GB-T 47577-2026《无损检测 挥发性有机物（VOCs）泄漏光学气体成像检测方法》

1无损检测挥发性有机物(VOCs)泄漏光学气体成像检测方法本文件描述了基于光学气体成像的挥发性有机物(VOCs)泄漏的检测方法，给出了光学气体成像的检测原理，规定了光学气体成像的检测环境、检测系统、检测规程、检测程序、数据存储与分析、检测记录与报告。2规范性引用文件GB/T12604.7无损检测术语泄漏检测GB/T12604.9无损检测术语红外热成像GB/T38238无损检测仪器红外线热成像系统与设备性能描述3术语和定义光学气体成像opticalgasimaging;OGI基于气体分子在特定红外波段的吸收特性，将泄漏气体转化为可视化图像，实现泄漏点直观识别的成像技术。最小可探测泄漏速率minimumdetectableleakrate;MDLR检测系统直接探测到目标气体的最小泄漏速率。空间分辨力spatialresolution检测仪分辨物体空间几何形状细节的能力。注1:此参数通常近似计算为空间分辨力=[2π×水平视场角度(°)]/(360°×水平像元数),单位为弧度(rad)。注2:与使用的红外探测器像元素面积大小、光学系统焦距和像质、信号处理电路带宽等有关。停留时间dwelltime;dt对被检设备在某一检测位置进行检测所需的时间。24检测原理挥发性有机物(VOCs)气体具有红外辐射吸收特性。利用检测设备捕捉VOCs气体在特定波长特定波长范围内的红外辐射在经过VOCs气体的光路(气体光路)和不经过VOCs气体的光路(非气体光路)之间产生红外辐射能量差，导致红外探测器接收到的辐射能量有所差异，从而形成泄漏气体的可视化图像，见图1。标引序号说明：1——红外探测器；2——气体光路；3——非气体光路；4——被检气体；图1VOCs气体泄漏光学气体成像检测原理图为方便对应VOCs气体红外光谱特征吸收峰所在波段，将红外探测器工作波段为3μm~5μm的称为中红外光学气体成像检测，红外探测器工作波段为7μm~14μm的称为长红外光学气体成像检测。5检测环境5.1环境条件检测过程中，检测现场环境条件满足以下要求：a)光学气体成像系统及相关设备不应受到冲击、振动、外部电磁场或影响测量仪器读数的外部辐射源的影响；d)避免在有雾、降雨、太阳直射、风速较大、高浓度颗粒物漂浮环境下使用；e)考虑到现场可能出现的VOCs气体泄漏潜在危险，检测时避免有害气体危害和火灾、爆炸风险；f)作业现场不应更换电源或插拔带电设备。5.2干扰避免为避免目标背景因温差产生的信号干扰，应确保其温度分布均匀。实际检测过程中，可采取多位置检测、移除被检设备周边干扰物体等措施，以降低或消除温差导致的不利影响。为获取对比度最优6检测系统6.1系统组成典型的光学气体成像检测系统包括检测仪、图像分析软件、显示模块等，见图2。检测仪应包含红外镜头、红外探测器、红外成像模块、可见光组件、信号处理模块。红外镜头、红外探测器实现对场景红外辐射能的二维空间解析，形成一定的视场和分辨力。经红外成像模块处理后提供数字视频输出，为方便核查对比，增加可见光组件。信号处理模块接收可见光与红外成像数字视频输入，完成信号的融合与储存。图像分析软件进行VOCs气体泄漏点的定位分析、图像增强和降噪等处理。使用标准气体、黑体模拟器等校准仪器的参数设置。特定情况下还可配置红外探测器制冷系统(仅限制冷型探测器)、激光测距仪、定位模块、湿度计、气象仪等辅助器件。红外镜头红外镜头红外探测器红外成像模块信号处理模块图像分析软件显示模块图2光学气体成像检测系统构成6.2检测仪6.2.1通用要求检测仪应满足以下要求：——在红外模式下，具有白热、黑热(多种伪彩色调色板可选)多种显示模式；——手动或自动调节焦距，使成像清晰；6.2.2.1视场测距离大于50m时，视场角不宜大于10°。当检测距离为10m~50m时，视场角宜大于10°46.2.2.2空间分辨力根据被检物体的尺寸和检测距离选取空间分辨力。当检测距离大于50m时，空间分辨率力宜选择0.2mrad～0.7mrad。当检测距离为10m～50m时，空间分辨率力宜选择0.7mrad~1.0mrad。当检测距离小于10m时，空间分辨率力宜选择1.0mrad～5.0mrad。