工业设备节能检测技术现状及展望

工业设备节能检测技术现状及展望李军雷1.引言能源是推动人类社会现代化的驱动力，能源短缺将招致现代化举步维艰。当今世界,如果没有能源,一切现代文明将会消失。人类进入二十世纪五十年代,由于能源供给赶不上需求的矛盾,在世界范围内爆发多次“能源危机”,从而引起世界各国对能源问题的高度关注。我国既是世界能源生产大国同时也是能源消费大国,世界范围内发生的能源危机与我国经济社会的发展息息相关，因此,如何避免能源危机，如何实现我国能源的可持续发展,已成为我国当前研究、探索的重要课题。高效节能技术以提高能源的合理利用率为方法来缓解当前日益紧迫的能源危机，与之相对应的节能检测是政府推动能源合理利用的一项重要手段，节能检测技术已成为一项重点开发课题。节能检测通过设备测试，能质检验等技术手段，能够对用能单位的能源利用状况进行定量分析，依据国家有关能源法规和技术标准对用能单位的能源利用状况作出评价。先进适用的检测手段是节能检测工作最基本的物质基础，我们必须根据不同行业的特点和范围选用适用可靠性高的检测仪器。在表1中，我们列出了一些常用的现代节能仪器。表1. 节能检测仪器名称用途1红外热像仪以非接触方式测量广泛范围内的温度场，查找异高温点和计算测点的平均速度2数字式热流计测量热流的运动状况，判断保温或保冷量是否适当3数字式热导计测量各种保温材料的热导率，选择最佳保温材料4氧分析仪分析烟道中的氧含量，检查燃烧状况和燃烧效率5监控燃烧用的气体分析仪分析烟道中的CO和CO2含量，检查燃烧和不完全燃烧状况，比氧分析仪使用更广6红外辐射温度计以非接触方式查找瞬间温度7气压计测量大气压8露点计测量烟道气体露点，计算回收余热的界限9数字式照度计测量照度10流量计利用声波测量流量11火炬燃烧状况监控仪以非接触方式测量和控制火炬燃烧状况，杜绝黑烟，节约能源12数字直读式表面温度计直接测量物体表面温度13各种电气测量仪表测量电能耗费状况2.节能检测技术所用仪器原理及应用现状下面对使用比较广泛，且具有一定代表性的红外热像仪、数字式热流计、数字式热导仪三种目前相对先进的节能检测仪器及其应用现状做一个简单介绍。2.1. 红外热像仪红外热象仪的工作原理是红外热成像技术。红外热成像技术就是利用红外热像仪把物体所辐射出的不可见红外辐射能量转换成可见的温度场图像，用不同颜色表示不同温度的技术。最初用于军事侦察，近年来被广泛应用于卫星遥感、医疗诊断和节能检测等方面，并取得了十分显著的效益。红外热象仪特别适用于固体表面温度分布的快速测量。主要优点是快速、非接触式、实时、可动态测量和便于数据处理等，具有明显的先进性，因而正日益受到欢迎。近十多年由于环保意识增加，以及石油价格上涨，国内国外都已把节能问题当做一项国家重要议题，红外热成像技术因其先进、方便等诸多优点在节能检测技术上的应用取得了丰富的经验和成果。在我国，红外热成像技术在钢铁工业大型耗能设备的节能检测方面得到了应用，采用节能检测技术采用节能检测技术, 可以通过对生产现场大型耗能设备(高炉、焦炉、竖窑等) 的实地检测, 根据获取的数据资料进行用能综合分析, 选用最佳参数, 为一线决策人员和现场操作管理人员提供解决问题的科学依据, 从根本上改变了过去那种对高炉、加热炉、竖窑等大型耗能设备大修、中修、故障处理等一些部位所进行的估算分析判断局面。并较好地解决了高炉大修寻找残铁口等生产难题, 达到了节能降耗之目的。红外热成像技术在石化工业的节能检测领域得到了规范的应用，石油化工生产中的许多重要设备是在高温高压状况下工作的，潜伏着一些易燃、易爆危险，要求对生产过程进行严格的在线监测，及时消除隐患。使用热像仪能检测产品传送和管道、耐火及绝热材料、各种反应炉的腐蚀、破裂、减薄、堵塞以及泄漏等有关信息，可快速而准确地得到设备和材料表面二维温度分布。炼油厂用热像仪检测催化裂化装置、反应堆尾气设备和熔炉、安全阀与凝气阀的泄漏、地下管道的漏失等，能早期迅速准确地找出热漏点。对炉身、燃气和排尘管道、反应堆槽以及转移线路中耐火材料的损耗、裂缝和磨损等情况进行检查，对防止事故发生和减少能耗十分有效。另外，红外热成像技术在电力工业系统也得到了一定的应用，在电力系统中，电气事故大都不是一下子发生的，其间有一个变化过程。