特种设备检测及监测技术

特种设备检测及监测技术

陈现军

潍坊中农联合化工有限公司

山东省潍坊市滨海经济技术开发区  261000

摘要：特种设备检测及监测技术的应用与实施会受到外界各种因素的影响。当地政府和技术研发人员应利用先进的计算机技术，及时更新并学习国内外新型特种设备检测及监测方法，采用特定管控措施对设备内部结构缺陷及时确定后，采购先进的质量检测设备及时找出设备运行期间出现的各类安全隐患。

关键词：特种设备；检测与监测技术；应用方法

1特种设备现有的检测和监测技术

1.1特种设备中声发射检测和监测技术

通常情况下，如果储罐结构受到外界各种客观因素影响，相关结构应力承受效果会发生一定的变化，从一定程度上可能导致设备相关材料出现裂缝、延展及错位等不良现象，一旦储罐本身内部含有腐蚀及裂纹现象时，相关物料结构由于自身原因不稳定的能量集聚后整体性能就会逐步降低，在此种模式下，所释放出来的剩余能源就会以弹性应力波的形态存在，并由此形成了声音辐射现象，声音辐射又称为应力波辐射。经过管理人员的不断开发与调试，其采用特定方式能够给对储罐结构附近的声音辐射信息进行快速收集与获取，此种技术一旦受到相关信号信息，就会在最短时间内进行快速识别分析与判断，在快速寻找出储罐结构的缺陷后，采用定量与定性相结合的形式确定具体的缺陷部位；其次，据有关资料显示，此种特种设备检测方式能够对大型金属储罐物体、底板结构及裂纹部位进行全面的检测与监测，检测人员采用较短时间就可对设备隐患部位及时定位与识别，并实现可视化分析与处理；最后，管理人员采用适当方式对声射技术进行完善和改进后，依然发现此种技术还存在应用弊端。例如，针对广泛应用的石油行业，部分技术人员并没有完全掌握腐蚀设备的声发射测试原理，在实际的声发测试过程中，对各类设备的声音测试标准也存在许多争议，各种噪声、液位改变、温度变动等会儿声音测试结果产生不利影响，国际管理部门应制定统一标准对此类技术进行统筹规划。

1.2特种设备中红外线成像技术

进一步了解后发现，管理人员将红外成像无损检测技术对储罐等特种设备结构温度进行全面检验，具体来讲，操作人员采用适当方式并妥善应用先进的红外成像技术，在统一应用红外检测器、红外光学成像物镜等仪器设备后，与光机扫描系统紧密联系后能够及时测定相关物体的相关数据细腻，同时，红外检测仪器内部重要感光元器件及时对被测物体的红外热象予以拍摄记录处理，经过特定放大方式形成完整的红外成像图像数据信息及时传递给管理人员。此外，管理人员应利用先进的计算机技术、大数据技术及时建立完整的储罐各类状态故障分析数据库，应用各类智能监控软件，在对储罐特种设备运行温度进行自动实时监控的基础上。及时排查各类风险隐患问题，并发出一系列预警信号提醒值班人员及时进行处理。

1.3特种设备中分布式光纤超声监测技术

分布式光纤超声在线监测技术是利用超声波在有限空间内经过多次反射并产生复杂的叠加干涉及几何弥散，通过专用设备对这些信号进行识别和扩展，反演出内部结构，并形成二维或三维图像，进而实现对缺陷的精准定位和量化，使缺陷可视化。其优势在于光纤感应器具备了本身不带电、抗干扰力量强、安全性高的优点，适合在各种环境中使用，同时可以实现对储罐的变形、可燃性气体浓度、管内氧气浓度及内压等多种数据的监测。分布式光纤传感器在保证光缆直线顺序、空间阵列布局的前提下，可实现空间与时序的分布式检测。在线监测，无需停产，降低成本。

该技术适用于大规模、大范围的监测任务，因其信号的采集和传输可以做到无电、安全防爆，所以特别适用于易燃易爆场所的健康监测和管理，同时可以对大型储罐的液位、温度、压力、应变、腐蚀、裂纹等进行自动监测、显示和报警。

目前，分布式光纤超声监测技术已经成为行业关注和研究的热点。对其研究多关注于对分布式光纤传感器的布设地点、布线数量等进行优化处理，从而降低成本，以获取监控覆盖面更广、检测灵敏度更高等的监控方法，以及高灵敏度、高分辨率、高性价比、长寿命且普遍适用的传感器的研发。建立全面的储罐监测数据库，实现数据的纵横对比，对传感器系统进行整合，实现触感器系统的微型化、集成化，能够实现一个传感器监测多个数据对象。

1.4特种设备中漏磁检测技术

漏磁检测技术是通过施加在储罐外部的一个强大的磁场使金属储罐被磁化，无缺陷的储罐会形成一个较为完整且稳定分布的磁场，如果存在腐蚀、裂纹、穿孔等体积型缺陷，在这类明显的缺陷处会形成漏磁场。磁敏检测元件利用检测出来的电流、电压信号判断缺陷大小和形状，同时也可以通过信号的具体波形对裂纹进行判别。相较于其他检测手段，其优点是检测效率高，对缺陷定位精准，准确度可以达到毫米级别。同时，通常需要停产开罐检测，并且只对铁磁性材料有效果，对于大型复杂设备无法实现全覆盖，需要对壁底连接处、边角、盘管覆盖等位置进行手持设备检测，或通过磁粉检测进行补测。其适用于大型金属储罐罐底处腐蚀、裂纹等缺陷的检测。

目前，漏磁检测技术被广泛地应用于压力容器及其附属设备的检测工作中，发展方向多集中在对弱磁场聚磁技术的研发、高检测灵敏度的传感器聚磁装置的设计、高导磁材料聚磁片的制作以及合理的聚磁结构的研究。

