石化的可选择关键设备的红外热成像在线监控方法及系统的制作方法
石化的可选择关键设备的红外热成像在线监控方法及系统方法
技术领域：
本发明涉及一种石化设备的红外热成像在线监控系统及方法，特别涉及一种应用于石化设备中的塔、换热器、反应器、储罐、化工流程泵、机械设备、火炬、工艺管道、阀门、加热炉、仓库、堆场等的可选择关键设备中的红外热成像在线监控系统及方法。背景技术：
在石化行业，由于石化设备接触的易燃易爆的石油或天然气等危险品，因此容易发生事故，而一次突发的生产事故就有可能导致设备瘫痪，巨大的财产损失，甚至是人员伤亡，而连续的温度监控和关键部位温度趋势实时汇报已经成为亟待解决的维护难题。
经过发明人长期研究发现塔、换热器、反应器、储罐、化工流程泵、机械设备、火炬、 工艺管道、阀门、加热炉、仓库以及堆场等石化设备容易存在事故隐患，经过发明人的长期研究发现，这些石化设备有个共同的特点，即在事故发生之前，其温度变化是按特定的规律进行，但不同的石化设备的温度变化规律不一定相同，如(请发明人举一至两个例子说明是按什么规律变化)。在此，发明人将这些石化设备定义为石化的可选择关键设备，即可选择关键设备就是事故隐患存在有规律的温度变化的石化设备。因此若能在可选择关键设备事故发生之前，监测其温度变化，并判断其是否按特定的规律进行，从而在事故发生之前进行告警，即可将火灾事故扼杀在萌芽状态，因此有极其重要的意义，而目前在用的石化设备的监测系统或方法多为烟雾报警和可见光报警，因为烟雾和火光一定是在灾害发生之初或之后才会产生，因此其报警原理是在事故发生之初或之后进行告警，这样往往错过救灾的事故前处置的最佳实机，最终酿成大祸。而且可见光报警还存在一个缺点，一定要有人值守显示屏，造成值守人容易疲惫。
以下是发明人对近年来一些石油化工企业可选择关键设备的典型事故例证
1、某石油化工企业向原油罐注入脱硫剂，由于脱硫剂本身主体是强氧化性的双氧水，遇原油后引起温度升高，温度上高加速双氧水的氧化分解，导致温度急速升高，液体气化，导致注入点管道爆裂；管道爆裂产生的静电，导致火灾事故的发生；因此注入点的温度监测尤其重要。
2、某石油化工企业热油泵房的阀门垫片出现失稳现象，导致热油从垫片处喷出， 热油遇到空气后自动燃烧，导致火灾事故的发生。阀门垫片失稳需要一定的时间，而且可能出现失稳的阀门具有不确定性，因此若垫片处温度上升能够及时得到检测和控制，关闭阀门，采取适当的操作，就会避免事故的发生。
3、某石油化工企业燃烧的火炬采用可见红光成像技术进行监控，但无论火炬燃烧或不燃烧，目前的工业电视系统都无法进行报警，只有人工做出判断。因此对火炬头在燃烧到熄火温度降低及时得到检测和控制，进行必要的操作来避免事故的发生尤其重要。
4、某石油化工企业会使用的轻质油储罐，储罐介质中硫化物的含量较高。尽管储罐进行过内防腐，但是由于浮盘的连续运行，必然导致内防腐层破坏，破坏的防腐层内部的铁，遇到介质中的硫化物，产生硫化亚铁，而产生硫化亚铁的过程是发热过程，温度升高加速产生硫化亚铁的反应速度，最终导致温度升高引然介质，导致爆炸事故的发生。
5、某石油化工企业的大型石油外浮顶储罐，由于雷电引燃密封圈处可燃气体，从而发生火灾。虽然石油储罐通常设有光栅光缆感温报警系统，但由于光栅光缆感温报警系统为接触式感温报警系统，其需与密封圈处直接接触，而密封圈处环境差，腐蚀引起报警系统失灵，而无法及时报警。
6、某石油化工企业的石油内浮顶储罐，由于雷电引燃密封圈处可燃气体，从而发生火灾。该石油内浮顶储罐按照规范属0区，不能设光栅光缆感温报警，且此环境腐蚀更加厉害，初期火灾无法报警。由于火灾不能早期发现，最终酿成大事故。
7、某石油化工企业的制氢装置，采用低的碳氢比操作不稳定；采用高的碳氢比，容易引起管道设备的腐蚀。该装置在取得设计同意后，采用高的碳氢比，但没有执行设计允许的1个月的时间限制。高碳氢比的介质具有很强的腐蚀性，导致三通处局部腐蚀加剧，最终导致管道破裂，介质泄露，产生爆炸事故，装置严重损毁。因此三通处周围温度监测也很重要。