由于电气元部件逐渐出现松动、破裂、锈蚀等造成接触电阻增加，致使电气元部件温度升高，出现热异常现象。采用热像仪直接观察和测量就可发现这些异常现象，掌握潜存故障的位置和严重程度，根据需要，安排维修，消除隐患，所以热像仪是发电厂、输变电网以及用电工厂的一种有效节能检测仪器。总之，红外热像仪是一种先进的节能检测仪器，值得推广使用。2.2. 数字式热导计数字式热导计又称数字式热导率测定仪，可用于测量砖、石、土、木材、玻璃、塑料等材料热导率。其测量原理是:在测头(传感器)的测量面上固定有一根加热丝和一个热电偶。当电流在恒定电压下通到测头上的加热丝时，由于测头与被测体紧密接触，故加热丝的升温时间与被测体的热导率呈一定函数关系。被测体热导率愈大，升温愈慢，反之愈快。在工业应用中，我们可以根据材料热导率的不同，选择合适的保温材料。目前常用的数字数字式热导计有以下特点：(1)测量速度快；(2)被测材料范围广，且测试面积仅需十几到几十平方厘米；(3)被测物体表面为平面或曲面均可，且无需从被测体上切取试样进行测量；(4)对被测体无需作预先处理，被测体含有水分亦可进行测量；(5)测量的再现性好；(6)便携性好；(7)内藏微处理机，自动计算。2.3. 数字式热流计数字式热流计或称数字式热流率测定仪。热流计的检测原理是:当热流垂直通过热导率为，厚度为的热敏电阻板时，在板的两面就产生温度差，热流密度()与温度差有以下比例关系: 可见，温度差与热流密度和热阻板的厚度成正比，而与热导率成反比。利用这一原理可制成热流传感器，即测头。测头内的热阻板即芯体。芯体材料视被测体温度，可采用硅橡胶，硅树脂或空气。芯体外面的盖板亦视被测体温度，可选用硅橡胶、硅树脂、不锈钢或因科镍。测头与被测体的固定方法采用磁铁或胶带。热流计是一种比数字式导热计更加先进的节能检测仪表，其用途也比数字式热导计更为广泛。例如:用于测量管式反应器的反应状态，用于石脑油裂解装置，锅炉、动力汽轮机的节能检测，用于液化天然气储罐和管道的保温性能检测；用于测定和比较隔热材料的性能;用于食品和化学反应器的热力学计算；用于储罐、炉体隔热效果和建筑空调效果的检测等。热流、温度和热导率是热学测量的三要素。在数字式热流计上可同时测出热流和温度两个参数。在实际应用中，我们可以根据测出来的热流值，判断保温或保冷量是否恰当。就目前的应用现状来说，红外热像仪因其技术先进性与广泛的适用性，尤其是适用于大型耗能装备的节能检测，因此以红外热像技术为基础的节能检测技术发展较为迅速与完善，已经在许多行业得到规范的应用。具体到节能检测技术的应用对象来看，我国中小型企业对节能检测这一专门技术不具备相应的知识水平，但是鉴于目前严峻的能源危机形势，也应该把这项技术引入到企业的生产过程中，为节约能源实现能源利用的可持续发展尽一份义务，大型企业情况较好但也需要大力改善，尤其要对钢铁、电力、石油等耗能量较大行业配备较完善的现代检测手段，以便能实现节约能源，提高能源利用效率的目标。3.节能检测技术的发展展望我国是能源利用大国，但是长期以来我国能源利用效率偏低，只有33%左右，约比发达国家低810个百分点，能源利用效率如此低下的主要原因是粗放型经济增长方式，结构不合理，技术装备落后，管理水平低。因此我国节能潜力巨大，据有关单位估算，按单位产品能耗和终端用能设备能耗与国际先进水平比较，目前我国的节能潜力约为3亿吨标准煤。为此，要把节约能源放在首位，实行全面、严格的节约能源制度和措施，显著提高能源利用效率，全面实施节能优先的能源发展战略。节能检测技术为节约能源，有效的提高能源利用效率提供了强有力的技术支持，随着能源危机的日益紧迫，节能观念越来越深入人心，各行各业对节能检测技术的要求越来越高，这使该技术目前面临的一个挑战，也使其成为了一项极具开发潜力的新课题。节能检测技术作为一门新兴学科，具有广泛的检测内容和重要的科学研究价值，可做为工业耗能设备诊断的重要手段，应在工业行业全面推广应用。为使节能检测技术能更好的为种类繁多的工业系统的节能检测服务，在现有技术手段的基础上开发出方便、适用、廉价的现代化检测仪器刻不容缓，尤其是红外热像仪作为一种应用最广泛，最实用且结果最直观的检测仪器应该在节能检测方面得到推广。随着计算机模拟技术的发展，把节能节测技术与计算机模拟更紧密的结合起来，一