热成像测量技术在锅炉检验中的应用
摘 要 热成像技术，是一种非接触性的检测手段，在设施故障检查以及运行检测方面，发挥着重要的作用。科学研究和操作实践表明：运用红外线进行热成像的措施，可以被应用在检测锅炉本身状态、检测管道状态、检测辅助设施、检查控制柜运行情况等方面。热成像技术在判断锅炉安全性能和节约锅炉能源上，正在发挥着提高检测精确性、稳定检验能力的功能。同时，这种技术也能做出锅炉设施状态的早期判断，为预防事故、测量数据和养护设施提供根据。本文着重探讨热成像检测技术的适用原理，以及此种技术在检验领域的运用范围。
关键词 热成像测量技术；锅炉检验；应用
中图分类号TK22 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）99-0182-02
锅炉是一种重要的动力设施，在各类企业中应用广泛，能够通过高温和压力的作用，将煤和气等化石能源原料转化成工业生产需要的原料。近年来，我国社会经济快速进步，能源压力和环境污染的压力逐渐增大，迫使人们设计节约能源类型的锅炉。科学统计数据表明：锅炉所耗费的煤炭可以占据年产煤炭的一半以上。检测技术的发展，方便了人们改进锅炉性能，用技术措施来检验锅炉工作的安全程度，综合效益显著。然而，在完善对于安全程度检测手段的同时，我们也应当综合考量锅炉本身的节能程度。这样做有利于扩展检验方式、完善检测制度体系，并提升锅炉的制造和实际工作水平。
1锅炉检验的重要意义
锅炉是一种承压设备，承压的介质为水和热量载体。锅炉的加热方式包括火焰或者电能加热，加热可以将内部储存的燃料中的化学能量和热量释放出来，通过温度很高的液态水或者水蒸气，将这部分热量传递给外部。锅炉这种常见的设备，在日常生产和生活中应用广泛。然而，由于锅炉本身具有内部压力较大、温度高、工作流程繁琐等特征，容易引发安全事故。因此，有必要强化对于这种设备的性能检测，以此来稳定锅炉的运行状态。
从许多单位的锅炉性能检验现状来看，锅炉安全的监管并没有得到足够的重视。例如：国家出台的许多压力容器操作流程、操作标准和技术性规范，在生产实践中并没有被落实。安装过程中以及投入使用的锅炉，还存在不少安全隐患，这严重干扰到了设备的正常运行。锅炉性能的检验，是确保锅炉实现正常工作的关键一环；规范的检验程序、安全正确的检验手段，能够有效解决锅炉设备的技术性问题，确保运行稳定，保护广大群众的生命健康。
锅炉在实际工作过程中，内部的元件由于受到温度和压强的双重作用，在火焰的冲击和烟雾侵蚀下，容易被腐蚀而导致形状改变、破损、结出污垢，甚至泄露。此外，锅炉还有可能发生炉渣阻塞的问题，严重情况下，管道会出现破裂，并引发爆炸。如果不能及时发现这些安全隐患，将会损坏设施，同时威胁人们的切身安全。对于锅炉进行检验，目的就是最大程度减少锅炉的事故危险。
2热成像技术概述
红外热成像措施，指的是将物体产生的辐射分布状态，通过技术处理转换为视频和图片。这种红外辐射发生的原因，是物体本身的温度和发射频率不同。热成像技术，是不同学科和研究领域结合的技术成果，它被广泛应用于军事等领域中，受到需求的影响，发展比较迅速。锅炉的实际工作状态，与燃烧情况和热量交换关系紧密，这就要求我们从降低锅炉的热量损耗着手，逐步改善锅炉的系统状况。基于温度的差别而产生的图像数据，有助于提升检验的精确度，并扩大检验的覆盖范围。
热成像系统，采用了探测设备和光学物镜设备，将接收到的目标辐射分布图形，映射到探测器内部对光敏感的部件上面，从而得到准确的热像图，它是与物体热量场的分布情况相吻合的。热成像体系，可以将人们无法亲眼识别的红外能量，转化成可以识别的热量分布状况图。其中，图像上面各种颜色，分别表示不同数值的温度。
探测设备对于红外辐射的敏感程度较高，可以将这种辐射变为电信号。然而，仪器却无法响应部分波长的辐射，这是因为制造仪器的原料在吸收辐射方面有差别。目前，广泛应用于系统中的FPA仪器，通常工作的波段为8到14um，仪器的窗口采用镀膜制成，能够最大限度地透射红外线。同时，光敏面的原料也是这种波段，降低了仪器在3um左右波段的敏感程度。
热像设备的物镜，用于收集不同波段内的能量，并将这些辐射聚集到探测设施上。如果投射光线的性质为可见光，那么选用玻璃是最佳原料；但如果波段为中波或者长波，则最好选择硅等晶体原料。同时，为了进一步提升设备的透射率，还有必要在设备表面增添一层提高透明度的膜。这种特殊的膜就像光的过滤片，能够有效限制镜头允许的波长范围。
热成像技术的测量不需要实际接触，没有电磁波的干扰，且能够迅速响应、反应敏捷，测量的范围很广。依据待测物体的热能来源，还可以将检测手段划分为主动检测和被动检测两类，其中被动检测在工作实践中运用较为普遍。