8、某石油化工企业的焦化装置，焦炭塔设备顶部设备发生破裂，造成渣油泄漏，喷溅到附近的高温管道上，引起火灾，最终造成爆炸和焦化塔倒塌。火灾是由于设备顶部金属腐蚀轻度减弱造成的，减薄的设备壁承受不了工作的压力。减薄的设备局部必然出现局部温度升高，而且是一个不断增长的过程。如果在可能出现问题的设备周围温度监控，及时采取措施，就会避免事故的发生。
而纵观现有技术中针对石油化工设备的监测系统和方法的研究状况，均未发现针对所述石油化工可选择关键设备内部温度监测的情况。如
2009. 08. 19公开的，公开号为CN101509822的中国发明涉及一种轻质石化产品水冷器泄漏在线监测方法及仪器，将轻质石化产品水冷器中的循环水在线引出，循环水样品经过过滤并通过流量计通入至气化室，此过程有蒸汽伴热；将压缩空气经过流量计和气提器通入到气化室的样品中，样品中的可燃气体组分经气提后，通过冷却和过滤携带到检测室中，由高灵敏度的可燃气体检测器检测出样品中可燃气体的浓度；再通过检测的循环水的流量、压缩空气的流量，计算出循环水中可燃气体的浓度，然后将该数据现场显示并转换成模拟信号或数字信号输送至监控中心。其目的是用于监控可燃气体的浓度，并没有涉及有关所述石油化工可选择关键设备内部温度监测的情况。
2010. 01. 20公开的，公开号为CN101630399的中国发明涉及一种石化重大危险源安全监控的方法，该方法包括提高系统的稳定性；提高网络的安全性；提高快速相应的实时性；提升海量数据的处理能力；提高多部门的协调能力；数据的实时更新；增加可持续扩展的能力；增强移动运行能力。与现有技术相比，该发明是通过改善监控系统的性能来对重大危险源实施有效地监控，最大限度地消除事故隐患，减少损失，并没有涉及有关所述石油化工可选择关键设备内部温度监测的情况。
2010. 11. 17公开的，公开号为CN101888413A的中国发明石化行业泄漏监测与定位预警系统及其建立方法，涉及一种气体漏失的预防、检查和确定位置的装置，由上位机系统、中心节点、路由节点和终端节点四部分组成。其中，上位机系统中的软件部分包括地理信息系统和虚拟现实控制系统，所有节点均是由ZigBee无线模块、传感器模块和电源模块组成的无线网络节点，ZigBee无线模块使用了 ZigBee无线传输协议，传感器模块搭载一个微量泄漏气敏传感器，电源模块由3. 6V直流电池和电压转换电路构成。本发明实现了监控中心与整个现场所有监控点的环境参数、潜在事故预警信息和事故发生时危险源准确定位信息的同步，克服了现有技术不能及时地对突发泄漏事件进行监测预警和对现场信息进行采集和传输的问题，也没有涉及有关所述石油化工可选择关键设备内部温度监测的情况。
2008. 07. 30公开的，公开号为CN201091757的中国实用新型一种石化码头消防自动化监控系统，采用的是分布式集散控制系统，由调度中心和码头前沿的控制分站两级组成；其中设有控制主站(采用西门子S7300PLC)，分站采用分布式远程1/0(西门子 ET200M)，调度中心设有2台工控机作为监控主站；各站通过多模光纤首尾相连，同时各控制分站的数据采集模块连接设置在监控现场的监测仪表(如压力变送器、液位计等)与之配合的消防管路系统调度中心的中心计算机控制消防泵、电动阀门、消防炮等设备；本消防自动化监控系统具备遥控、遥测和遥视功能。该系统是利用多模光纤来进行监测，而不能监控所述石油化工可选择关键设备关键部位的内部温度的情况。
2009. 07. 15公开的，公开号为CN201274014的中国实用新型石化码头生产自动化监控系统，由主控制机连接调度DLP大屏幕，通过CP5611通讯卡连接控制机柜内的PLC ； PLC总线连接多个光纤链路模块，再通过通讯光缆连接控制分站；各控制分站连接码头现场自动化仪表、电动阀门、输油臂。控制分站的光纤盒连接光纤链路模块，再连接远程I/O 及ET200M信号采集模块。用自控仪表、电动阀门、输油臂作为远传终端，通过工控组态采集码头分站的数据，以人性化的用户操作界面实时显现。该系统是利用光纤链路来进行监测， 其主要实现电动阀门的远程控制、管线压力的连锁报警、输油臂状态信号的采集、主调对码头前沿操作的查缺补漏等，同样不能监控所述石油化工可选择关键设备关键部位的温度。
