Авторы: Д.Г. Федотов (Инжиниринговая компания INTRATOOL)

Опубликовано на портале «Химическая техника», октябрь 2020

Летом 2020 года Инжиниринговая компания INTRATOOL завершила очередной этап разработки систем промышленного мониторинга INTRAVISION®, создаваемых на основе стационарных тепловизионных камер.

В рамках совершенствования технологии систем промышленного мониторинга INTRAVISION®, Инжиниринговая компания INTRATOOL провела ряд испытаний с учетом проверенных методов и передовых достижений мировых производителей. Тем самым итоговый результат призван обеспечить надежность, долговечность и соответствие стандартам качества любого промышленного объекта и установки.

ИСПЫТАНИЯ СИСТЕМ ТЕПЛОВИЗИОННОГО МОНИТОРИНГА

Испытания системы контроля внешнего контура реактора

В результате проведения испытаний системы контроля внешнего контура реактора на одном из предприятий нефтеперерабатывающей отрасли было доказано, что данная система позволяет контролировать образование и развитие дефектов футеровочного слоя в условиях постоянно изменяющихся параметров окружающей среды.

С помощью системы непрерывного тепловизионного мониторинга служба эксплуатации установки отследила периодические проявления и изменения дефекта футеровки, что невозможно реализовать при проведении плановых инспекций. В настоящий момент полученные данные обрабатываются и готовится пилотное внедрение.

Испытания показали, что оборудование тепловизионного мониторинга:

  • способно осуществлять задачи в области мониторинга промышленных установок в заводских условиях во взрывоопасных зонах в режиме 24/7;
  • позволяет генерировать и обрабатывать полученные тепловизионные данные с последующей трансляцией результатов заинтересованным службам.

Метод бесконтактного измерения был признан отвечающим поставленным целям, таким как контроль параметров технологического процесса реакторного блока методом непрерывного тепловизионного контроля и заблаговременное выявление опасных режимов работы выбранного объекта наблюдения. По итогам длительных испытаний были сформированы рекомендации по последующему внедрению.

Испытания встраиваемой в печь системы тепловизионного мониторинга

Инжиниринговая компания INTRATOOL первой на территории России провела испытания встраиваемой в печь системы тепловизионного мониторинга.

Применение данной технологии мониторинга возможно не только в нефтегазовой отрасли, но и в различных технологических печах самых разных отраслей промышленности, например:

  • в агломерационном производстве;
  • в камерах прокалки и обжига металлических заготовок;
  • во вращающихся трубчатых печах на производстве цинка, бокситов, цемента;
  • при контроле процессов горения в котельных и мусоросжигательных заводах.

Система информативно отображает распределение температуры на поверхности объектов внутри печи, позволяет своевременно обнаруживать возникающие дефекты футеровок, змеевиков и регулировать процессы горения.

Испытаниям систем тепловизионного мониторинга динамического оборудования

Инжиниринговая компания INTRATOOL провела также обширную работу по испытаниям систем тепловизионного мониторинга динамического оборудования. В частности, система INTRAVISION® применялась на таких предприятиях, как ПАО «Сибур», Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом», ПАО «Северсталь».

Система INTRAVISION® позволяет быстро точно и эффективно распознать дефект и, что самое главное, спрогнозировать его на ранней стадии, благодаря чему можно минимизировать риск поломки дорогостоящего оборудования, такого как электродвигатели, редукторы инасосы, сталеразливочных и чугуновозных ковшей, уменьшить убытки от простоя и запланировать остановочные и ремонтные работы.

В ходе всевозможных испытаний было выявлено, что перспективы применения в промышленности именно стационарных тепловизионных систем являются на сегодняшний день наиболее недооцененными. Новая технология тепловизионного мониторинга со временем находит все большее применение среди прикладных задач, решаемых на опасных производственных объектах. Уже сейчас данная технология стала намного более совершенной, чем существующие методы тепло- и вибромониторинга распределенного на больших площадях оборудования и, в ряде случаев, даже более доступной по стоимости, что позволяет применять ее совместно со стандартными средствами автоматического управления и технологического телевидения.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

Тепловизионный мониторинг в ряде случаев значительно расширяет возможности традиционных средств контроля состояния оборудования и технологического процесса, при этом объединяет все достоинства этих систем, а именно: возможность производить измерения температуры в каждой точке видимой области и передавать эти данные в режиме реального времени. Получаемые радиометрические данные по промышленным протоколам передаются на обработку и архивирование на сервер системы мониторинга, который, в свою очередь, может быть настроен для передачи результатов анализа в АСУТП предприятия. Оператор и службы контроля могут видеть на мониторе термографическое изображение и построенные по нему графики в режиме реального времени, что позволяет без затруднений определить области отклонения температуры и сделать процесс мониторинга более информативным, а производственный процесс более безопасным.