3检验项目
3.1锅炉外部
对于锅炉外部的检测，可以在锅炉工作过程中实施。具体项目包括：检查锅炉气孔是否存在泄漏问题；检查汽阀门、水阀门以及管线的安全状态，查看辅助设施的运行稳定性；检查炉壁、支架以及炉膛在燃烧时的性能；查看锅炉的附属配件是否齐备，是否足够敏感；检查操作人员是否依照程序进行操作，各种交接工作是否顺利；检查用于处理水的设施的工作状态。
3.2内外部结合
锅炉的内外部全面检查，指的是定期对锅炉进行停炉的检查，工作人员应当等待锅炉设备停止燃烧之后，再开展此类检验。这项检验的内容包含：上次检查中发现存在安全隐患的锅炉部位；承受压力较大的部件表面情况，重点检查焊接缝隙、开孔处和扳边的裂隙和遭受腐蚀状况；管道是否被损坏或腐蚀；锅炉的拉伸部件是否存在裂缝；管道的端口处如果膨胀，则检验这一部位有无裂痕，是否容易脆裂或断开；承受压力的部件有无凹凸；锅炉的支架、砖衬相互接触的地方是否被腐蚀，隔火墙有无破损。
4具体应用方式
4.1检验锅炉本身
如果炉墙过热，则会造成过多的热量消耗，降低锅炉的工作效率，同时影响到安全性能的发挥。我国出台的锅炉节能标准中，明确限制了炉墙的温度范围。检测壁面的传统设备，包括红外线的温度测量设备，它在温度测量方面被推广。然而，与温度检查设备相比，热成像设备具有温度测量、直观可感与记录方便的优势。
采用热成像设施，可以迅速查看壁面温度的实际状态。通过观察仪器的显示设施，能够了解锅炉内部高温点的分布、超过正常温度的范围等，这为检测人员和锅炉的操作人员掌握保温措施提供了便利，不会遗漏某些检验程序。热成像设施，在进行壁面温度的取像时，还可以对自然光线进行取像，将这两种成像放在同一个文件中存储。利用专门的软件设施，可以对比和定位不同的图像，这有助于分析锅炉温度偏高的原因，确定具体的处理措施。软件提升了计算过程的精确程度，减少了维修养护工作的盲目性，缩短检验时间，节约检验资金。
通常来讲，锅炉设施的数量较多，内部构造比较稳定。采用红外热成像的措施，有助于检验壁面，并发现同种构造锅炉在壁面温度控制上的问题。以此为依据，可以完善壁面的设计和实际制造措施，减少温度超常的情况。受到锅炉房面积的制约，通常将蒸汽和水通过的管线设置在户外高出，这样可以为检查工作提供方便。锅炉上面覆盖着的保温层会逐渐磨损、老化，加上管道的阀门没有被严格密封，容易造成工质的大量损失。
热成像设施，能够检测出温度存在异常的锅炉区域，帮助检测人员掌握保温层遭受磨损的情况，以及阀门的封堵状态，有效避免了选取测量点方式所带来的误差。这种新式的检验和评价方式，能够协助工作人员拟定锅炉的定期养护规划，改善能量的传送情况。此外，采用热成像措施对锅炉的水垢进行识别，不仅可以降低清除水垢的成本，还可以避免过度洗刷其他管道，这有利于维持锅炉的正常运行。
4.2检验辅助设备
为了进一步确保锅炉的工作安全，还需要检查辅助设施和控制柜的状态。近年来，锅炉运行的自动化程度有所提高，辅助设备和锅炉的控制设备也在影响着锅炉的各种性能。如果锅炉发热，通常预示着锅炉的辅助设施出现了磨损，或者整体功能存在问题。采用红外热成像手段检查这些装置，能够及时发现装置电线脱落、接线口遭受腐蚀、连接过于紧密、电压不平衡、电缆热量集中、空气流通不畅、电线内部芯线绝缘壳破损、电线短路、轴承润滑不良等问题。控制柜内部的电气设施和部件都会随着时间的流逝，而逐渐改变性能，这就容易造成部件的端口异常变热等现象发生。
5 结论
红外热成像措施的推广采用，提升了检验锅炉故障的能力，并实现了锅炉工作的安全和资源节约。随着这种新型技术手段的完善，对于锅炉的测量精确程度将会进一步提高；而运用信息技术手段来分析检测得到的数据，又可以促进红外热成像措施的推广。目前，这种测量方式还有许多不足之处，有待于人们在锅炉检测实践中予以完善。锅炉检测人员要注意学习专业知识，不断掌握先进的检测技术。
参考文献
[1]陈志刚.热成像测量技术在锅炉检验中的应用[J].电子测量技术，2012（2）.
[2]刘跃林.浅谈热成像测量技术在锅炉检验中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2013（11）.
[3]刘士冲.浅析锅炉检验的常用方法[J].中国新技术新产品，2011（12）.
[4]魏于波.浅谈锅炉检验的重要性及内容和方法[J].科海故事博览，科教论坛，2011（8）.
[5]张忠成.浅谈锅炉检验的方法[J].中国新技术新产品，2012（14）.