2010. 11. 17公开的，公开号为CN201638368U的中国实用新型涉及到工业控制领域，尤其涉及到一种运用RF无线电载波通讯模块传递报警信息的气体检测报警系统。包括有气体探测器、监控设备、电力线载波通讯模块，其特征是设置多个气体探测器；监控设备可以通过电力线载波通讯模块采样气体探测器数据。其在石化领域的应用主要是对气体泄漏的监测监控。
由此可见，目前在石化行业，还没有出现利用红外手段监测石化设备，以对所述石化的可选择关键设备的关键部位的内部温度实时有效监测和预测，并进行告警的方法或装置。而目前石油化工企业不断增加加工含硫原油的数量，中间原料罐硫的含量也在增加； 乙烯原料需要适当的硫化物含量，对生产过程有利；设备的检维修周期不断缩短，连续的生产过程不断延长，可能产生问题的机会再增加；企业聘用的员工在减少，自动化的要求在提高；社会在进步，社会对安全生产的要求在提高，企业安全生产的压力在增加。因此，急需一种针对这些可选择关键设备的关键部位的内部温度实时有效监测和预测，来弥补现有技术中石油设备监测系统的不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种石化设备的红外热成像在线监控方法及系统，利用红外手段监测石油化工可选择关键设备的关键部位的内部温度变化情况，并可对潜在的危险进行告警。
本发明要解决的技术问题之一，即一种石化的可选择关键设备的红外热成像在线监控方法是这样实现的其包括如下步骤
步骤10、根据石化设备的安全生产的需要，确定可选择关键设备及其允许的温度变化范围，并确定该些可选择关键设备的事故隐患温度变化规律，并根据该事故隐患温度变化规律设定报警条件；
步骤20、在所述可选择关键设备的关键部位周边设置至少一个红外热像终端，实时获取所述关键部位的红外视频信息和温度数据；
步骤30、将红外视频信息和温度数据通过信号传输模块传送至红外热像监控客户端；
步骤40、红外热像监控客户端接收到的视频信息和温度数据后进行自动分析，判断是否符合该可选择关键设备的事故隐患温度变化规律或是否超出该可选择关键设备的允许的温度变化范围，并根据设定的报警条件通知报警装置进行告警。
本发明要解决的技术问题之二，即所述的石化设备的红外热成像在线监控系统是这样实现的该系统包括复数个红外热像终端、复数个信号传输模块、一红外热像监控客户端、一报警装置，所述复数个红外热像终端设置在所述可选择关键设备的关键部位周边，每个红外热像终端均通过一信号传输模块连接至所述红外热像监控客户端，所述红外热像监控客户端再连接所述报警装置。
本发明具有如下优点本发明的方法或系统是利用红外手段在可选择关键设备事故发生之前，监测其温度变化，并判断其是否按特定的规律进行，从而在事故发生之前进行告警，即可将火灾事故扼杀在萌芽状态，且对后续采取有效预防措施提供极大的数据支持， 另外，本发明还可实现非接触式热点扫描，以对石化设备关键部位的内部温度实时有效监测和预测，并及时进行告警。其与之前技术的重要区别在于，之前的技术是火灾发生或可燃物泄漏后进行的监测和报警，本发明是在这些问题出现之前进行检测和报警，将事故抹杀在萌芽中。
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明监控系统较佳实施例的结构框图。
图2为本发明监控方法较佳实施例的流程框图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明监控系统的一较佳实施例包括复数个红外热像终端1、复数个信号传输模块2、一红外热像监控客户端3、一报警装置4，所述复数个红外热像终端1 设置在石化的可选择关键设备(未图示)的关键部位周边，每个红外热像终端1均通过一信号传输模块2连接至红外热像监控客户端3，所述红外热像监控客户端3再连接所述报警装置4。
所述红外热像终端1进一步包括一红外热成像模块11、一温度分析模块12及一可见光辅助摄像机13，所述红外热成像模块11、温度分析模块12及可见光辅助摄像机13 均连接至所述信号传输模块2。所述红外热成像模块1的红外镜头可根据现场的实际需求定制，以具备合适的分辨率、视场角/最小焦距、热灵敏度、工作波长、图像刷新频率等等参数；所述温度分析模块12可采用焦平面整列，非制冷氧化钒微测辐射热计，还可根据现场的实际需求定制，以具备合适的测温范围、精度、测温功能，如各种点、线、面的实时测温。
