压缩空气

通过压缩空气泄漏检测和修复改善三重底线

预防泄漏检测措施在制造环境的可持续发展中发挥着至关重要的作用

由罗伯·米尔纳 2021年9月10日
图说明了麦克风如何影响“看到”问题的能力。礼貌:公司

压缩空气是许多行业最昂贵和最重要的公用事业之一。通常,它的成本不仅仅是在维持和操作植物中的许多电力,天然气或水的用途。由于泄漏和效率低下,每年损失压缩空气的最多三分之一。最终,发现和修复泄漏对降低成本至关重要,有效地运营并减少组织的碳足迹,同时可能改善关键利益相关者和投资者关系。

防止浪费能源

泄漏是压缩空气系统浪费能量的大来源,根据能效和可再生能源的办公室,这些泄漏占设施内的总空压机输出的20-30%。此外,泄漏有助于系统运行问题,例如波动系统压力,这可以使空气工具或空气操作的设备能够更低效率并且可能影响生产。未知的泄漏也可能需要过量的压缩机容量,可能需要其他压缩机,其否则可以不必要地进行,导致高于必要的成本。由于不必要的循环和增加的运行时,它们也可以导致使用寿命减少,同时增加维护需求。

图说明了麦克风如何影响“看到”问题的能力。礼貌:公司

图说明了麦克风如何影响“看到”问题的能力。礼貌:公司

在节约能源和资源的同时,通过主动泄漏检测可以显著降低成本。能源效率和可再生能源办公室在一家化工厂进行了一项研究,该化工厂在压缩空气审计后进行了防泄漏计划,证明了如何通过补救措施大幅降低工厂成本。通过修复在核电站发现的10个最大的泄漏,运营商可以节省70%的潜在总成本。

提高能源标准,减少过度浪费,并符合监管、税收和投资者的期望。许多工业组织也在寻求与ISO 50001能源管理标准保持一致。与其他ISO管理体系标准一样,ISO 50001认证不是强制性的,但它确实要求组织制定更有效的能源使用政策。这包括确定目标和目标,以满足政策;利用数据更好地了解能源使用情况并作出决策;测量结果;回顾政策的运作情况,不断改善能源管理。当组织领导人决定实施这些标准时,它使他们能够了解组织各自的碳足迹,并向外部各方和投资者展示企业已经实施了有效的能源管理系统。

找到检测方法

无论组织是计划实施ISO 50001,还是只是想提高工厂效率以节约成本,识别压缩空气泄漏是至关重要的,但在嘈杂的制造环境中识别它们可能特别棘手。因此,确定最合适的方法或工具对于一个成功的计划是至关重要的。

肥皂泡测试

传统的泄漏检测工具是一种特殊的肥皂溶液,需要用经过批准的肥皂溶液浸透可疑的泄漏区域。简单地说,如果存在泄漏,肥皂就会开始冒泡。如果泄漏地点已知,并且系统压力良好,那么这种方法是有效的。然而,在泄漏地点未知的情况下,这可能是一个繁琐的过程,操作人员可能需要对整个怀疑的设备应用解决方案,以期确定泄漏。因此,肥皂泡测试可能会变得非常耗时和混乱,而且没有必要提供足够的数据来确认准确的泄漏尺寸和流量。

单传声器检漏

超声波(声学)检漏仪提供了一种解决方案,可以使用一个运行约40千赫兹(kHz)的单一麦克风系统来检测泄漏。这种方法依靠“外差”使操作者能够区分泄漏产生的噪声和背景噪声。外差将高频噪声转换为较低的可听见频率,操作员必须经过训练,才能根据声音特征识别这些频率。麦克风在被检查的工艺管道上来回扫描,直到发现并测量可疑的泄漏。对于缺乏经验的检查人员来说,对不存在的泄漏和遗漏实际泄漏的错误警报是很常见的。此外,手动移动设备周围的麦克风来定位泄漏可能会耗费时间,并可能使操作人员处于危险之中。此外,这个系统需要大量的训练时间来掌握。

高清声成像

与传统方法相比,依赖于一系列专用集成麦克风的高清晰度(HD)声学成像装置依赖于一系列专用集成麦克风的速度越快,检测泄漏,例如肥皂泡和单麦克风超声波选项。通常,较数数量的麦克风,声学性能越好。在这种情况下,最佳选择将是MEMS(微电子机械系统)麦克风,较小,消耗更少的功率并提供比其他系统更好的性能和稳定性。

HD声学成像提供了精确的声学图像,即使在嘈杂的环境中也能直观地显示超声波信息。图像在数码相机图片上实时转换,这使得声源的精确度达到了极高的水平。根据工具的不同,它可以配备网络功能,自动将图像保存到云,以便检查后的检查和处理。这样可以方便地访问存储的文件,也可以方便地分离声源,以便在办公室对问题进行更深入的分析和分类。当与常规维护程序结合使用时,声波成像可以帮助设备节省水电费用,并推迟更换压缩机和其他相关设备所需的潜在巨额资本支出。

一些手持设备只需要一只手操作,并且能够在100多米以外进行准确的评估,以检测和分析安全问题,进一步提高安全性和方便性。操作人员可以在安全距离内对大面积区域进行快速扫描,而不需要接触机器或关闭生产线。

在嘈杂的环境中泄漏

嘈杂的工厂和制造环境几乎不可能让人的耳朵检测到泄漏,所以频率范围是泄漏检测技术的关键。检测压缩空气泄漏的最有效频率范围是20至30 kHz,因为该范围有助于从植物环境的背景噪声中区分压缩空气泄漏。机械噪声的振幅通常在10 kHz以下达到峰值,在60 kHz时趋于零,由于与更高频率相比,在20-30 kHz之间漏气噪声和背景噪声之间的差异更大,因此在这个范围内更容易检测漏气。

漏气噪声与背景噪声比较,在嘈杂环境中找到最佳频率。礼貌:公司

漏气噪声与背景噪声比较,在嘈杂环境中找到最佳频率。礼貌:公司

然而,背景噪声干扰仍然是一个问题。在这种情况下,设备必须能够区分类似泄漏的声源和其他干扰声音。市场上大多数声学相机要求用户手动过滤掉干扰噪音使用滑块来改变频率范围,但是理想的设备可以自动检测声音模式,类似的空气泄漏和去除干扰噪声对单个和多个声音来源使用先进的出镜,基于ai过滤器。本质上,这些设备可以识别出声音是漏气还是背景噪音,而无需人工干预,就像人们能够分辨两种不同乐器演奏的同一个音符一样。

麦克风数量也在泄漏检测中起着很大的作用 - 特别是具有非常高的频率声源。为了准确地听到这些声音,声学相机必须具有多个麦克风,优选地彼此接近,否则会发生空间混叠的问题,导致错误的结果,并且在不正确的位置显示出的声源。

不同频率下探测距离损失的说明。礼貌:公司

不同频率下探测距离损失的说明。礼貌:公司

长期福利

除了节省成本,HD声学成像还为企业提供了一种有效的工具,以缓解低效,减少工厂运营的整体碳足迹,并提高操作和测试空气压缩设备人员的安全性。

最终,预防性泄漏检测措施可以在未来制造环境的可持续发展中发挥至关重要的战略作用。压缩空气泄漏修复和缓解可以是组织减少能源消耗、享受必要成本和安全改进的快速方法。对于使用工业压缩空气系统的组织来说,能源是最大的可控运营费用之一,因此资源、时间、金钱和关键利益相关者关系都可以得到保障。


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作者生物:Rob Milner是Teledyne Flir的全球业务发展经理 - 条件监测。