红外视频数据的采集和传输帧速率不宜低于25Hz。6.2.2.4最小可探测泄漏速率(MDLR)6.2.2.4.1在实验室环境温度为23℃±5℃,相对湿度为40%～80%,标准气体和黑体模拟器温差为——甲烷标准气体，浓度为99.99%mol/mol,最小可探测泄6.2.2.4.2在晴天光照充足，环境温度为10℃~25℃,风速不大于4m/s,相对湿度为5%～80%,距离——乙烯标准气体：浓度为3.0%mol/mol,最小可探测泄漏速率小于等于2.5L/min;——甲烷标准气体：浓度为5.0%mol/mol,最小可探测泄漏速率小于等于0.5L/min;浓度为6.2.2.5可检出气体种类6.3检测设备的维护和核查应每12个月对设备进行维护和核查，以保证设备功能满足检测要求。实验室环境下的最小可探测泄漏速率(MDLR)测试按照8.2的规定执行，且满足6.2.2.4.1的要求。在现场检测前，应采用已知排放源(例如丁烷打火机或丙烷钢瓶)对设备进行核查，若在设备最小焦距上对已知排放源检测时可清晰生成实时气体图像，则表明设备正常。7检测规程进行挥发性有机物(VOCs)泄漏光学气体成像检测应制定检测工艺规程，其内容应至少包括但不限于以下要素：b)引用本文件；c)检测设备和器材；e)被检设备的运行状态；f)检测时机；g)检测方法和检测步骤；h)检测的标记和原始数据记录要求；i)检测结果评价；j)检测记录、报告与存档；k)编制、审核、批准人及日期。8.1.1资料查询应查询以下资料，以了解设备相关情况。a)被检设备制造文件资料，如产品合格证、质量证明文件、装置平面布置图等，重点了解其类型、结构特征、密封点信息和材质特性等。b)被检设备运行记录资料，如介质、工艺流程图、管道仪表图、运行参数、工作环境，以及运行中出现的异常情况等。c)被检设备其他资料，如工艺操作规程、维护、保养、修理和改造的文件资料。8.1.2检测仪调试a)确认检测仪软件加载成功，并且在启动时不显示任何错误信息。b)检测仪开机后进行成像画面非均匀性校正。利用产生均匀辐射的遮蔽物(如镜头盖等)完全遮挡镜头，校正后移开遮蔽物，观察场景时红外图像均匀且在缓慢移动检测仪时无明显固定图案噪声即校正完成。c)确认检测仪在将要成像的焦距范围内均清晰对焦。8.2.1测试方法在实验室中启动气体泄漏报警器，并设置其报警浓度在可安全实验的范围内，按以下步骤测试：a)调整检测仪与出气口之间的距离为2m;b)调整黑体模拟器位置，使其作为图像中被检标准气体的背景，确保黑体模拟器在画面中占据的比例为1/4以上，且位于图像中央位置；c)调节黑体模拟器温度使之与被检气体间形成一定温度差(△t);d)调整检测仪的位置使出气口位于视场中心，调整检测仪焦距，使成像清晰；e)检测仪稳定工作后，先输出较大速率的被检标准气体，使检测人员可通过显示器观察到气柱，逐渐减小被检标准气体的泄漏速率，直到检测人员无法分辨目标气体的流出和流向，此时对应的泄漏速率值，即为检测仪在温度差为△t下的最小可探测泄漏速率。8.2.2测试设备测试时使用的气体流量计精度不应小于1%。黑体模拟器应具备温度调节功能，其参数还应满足以下条件：a)温度调节范围为-20℃~20℃;b)有效辐射面积大于或等于30cm×30cm;6c)控温精度优于0.1℃;8.3.1根据资料查询结果和现场可能泄漏的挥发性有机物种类，选择红外探测器工作波段可覆盖被检气体红外吸收峰的OGI检测仪。8.3.2根据检测现场的实际情况确定OGI检测仪与被检设备的最大检测距离。最大检测距离主要与被检气体类型、背景温度、气体温度、测试环境条件(如风速、温度、湿度等)、焦距、像元尺寸等有关。检测仪的最大检测距离是指在现场环境条件下，能探测并识别出直径为1m的标准气团的最大距离，且满足以下2个条件：a)成像分辨率：该气团在图像中至少占据7个像素的最小横向像素跨度；b)探测对比度：该气团在图像中与背景的平均灰度差大于系统噪声标准差的3倍。8.3.3在最大检测距离范围内，对被检设备进行光学气体成像检测，重点检测设备的焊接接头部位、接管部位、法兰及其他连接件、阀门、安全阀、压力表、爆破片、液位计等安全附件与设备本体的连接部位，返修或改造部位以及泵、压缩机、搅拌器等的密封部位，与外部压力管道相连部位以及其他可疑部位。