为了更好的保护所述红外热成像模块11、温度分析模块12、可见光辅助摄像机 13，所述红外热像终端1还可包括一防护罩，另外在防护罩的下方再连接一云台，利于所述红外热像终端的监测范围及角度等的调整。所述防护罩的一端设置有红外窗口，所述红外热成像模块、温度分析模块、可见光辅助摄像机均设在所述防护罩的内部，所述红外窗口上还设有雨刷，所述防护罩内还设有加热装置和风冷装置，以适用复杂多变的测试环境。所述云台可采用高精度云台。
所述红外热像监控客户端3还通过以太网连接远端服务器5，以将数据传送给远端服务器5，在软件方面，该远端服务器5具有后台分析管理模块，可以将接收到的数据进行进一步的分析管理。同样，所述红外热像监控客户端3可带有丰富的分析工具，如具备点分析、区域分析、多边形区域分析、等温分析、线分析、趋势分析的功能，并自动生成的分析结果报表，如EXCEL或WORD格式的报表。所述红外热像监控客户端3可以由安装有监测软件的PC机承担。
所述红外热像终端1的红外热成像模块11的红外视频信号以及所述可见光辅助摄像机13的可见光视频信号传送至所述红外热像监控客户端3的同一个屏幕上进行显示， 显示模式包括全可见光显示模式、全红外显示模式、红外可见光融合显示模式中的至少一种，如此可方便监测人员的监测工作。
所述报警装置4可以根据需要为声光报警器。
再如图2所示，本发明监控方法的一较佳实施例包括如下步骤(其中步骤50和60 不分先后顺序)
步骤10、根据石化设备的安全生产的需要，确定可选择关键设备及其允许的温度变化范围，并确定该些可选择关键设备的事故隐患温度变化规律，并根据该事故隐患温度变化规律设定报警条件；
步骤20、在所述可选择关键设备的关键部位周边设置至少一个红外热像终端1， 通过该红外热像终端1内的红外热成像模块11、温度分析模块12及可见光辅助摄像机13 即可实时获取所述关键部位内部的视频信息和温度数据；
步骤30、将视频信息和温度数据通过信号传输模块2传送至红外热像监控客户端 3 ；
步骤40、红外热像监控客户端3接收到的视频信息和温度数据后实时显示红外视频信息和温度信息，同时进行自动分析，判断是否符合该可选择关键设备的事故隐患温度变化规律或是否超出该可选择关键设备的允许的温度变化范围，并根据设定的报警条件通知报警装置4进行告警。所述自动分析包括点分析、区域分析、多边形区域分析、等温分析、 线分析、面分析、趋势分析，并自动生成的分析结果报表。
步骤50、操作人员根据报警装置提供的信息，查找符合事故隐患温度变化规律或温度变化超过允许范围的可选择关键设备，落实解决问题；
步骤60、红外热像监控客户端3将红外视频信息、温度信息或结果报表通过以太网传送至远端服务器5，以对各种信息的后续的使用和处理。
由上可知，本发明的方法或装置是根据设备监测分析报警的原理、确定可选择关键设备及可选择关键设备允许温度变化范围及事故隐患前特定的温度变化规律来进行灾前预警，特别适合监测分析石油化工设备可燃气体燃烧引起与周边温度变化；可燃液体火焰熄灭引起与周边温度变化；管道、设备材料厚度变化、裂纹等引起与周边温度变化；管道、设备内部化学反应引起与周边温度变化而产生的灾情隐患，本发明可实现非接触式热点扫描，以对石化设备关键部位的内部温度实时有效监测和预测，并及时进行告警，对后续采取有效预防措施提供极大的数据支持。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
权利要求
1.一种石化的可选择关键设备的红外热成像在线监控方法，其特征在于包括如下步骤步骤10、根据石化设备的安全生产的需要，确定可选择关键设备及其允许的温度变化范围，并确定该些可选择关键设备的事故隐患温度变化规律，并根据该事故隐患温度变化规律设定报警条件；步骤20、在所述可选择关键设备的关键部位周边设置至少一个红外热像终端，实时获取所述关键部位的红外视频信息和温度数据；步骤30、将红外视频信息和温度数据通过信号传输模块传送至红外热像监控客户端；步骤40、红外热像监控客户端接收到的视频信息和温度数据后进行自动分析，判断是否符合该可选择关键设备的事故隐患温度变化规律或是否超出该可选择关键设备的允许的温度变化范围，并根据设定的报警条件通知报警装置进行告警。