Рис. 1. Примеры тепловизионного изображения, получаемые с участка хранения сжиженного газа и внешнего контура печи АВТ

С возрастанием требований к повышению эффективности технологических процессов увеличивается и значение систем контроля и управления. Внедрение инновационных решений в области тепловизионного мониторинга в значительной мере способствует эффективной и безопасной эксплуатации технологических установок и производственных объектов. Помимо этого, непрерывный тепловизионный мониторинг минимизирует отрицательное воздействие человеческого фактора, обусловленного неоднородной периодичностью проведения измерений и низкой квалификацией персонала. Соответственно в данном свете наиболее выигрышным в долгосрочной перспективе становится именно непрерывный контроль средствами постоянного сбора данных о состоянии оборудования.

Кроме того, развитию цифрового производства способствует и эпидемиологически нестабильная обстановка, что одновременно создает дефицит кадров и требует внедрения новых эффективных решений по контролю над оборудованием и процессами производства.

ПРЕИМУЩЕСТВА ПРИМЕНЕНИЯ

Выбранный метод контроля температуры на основе стационарных тепловизионных систем обладает рядом преимуществ. В их числе:

  • отсутствие прямого контакта с оборудованием;
  • возможность одновременного контроля нескольких зон в одном кадре;
  • до 300 тыс. пикселей (точек измерения) температуры в одном кадре;
  • диапазон измерения температуры от –40 до +2000°С;
  • интуитивно понятные настройки управлением тревожными событиями;
  • широкие возможности по визуализации тепловых процессов;
  • простота обслуживания, сравнимая с обслуживанием систем технологического телевидения.

Интерфейс аппаратно-программного комплекса позволяет в режиме реального времени получать визуализацию данных в стандартном виде: с отображением термограмм с гибкой настройкой по цветам и различным зонам контроля и индикаторам температуры поверх видеоизображения. По индикаторам анализа могут быть выведены различные графики – тренды по значениям контролируемых параметров, контуры по линиям контроля, максимальные значения по контуру и прочие параметры.

В процессе работы с тепловизионными камерами был отмечен ряд первоочередных задач, которые могут быть решены при их постоянном применении:

  • выявление температурных аномалий;
  • ранняя детекция горения и возгораний;
  • отслеживание изменений параметров техпроцесса;
  • поиск скрытых и развивающихся дефектов;
  • контроль изменений состояния оборудования;
  • сравнительный анализ оборудования и его составных частей.
Рис. 2. Тепловизионный контроль факельного хозяйства

Все эти задачи являются наиболее востребованными на современном энергоэффективном и безопасном производстве, а с учётом того, что процесс тепловизионного мониторинга может быть автоматизирован и не требует непосредственного контроля происходящего на экране оператором, вероятность пропуска тревожного события фактически сведена к нулю.

АДАПТАЦИЯ РЕШЕНИЯ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В НЕГАТИВНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специалисты Инжиниринговой компании INTRTATOOL адаптируют комплексы тепловизионного мониторинга INTRAVISION® для работы на производственных объектах с любыми условиями эксплуатации. На устанавливаемое оборудование зачастую воздействуют различные неблагоприятные факторы, требующие соответствующих мер защиты.

Например, от температурного и ударного воздействия защищает металлический корпус с системой терморегуляции, от налипания пыли на объектив – система непрерывной подачи воздушной или азотной смеси, от перегрева – двойной контур с циркуляцией газа или воды. На сегодняшний день проработаны различные варианты исполнения оборудования, которые позволяют осуществлять его непрерывную эксплуатацию несмотря на существующие ограничения производства. В то же время поддерживаемые способы передачи данных и поддержка промышленных протоколов значительно расширяют возможности по их применению в связке с уже существующей инфраструктурой.

Ярким примером реализации системы INTRAVISION® является разработанный командой направления «Системы промышленного мониторинга»  комплекс непрерывного мониторинга чугуновозных ковшей. В 2019 году он был успешно внедрен на одно из ведущих российских металлургических предприятий с целью обеспечения своевременного обнаружения дефектов футеровки ковшей, предотвращения прогара и разлива расплавленного металла.

Рис.3. Тепловизионный мониторинг металлургических ковшей

Комплекс состоит из четырех защищенных от воздействия высоких температур тепловизионных камер и контролирует все ковши, проходящие через пост контроля, с последующей автоматической идентификацией их по номерам. Специально разработанное программное обеспечение выдает результаты измерения в виде графиков распределения температурных полей по отдельным областям поверхности ковша в соответствии с используемым идентификатором. Реализуемое техническое решение не имеет аналогов и является уникальным за счет того, что объединяет достоинства систем тепловизионного мониторинга и машинного зрения.

Инжиниринговая компания INTRATOOL уже более 6 лет разрабатывает и поставляет системы промышленного мониторинга на основе систем технологического телевидения, стационарных датчиков и систем тепловизионного мониторинга. Компания готова к сотрудничеству по вопросам применения тепловизионных систем для обеспечения безопасности и эффективности промышленных процессов, открыта для сложных в реализации задач, а также готова провести демонстрацию используемого оборудования и технологий в полевых условиях.

СХОЖИЕ СТАТЬИБОЛЬШЕ ОТ АВТОРА