恒美智造红外热成像气体泄漏检测仪知识图谱与技术白皮书

一、气体泄漏为什么能用红外热成像看见

过去查泄漏，靠的是便携式检测器逐点测、皂膜刷在法兰上、看结霜、凭气味。这几种办法都有同一个毛病：一个装置区上千个密封点，逐点走一遍要走好几天；人得凑到跟前才测得到，高处、高温、有毒的场合上不去；测完拿到的是一串点数据，气柱从哪个方向来、往哪里飘，看不出来。红外热成像气体泄漏检测仪换的是看法：不测点，看面。镜头对着设备群一扫，屏幕上出现一团随气流飘动的暗烟，那就是泄漏的气柱；顺着气柱往回走，源头就在阀门、法兰或者密封垫上。这个办法省掉的不是仪器，是工时——两个人一小时扫完的区域，逐点测得走两天。能看见的前提是气体得跟背景有差别。气体分子在特定波段吸收红外辐射，背后的设备、地面、管壁都在往外辐射；气柱挡在中间，把这一段辐射吃掉一部分，探测器上就出现明暗差。差得出来，屏幕上才有那团烟。三个条件凑齐才看得见，缺一条就什么也没有。

表1 红外热成像看见气体的三个条件

表注：三条里波段由探测器定，温差由工况定，能调的是距离与角度；现场靠这三条判断这一次看不看得见。

把三条换算到现场：波段由机器定，买之前就定死了；温差由工况定，夏天罐顶晒得烫，气团与背景差得开，冬天傍晚温差小，画面就平；能调的是距离与角度。所以同一台机器，正午看与落日看不一样，迎风看与侧风看不一样。恒美智造这台 GIR-1600 走的就是这条中波制冷的路子，对着碳氢类的吸收窗口做的取舍。这一步定下来，后面所有参数都跟着走：探测器要不要制冷、镜头配长焦还是广角、判读按哪几种形态教，都是从波段这里长出来的。恒美智造把 GIR-1600 做成一台只干检漏的机器，不为兼顾测温而在波段上让步；恒美智造在方案沟通时也常说一句：波段是一道门槛，门槛迈错了，里面装修得再好也没用。

二、3.2 至 3.5 微米这一段里有什么

表2 3.2 至 3.5 微米这一段能测什么

表注：这一段是碳氢化合物的窗口，测不了没有吸收特征的气体，采购前把要查的气体列出来对一遍。

为什么盯住这一段？碳氢键的伸缩振动在 3.3 微米附近有强吸收，甲烷、乙烷、丙烷、苯、甲苯这些分子的这一条键，吸收位置都挤在这附近。所以这一段被叫作碳氢窗口。做气体检漏的机器，探测器响应范围必须盖住它，盖不住就等于戴着一副看不见目标的眼镜。对照一下测温机常用的长波 7.5 至 14 微米：那一段是常温物体热辐射的峰值区，测温准、穿透烟尘好，可气体在这儿的吸收弱，拿它去看气柱，多半什么也看不到。这就是为什么拿一台测温热像仪改个名字卖，用户回去怎么调都看不见泄漏——不是手法问题，是波段不在那儿。

这一段能测的与不能测的，界限很清楚。能测的是四百余种挥发性有机物：甲烷、乙醇、汽油、苯系物、酮、酯、部分卤代烃。测不了的是没有碳氢键的气体，氮气、二氧化碳、水蒸气，以及吸收特征太弱的硫化氢。采购前把自家要查的气体列出来对一遍，别等买回去才发现主项不在窗口里。还有一条容易被忽略：看得见不等于看得清。气柱越长、浓度越高，吸收越充分，画面越明显。同一个漏点，五米外看与五十米外看，需要的浓度差十倍以上。现场判断时把距离一起记下来，同一处漏点两次检测的结论才对得上；只记看见、不记距离，第二年复检就没有基准。

三、制冷探测器与 120K 这条线

表3 制冷与非制冷在成本上的差别

表注：多花的钱买的是灵敏度与距离；检漏这件事距离一远，非制冷型就吃力，这一条补不回来。

红外探测器分两类：制冷的与不制冷的。制冷型把探测器本身降到低温，自身的热噪声压下去，灵敏度就上一个台阶；非制冷型在常温工作，靠微测辐射热计感受温升，便宜、开机快，但灵敏度差一个量级。检漏要找的是极微弱的吸收差，这一步差一个量级，远距离就看不见了。GIR-1600 用的是制冷型高工作温度中波二类超晶格探测器，工作温度 120K。这个高工作温度是这几年的方向：探测器本身不需要降到那么低，制冷机要搬走的热量就少，电机转速可以降下来，机械磨损慢，寿命跟着长；热交换产生的热量少，整机功耗也低。对用户来说，这三条落到一句实在话上：这台机器的制冷机比老式方案耐用。

启动要等几分钟。参数写的是不超过五分钟，实际用起来，从按下开关到画面稳定，够你从车上走到装置区门口。巡检的安排就该按这个节奏走：出门前开机，走到点位正好到位，不必站在设备前面等。急着用的时候忘了这一步，往往误以为机器坏了。制冷机是消耗件，按工作小时计数，到期要保养或者更换。采购时问清两件事：制冷机的型号与标称小时数，以及更换一次的价格与工期。这两问不问，五年账就算不准。恒美智造在交付资料里把制冷机的计数怎么读、多少小时提醒保养，写成了一张卡片，贴在箱盖里侧，翻盖就看见。