8.3.4进行光学气体成像检测时，根据检测距离和视场大小选取检测位置对被检设备进行成像，成像位置应覆盖被检设备全范围，见图3。检测人员尽可能使检测背景画面温差均匀，且在每个检测角度的停留时间不应小于5s,方可切换至下一检测位置继续检测。若初步检测发现泄漏迹象，应找到温差最大的位置，以获取对比度最优的泄漏影像资料(含视频及照片)。标引序号说明：1——被检设备；2——检测位置；3——视场；4——检测距离。图3泄漏光学气体成像检测位置示意图9数据存储与分析9.1数据存储及其有效性评价9.1.1当检测仪发现泄漏时，应保存最优对比度的泄漏照片(光学气体成像照片和光学照片各1张),79.1.2当检测仪未发现泄漏时，应保存按8.3.4要求检测的各位置照片。9.1.3分析检测数据之前应对所采集的数据进行有效性评估，检测数据应满足以下要求：a)检测人员每个检测位置的停留时间满足8.3.4的规定；b)所采集的图像或视频无明显固定图案噪声；c)同时获取同一检测位置的光学照片，以排除环境干扰因素；9.2泄漏分析检测时，应使用符合第6章性能要求的检测仪。检测过程中观察到明显气流和气团时，即可定性为VOCs气体泄漏，并通过全范围、多位置光学气体成像检测定位泄漏点，必要时可用卷尺或激光测距仪辅助测量，测量精度不应低于2cm。当检测人员判定为可疑且采样探头可达到被检设备时，可使用光离子化探测器(PID)技术、氢火焰离子探测器(FID)技术进一步验证是否发生泄漏。炼油和化工行业设备VOCs泄漏的光学气体成像图像示例见附录B。10检测记录与报告10.1检测记录应包括以下内容：a)被检设备信息，包括名称、编号、规格、所在地理位置、检测部位及表面状态等；b)检测仪器，包括仪器型号及编号、红外探测器工作波段、空间分辨力、视场、最大检测距离、采d)检测工艺参数，包括显示模式，检测距离、停留时间、环境温度、风速、检测位置数量、相对湿度、天气状况等；e)检测位置示意图；f)检测数据和分析结果，包括每个数据文件的名称、记录和标注的泄漏位置、泄漏图像、泄漏介质等。10.2检测报告应包括以下内容：b)引用本文件；c)检测记录编号；d)被检设备的名称、规格尺寸、工况、介质等；e)检测位置，明确绘制检测位置相对被检设备的空间示意图；g)检测工艺参数；8h)检测结果和结论，包括数据文件名称、记录的泄漏位置、泄漏图像、泄漏介质、检测结论；j)检测日期和报告日期。9(资料性)常见VOCs气体及其中红外波段和长红外波段的光谱吸收特征通过查询被检设备内部VOCs气体介质的红外光谱吸收特征，选择红外探测器工作波段可覆盖被检气体红外吸收峰的OGI检测仪。常见VOCs气体及其中红外波段和长红外波段的光谱吸收特征见表A.1常见VOCs气体及其中红外波段和长红外波段的光谱吸收特征中红外波段吸收特征峰宽峰宽甲烷乙烷7.20一一一己烷9.728.517.50表A.1常见VOCs气体及其中红外波段和长红外波段的光谱吸收特征(续)中红外波段吸收特征峰宽峰宽9.657.927.218.678.30乙基环丁烷乙烯7.059.991-丁烯2-丁烯(顺)2-丁烯(反)表A.1常见VOCs气体及其中红外波段和长红外波段的光谱吸收特征(续)中红外波段吸收特征峰宽峰宽乙炔8.518.03苯甲苯乙苯间-二甲苯9.18表A.1常见VOCs气体及其中红外波段和长红外波段的光谱吸收特征(续)中红外波段吸收特征峰宽峰宽7.867.148.95甲基醚8.939.12乙醚7.219.308.939.12甲醇乙醇7.22表A.1常见VOCs气体及其中红外波段和长红外波段的光谱吸收特征(续)中红外波段吸收特征峰宽峰宽7.177.227.238.00甲醛8.10乙醛8.877.079.178.14表A.1常见VOCs气体及其中红外波段和长红外波段的光谱吸收特征(续)中红外波段吸收特征峰宽峰宽8.677.03甲乙酮7.328.987.65乙酸一一一7.177.869.27甲酸甲酯甲酸乙酯9.49表A.1常见VOCs气体及其中红外波段和长红外波段的光谱吸收特征(续)中红外波段吸收特征峰宽峰宽9.437.258.329.868.687.837.1