров, реализующих метод OGI, в июне 2005. В настоящее время он является международным ответственным за линию OGI-бизнеса и стратегию решений компании FLIR в нефтегазовой промышленности.

Определение утечек газа с помощью камер овг, разбираем самые популярные вопросы

QL320 показывает показатель концентрации как «концентрация на длине пути» или «части на миллион (ppm)» на длине пути одного метра. Эта длина хода предполагала бы, что утечка имеет глубину один метр. В терминах оси X, Y, Z, длина пути «метра» является осью «Z» (глубина) шлейфа, а не осями «X» или «Y» (горизонтальная или вертикальная). По определению, показания будут предполагать, что обнаруженная утечка — это один метр глубины (от начальной утечки, прямо от камеры).

Если глубина известна (или может быть оценена), среднее значение част./млн по глубине может быть вычислено путем деления значения част./млн-м на глубину. Например, если QL320 показывает показатель 1000 част./млн и глубина шлейфа оценивается в 10 см (0,1 м или ~ 4 дюйма), средняя концентрация в шлейфе газа на глубине 10 см составляет 10 000 част./млн (1000 част./млн — 0,1 м).

Анализатор или другое устройство, которое представляет данные в част./млн, снимает показания с пробы молекул воздуха в одной точке и, следовательно, не требует показаний длины пути. Устройства TVA также ограничены в том, что они могут измерять утечку только в том случае, если устройство направлено непосредственно на утечку, что является более сложным, так как данная технология не визуализирует утечку газа.

Поиск утечек газа (ldar) – авикон

За последнее десятилетие распространенным новым инструментом для обнаружения утечек в газовой промышленности стала камера оптической визуализации газа (OGI)— это устройство инфракрасной визуализации с оптикой, фильтрами и охлаждаемыми датчиками, специально разработанными для обнаружения метана. Эти устройства создают изображение, которое позволяет увидеть шлейф утечки газа.

Система визуализации утечек метана (ogi) flm384-gas

Данное изделие может быть максимально эффективным для локализации места утечки при обследовании установок, трубопроводов, для автоматической сигнализации при обнаружении утечки с интеграцией в КИПиА, АСУТП.

Оборудование может использоваться на ГРС, распределительных сетях низкого давления, АГНКС, криогенных ГЗС, заводах СПГ, ГПЗ, установках сжижения и компримирования газа.

Преимущества:
• Не имеет лицензионных и экспортных ограничений
• Обнаружение объектов с малым температурным контрастом
• Круглосуточная и всепогодная работа
• Уникальные алгоритмы улучшения изображения
• Виброустойчивый всепогодный корпус
• Переносное и стационарное исполнение
• Лазерный целеуказатель
• Передача радиометрического видео

Система визуализации утечек Метана (OGI) FLM384-GAS
Демонстрация визуализации поглощения ИК-спектра метаном на длине волны 7,7 мкм,
используемой для точной дистанционной локализации места утечки и объемно-массового анализа.

Со сравнительным анализом тепловизоров FLM384-GAS и GF77 Teledyne Flir можно ознакомиться в данной статье.

Про анемометры:  Как правильно подобрать настенный газовый котел

Характеристики FLM384-GAS

FLM384-GAS
переносной

FLM384-GAS
стационарный

Тип сенсора

VOx

Размер пикселя

25 мкм

Разрешение

384 х 288

Горизонтальный угол обзора

14° (f=38 мм)

Частота кадров

50 Гц

NETD, не хуже

20

Спектральный диапазон

3 – 14 мкм

Пик рабочей чувствительности

7,7 / 10,6 мкм

Разрядность АЦП

16 бит

Интерфейс

CVBS (PAL), RS485 GigE, 16 бит

Питание

DC 7,5 В, аккумулятор DC 12 В, PoE

Диапазон рабочих температур

от -20 °С до 55 °С от -60 °С до 55 °С

Вывод изображения

OLED-видеоискатель Ethernet

Масса, габариты

1200 г, 210 х 82 х 70 мм 450 г, 130 х 76 х 65 мм

Регистрируемые газы

Метан (CH4), элегаз (SF6), аммиак (NH3), диоксид серы (SO2), хладагенты (D-134A, D-152A)

Ультразвуковой детектор утечки газа

Принцип действия этих приборов основан на том, что в месте дефекта трассы формируется турбулентность, которая порождает ультразвуковые волны. Детектор утечки, имеющий несколько десятков сверхчувствительных микрофонов, работающих в разных частотных диапазонах фиксирует ультразвук и отображает место утечки на экране.