2.根据权利要求1所述的石化的可选择关键设备的红外热成像在线监控方法，其特征在于所述步骤40中，红外热像监控客户端在接收到的视频信息和温度数据后还实时显示红外视频信息和温度信息，且对接收到的视频信息和温度数据进行的自动分析包括点分析、区域分析、多边形区域分析、等温分析、线分析、面分析、趋势分析，并自动生成的分析结果报表。
3.根据权利要求2所述的石化的可选择关键设备的红外热成像在线监控方法，其特征在于还包括步骤50、红外热像监控客户端将红外视频信息、温度信息或结果报表通过以太网传送至远端服务器。
4.根据权利要求1或3所述的石化的可选择关键设备的红外热成像在线监控方法，其特征在于还包括步骤60、操作人员根据报警装置提供的信息，查找符合事故隐患温度变化规律或温度变化超过允许范围的可选择关键设备，落实解决问题。
5.一种石化的可选择关键设备的红外热成像在线监控系统，其特征在于包括复数个红外热像终端、复数个信号传输模块、一红外热像监控客户端、一报警装置，所述复数个红外热像终端设置在所述可选择关键设备的关键部位周边，每个红外热像终端均通过一信号传输模块连接至所述红外热像监控客户端，所述红外热像监控客户端再连接所述报警装置。
6.根据权利要求5所述的石化的可选择关键设备的红外热成像在线监控系统，其特征在于所述红外热像终端进一步包括一红外热成像模块及温度分析模块，所述红外热成像模块及温度分析模块均连接至所述信号传输模块。
7.根据权利要求6所述的石化的可选择关键设备的红外热成像在线监控系统，其特征在于所述红外热像终端还包括一可见光辅助摄像机，该可见光辅助摄像机连接至所述信号传输模块。
8.根据权利要求7所述的石化的可选择关键设备的红外热成像在线监控系统，其特征在于所述红外热成像模块的可见光视频信号以及所述可见光辅助摄像机的红外视频信号传送至所述红外热像监控客户端的同一个屏幕上进行显示，显示模式包括全可见光显示模式、全红外显示模式、红外可见光融合显示模式中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的石化的可选择关键设备的红外热成像在线监控系统，其特征在于所述红外热像终端还包括一防护罩和连接在防护罩下方的云台，所述防护罩的一端设置有红外窗口，所述红外热成像模块、温度分析模块、可见光辅助摄像机均设在所述防护罩的内部，所述红外窗口上还设有雨刷，所述防护罩内还设有加热装置和风冷装置。
10.根据权利要求5至9任一项所述的石化的可选择关键设备的红外热成像在线监控系统，其特征在于所述红外热像监控客户端还通过以太网连接远端服务器，该远端服务器具有后台分析管理模块。
全文摘要
本发明提供的石化设备的红外热成像在线监控方法和系统。方法包括确定可选择关键设备及其允许的温度变化范围，并确定该些可选择关键设备的事故隐患温度变化规律，并根据该事故隐患温度变化规律设定报警条件，在石化的可选择关键设备的关键部位周边设置至少一个红外热像终端，实时获取所述关键部位的视频信息和温度数据并通过信号传输模块传送至红外热像监控客户端进行自动分析和实时显示，并根据设定的报警条件通知报警装置进行告警等步骤。其中红外热像终端、信号传输模块、红外热像监控客户端、报警装置即构成石化设备的红外热成像在线监控系统，通过本发明的方法和系统即可监测石化设备关键部位的内部情况，并可对潜在的危险进行告警。
文档编号G08B17/12GK102542722SQ201210001208
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者任庆文, 蔡磊 申请人:福建国化热像监控设备有限公司
文档序号 :
【 6687985 】
技术研发人员：任庆文,蔡磊
技术所有人：福建国化热像监控设备有限公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
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技术研发人员：任庆文,蔡磊
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