1.5特种设备中脉冲涡流检测技术及涡流热成像技术

涡流检测是基于主磁场与被测材料之间的相互作用，由楞次定律可知，这种相互作用会在试样内部产生涡流，涡流会产生二次磁场。可通过监测线圈阻抗变化或测量感应磁场来检测不连续性的存在，如腐蚀和材料损失。将检测到的信号经过处理，与原始C扫描图进行对比，并经过图像数据处理，可以成功地检测出加工缺陷。

使用涡流热成像技术时，感应涡流在缺陷位置被迫转向，从而导致该区域涡流密度变化，涡流密度大的区域表现为更高程度的焦耳热，通过红外摄像机记录下来形成数字数据，从而获得缺陷位置。它的优势在于准确性不受防腐涂层厚度的影响，可以检测直径为几毫米的缺陷。脉冲涡流响应信号包含多个深度信息，等效于多频涡流。涡流热成像技术具有速度快、深度大、灵敏度高、谱宽、成本低、易于定量等优点。但传统的涡流无损检测技术中都是采用单频正弦波激励线圈，其穿透深度有限，同时，检测结果需要采用合理的图像处理方法将伪缺陷消除来提高检测效果和精度。通常用于检测防腐涂层缺陷。

2特种设备检测问题

通过实地考察后发现，国家管理部门已经结合实际情况建立健全并制定完整的特种设备安全检测及监督管理制度，在此种管理方式下，各类安全意外事故发生概率明显减少，切实保证了广大人民群众生命安全，然而，与国外西方发达国家特种设备检测技术相比，国内的设备检测及监测模式还存在诸多不成熟之处，例如，部分企业没有对检测人员进行专业的技术培训，对特种设备的检测方法各不相同，直接导致特种设备检测效果全面下降，同时，设备检测人员可能存在敷衍偷懒不作为行为，没有严格遵守国家规定的检测及监督技术管理标准，不能及时发现并找出设备内部结构存在的各类问题。

3特种设备检测技术管理策略

3.1构建完善的特殊设备安全检查制度

当地检测机构应结合目前特种设备常见的检测技术，及时制定科学完整的特种设备检测技术管理体系，通过相应的检测模式优化特种设备检测效果，其次，应加大对新型特种设备的技术检测及日常监测，并做好书面记录归档保管，为后期特种设备的检测工作顺利进行及监测水平的提高创设诸多有利条件；最后，应对于大型特种设备的检测应安全评价、风险评估、寿命预测、仿真技术、事故防范、应急救援等工作内容进行综合管理。

3.2强化各种特殊设备的适应性

首先，管理人员应顺应时代发展潮流，加大研发力度，采用新型管理措施对设备内部的重要零部件进行优化与调整，确保其整体的发展方向朝着系统化、大型化及精确化方向发展。尤其是在特种设备实际应用过程中，应派设专业的检修人员对内部重要元器件进行综合性能检验，及时发现特种设备运行潜在的各种风险隐患。

其次，管理人员应对各类新型材料及特种设备的使用方法予以充分了解，结合实际的情况对相关结构进行检查，全面提升特种设备的检测水平。

3.3减少设备中的安全风险

当地政府及相关检测机构应高度重视对特种设备的结构的监督与管理，及时制定相应的设备检测制度，继而约束并规范检测人员的日常工作行为，在对各类特种设备应用项目质量效果全面监督的基础上，及时要求相关部门制定详尽的设备风险预警处置预案，解决特种设备运行期间可能存在的问题，进一步更换受损零部件后，有效避免设备无法运行导致的各类安全意外事故。

4特殊设备各种缺陷监控技术的应用

首先，据有关资料显示，科学合理地运用温度计、液位计、可燃性气体等气体成分监测仪器、外加电流的阴极保护运行系统对能够较好地对特种设备的缺陷监测工作进行管理。

完整的温度计结构能够自动实时地对储罐设备内部的液体温度进行测定，与此同时，也能精确获得罐体自身的温度，设备管理人员应采用适当方式确保相关结构在可控温度范围之内，尽量减少由于外界气温环境明显变化而诱发的罐体破裂现象。

气体监测仪器的研发能够全面对储罐内部易燃易爆气体及具体氧气浓度数据信息进行多元检测，在进行适当调节操作后，有效减少气体爆炸诱发的各类安全意外事故。

可以通过对储罐底板外加电流的阴极保护法中的极化电流的大小进行监测，来确定罐底接触介质的电导率进而判断底板的腐蚀情况。

其次，管理人员主要运用压电陶瓷探头超声波测厚法、电磁超声测厚法、漏磁检测技术法、脉冲涡流检测法对储罐特种设备材料的厚度进行检验，一旦发现相关结构出现腐蚀现象后，应立即结合实际情况对罐体的结构特点及性能进行测试，从多元角度合理分析并预测储罐结构的整体使用寿命。

5结束语

综上所述，在国民经济迅速发展的大时代背景下，我国工业企业应用特种设备的数量逐渐增多，采用适当管理措施提升设备运行管理水平是社会各界应该研究并探讨的应用方向之一。对此，特种设备管理人员应具备与时俱进的思想，完善并改进相关机械设备检测方法，及时排除并解决特种设备运行期间存在的各类安全隐患后，提升其整体运行的安全性和稳定性。

参考文献

[1]丁克勤.高参数、高风险特种设备安全检测监测技术研究进展[A].中国科学技术协会.中国科协第235次青年科学家论坛——极端复杂测试环境下实验力学的挑战与应对[C].中国科学技术协会：中国力学学会，2011:14-17.

[2]刘吟,魏玉垒,刘美丽.超声导波、TOFD技术在特种设备检测中的应用[J].石油和化工设备,2009,12(09):40-42.