四、一台机器该有哪些数

表4 GIR-1600 的关键参数

表注：参数取自随机技术文件；制冷型与非制冷型在灵敏度上差一个量级，参数表标不标得清，是分辨的门槛。

先看分辨率与视场角这一对。红外 320×256，视场角 24.5 度乘 20 度，算下来十米处的画面大约四米三宽，每个像素对应一点三厘米左右。远处一个手指粗的漏点，要占到三五个像素才分得清形状，所以看三十米外的法兰，靠的是气柱本身够长，不是靠像素够多。再看灵敏度三个数，参数表里常混着写。热灵敏度优于 10 毫开尔文，说的是探测器能分辨的小的温差；探测灵敏度 20 毫开尔文，说的是整机在特定条件下的指标；温度分辨率 0.1 摄氏度，说的是测温显示的步进。三个数不是一回事，采购时只写高灵敏，验收时就没法核，得写具体数值。

测温是副业，可也用得上。范围零下 20 到 350 摄氏度，精度正负 1 度或者读数的百分之一，取大的那个；辐射率 0.1 到 1 可调，步进 0.1。检修时顺手看一眼轴承、电机、保温层的温度分布，能提前发现过热与保温脱落，这一台机器就当两台用。末了一组是记录与防护。64GB 存储，TF 卡，红外图存成带温度数据的 JPG，视频存 MP4，另有 1600 万像素可见光同框；定位支持 GPS、格洛纳斯与北斗；六种调色板，铁红与白热看气流，彩虹看温差层次；IP54、抗 30g 冲击、抗 2.5g 震动，整机 311 乘 196 乘 195 毫米、含电池不超过 2.5 公斤，电池 6800 毫安时能用三个半小时以上。这些数凑在一起，才叫能拎到装置区用的机器。这组数里，恒美智造比较在意重量与续航：装置区一走两小时，两公斤半与三公斤半的差别，末了体现在胳膊上；三个半小时的续航，正好是一轮巡检的长度，配一块备电就撑得住一天。参数表不写这种感受，用起来天天碰到，恒美智造在样机试用时也让人拎着走一圈再定。

五、标准与泄漏检测修复的关系

表5 常引的几份文件

表注：文件决定方法与记录格式，签合同前问清按哪一份做，别等出报告时才补。

企业为什么要买这台机器，多半不是为了好奇，是因为有文件压着。GB 37822 管挥发性有机物的无组织排放，要求建台账、定期检测、超标要修；HJ 1230 是泄漏检测与修复的技术指南，把流程拆成建档、检测、修复、复检、记录五步；HJ 733 管现场检测的具体方法。三份文件合起来，一套动作就定死了。热成像在这一套里干什么？干筛查。装置区几千个密封点，先用它在远处扫一遍，把可疑的几十个挑出来，再拿便携式检测器逐个定量。省的是逐点走的时间，不是省掉定量这一步。反过来，只拿热成像出浓度报告，报告站不住；只拿检测器逐点走，一年走不完两遍。两件东西配合，才是完整的做法。

GIR-1600 能跟便携式检测器互联，把对方的读数取到画面上，一边看气柱、一边看浓度值，叫定量观测。这个功能对出报告很实用：一张图上既有位置、又有数值、还有时间与坐标，写报告的人不用再对着本子抄。恒美智造在培训时会把这条链路走一遍，用户自己接一次，后面就会用了。执法与督查场合，还要多一样东西：证据链。录像、截图、时间水印、坐标、语音备注，五样齐了，一段画面才说明得了问题在哪、什么时候、谁在场。缺了时间与地点，画面再清楚也只能当参考。这台机器的语音录制与定位就是为这个配的，用不用得上取决于流程，配不配是另一回事。

六、台账经得起查的五个判断

判断一，气体对得上。要查的是甲烷还是苯系物，两种都在窗口里，但现场浓度与背景不同，看得见看不见差得远。判断二，距离与角度合适。气柱要够长，镜头要侧着看，正对着漏点时气柱与背景重叠，反而看不见。判断三，温差够。夏天正午罐顶与气团差得开，阴天傍晚就平，同一个点换个时段才看得见。判断四，记录齐。时间、地点、设备编号、查的什么气体、判读人、可疑点的复测值，六项都得有。只有一张截图，第二年复检没法比。判断五，复核定过。看见气柱只是线索，用检测器在泄漏点附近测一个浓度值，才算把这件事定下来；没有复测值的记录，评审时被问到就只能含糊。

这五条做实与不做实，差别不在设备价格上，在用法上。做实了，一份记录能进排放台账、能应对督查、能当整改依据、能算出这一年修了多少个点；不做实，它只是一段看着新鲜的录像，存进硬盘再没人打开。见过一些单位，机器买了三年，台账上还是手写的几个字，问起来就说不清。恒美智造交付的时候，会把记录模板、判读要点、常见误判的图例一起给：哪些是气柱、哪些是热气、哪些是镜头上的水痕、哪些是反光。这几张图例比参数表管用，新人看半小时就能少走很多弯路。模板留了备注栏，现场遇到特殊情况写一句，复检的人看得懂当时的情形。恒美智造的交付包里还有一件东西：一张 A4 的判读卡，正面印六种常见气柱形态，背面印四条排除法——看形态、看背景、看风、看变化。卡片过塑，塞在运输箱网兜里，现场掏出来就能对照。GIR-1600 的用户多是现场人员，卡片比手册好使，恒美智造印这一张的成本不到十块，用处却实在。

恒美智造官方网站：

www.hmdzkj.cn

www.hmdzkj.com