При этом формируется тепловая карта звука, где места утечки с разной интенсивностью звука помечаются разными цветами. Это позволяет с большой точностью определить место дефекта. Ультразвуковые детекторы применяют не только при поиске утечек метана. Широкий спектр воспринимаемых частот позволяет фиксировать выбросы пропана, азота, воздуха и других газов.

Экология, социальная ответственность и корпоративное управление (esg)

Актуальная тема в перерабатывающих отраслях промышленности – особенно в нефтегазовом секторе – это концепция экологического, социального и корпоративного управления ESG (Environmental, Social and corporate Governance) – набор руководящих документов, которые определяют ответственные корпоративные действия, вызванные ожиданиями общества, рынками и другими факторами.

На самом деле, недавнее исследование Bloomberg квартальной прибыли и другие связанные финансовые телеконференции, касающиеся компаний, которые входят в список S&P 500 Energy Index показали, что упоминание ESG и других устойчиво связанных условий возросло в 1-ом квартале 2021 по сравнению с тем же периодом 2020. Более конкретно, использование условий, связанных с ESG, среди нефтегазовых компаний подскочило более, чем на 700% в год.

Экологические критерии (E – англ. environmental) определяют, насколько компания заботится об окружающей среде. Социальные критерии (S – англ. social) отражают отношение компании у персоналу, поставщикам, клиентам и партнерам. Управленческие критерии (G – англ. governance) призваны описать эффективность руководства, обоснованность оплаты труда руководителей, качество аудита, внутреннего контроля и соблюдение прав акционеров. Отчётность в области ESG представляет собой раскрытие информации о существенных рисках и возможностях в области ESG в качественных и количественных показателях.

Для промышленных предприятий ESG может служить жизненно важной основой для регулирования выбросов парниковых газов (ПГ) и других вредных газов в организации. ESG затрагивает вопросы использования энергии, выбросов загрязняющих веществ, взаимоотношений компании с поставщиками, их общего воздействия на политическую и организационную этику.

Это может варьироваться от способности идентифицировать и уменьшать потенциально опасные утечки аммиака на предприятии пищевой промышленности до вышеупомянутой газовой промышленности и способности выявлять и сокращать неорганизованные выбросы метана и других углеводородов, которые, как известно, способствуют изменению климата.

Часто ESG служит как составляющая программы расширенной корпоративной социальной ответственности организаций CSR (Corporate Social Responsibility), разработанной для прямого влияния на её понимание ключевыми участниками. Среди этих ключевых участников, требующих большого внимания к ESG, находятся инвесторы.

По данным MorningStar (информационно-аналитическая компания и рейтинговое агентство, США) приток капитала в экологически устойчивые открытые компании и биржевые фонды, доступные для инвесторов США, достиг $51.1 миллиарда, увеличение более, чем в два раза в 2022, почти десятикратный рост по сравнению с 2022, когда потоки достигли тогдашнего рекордного уровня в 5,4 миллиарда долларов.

Так как требования инвесторов и выделение средств в значительной степени фокусируется на ESG, организации должны не только не отставать, но и опережать эти требования не только путем разговоров с участниками об их ESG-стратегии, но также и показывая прогресс в реализации своих инициатив.

В конце концов, инвесторы хотят знать какие усилия компания предпринимает в области ESG и стратегически исключить определённые риски, которые могут препятствовать будущей прибыли, а промышленные взносы на изменение климата в значительной степени формулируют связи с общественностью и общий риск бизнеса так, чтобы руководство, экологические организации и даже общее понимание способствовали переменам путем применения регулятивного, политического и социального давления.

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий

Adblock
detector