空中光学气体成像可提高检测效率并改善安全性
Steve Beynon – Teledyne FLIR 公司欧洲、中东和非洲 (EMEA) 光学气体成像专家
天然气加工厂、上游生产设施、压缩机站和管道是天然气供应链的关键要素。这些设施通过各种分布在广大区域，且难以有效管理的众多设备来储存、加工和运输天然气。其中的一项重要工作是发现、限制，甚至消除设备、管道和接头处的天然气泄漏。这不仅可以确保员工的安全，还可以减少对环境有害的甲烷排放。虽然在广阔的天然气田中有效地监测气体排放可能充满挑战，但有一种将无人机 (UAV) 和光学气体成像技术创新地结合在一起的新技术已证实非常有用。
安全优先
尽管检查员和工作人员采取了许多安全措施，但对天然气泄漏的检测和修复可能会对维护专业人员带来重大健康和安全风险。传统的泄漏检测和修复 (LDAR) 设备通常要求操作员靠近泄漏的组件，甚至要在泄漏气体的包围下作业。佩戴呼吸器等防护设备需要时间，并且会限制操作员安全移动的能力。这些都可能增加不安全作业或伤害的可能性，同时也限制了接触离地较高，或位于难以进入区域的组件的能力。通过利用光学气体成像 (OGI) 热像仪来检测气体泄漏，用户可以在安全距离外工作并发现组件中的危险泄漏；现在，通过市场上的新型空中检测解决方案，他们还可以离得更远。
图 1：利用 FLIR OGI 技术从空中检测管道泄漏。
时间就是金钱
虽然手持式光学气体成像热像仪能解决 LDAR 的许多安全问题并提高效率，但要完成大型天然气生产设施的检测仍需耗费大量时间，因为在这些设施的不同地点之间移动没有简单的办法：操作员往往需要在扫描完一个区域后，开车到下一个地点，然后再次重新开始这一过程，这就要耗费时间和金钱。与手持操作相比，采用空中光学气体成像的新技术进行泄漏扫描的技术人员可在很短时间内完成更多设施或地点的检测。空中光学气体成像操作员可以在一次无人机飞行中扫描 4 到 5 处设施（取决于多种因素），这样的任务可能需要半天或一整天。
用 GIS-320 发现浮顶罐多处密封泄漏
如何到达？
系统的设施或设施中的资产可能在地图上看起来很近，但 LDAR 专业人员会发现要花费大量时间才能完成一处大型设施的检测，这种设施的面积可能高达许多平方英里，资产之间的距离很长，导致检测非常耗时，且效率很低。例如，一名石油天然气操作员负责检测有多个大型储罐的设施，如果使用手持式光学气体成像热像仪，则检测每一个储罐都可能需要一个小时或更长的时间，因为这需要爬上梯子到达储罐顶部，进行检查，然后爬下梯子才能完成。通过空中光学气体成像解决方案，操作员只需一次无人机飞行，即可这些储罐进行逐个扫描，从而大大简化其 LDAR 过程。此外，由于地理位置、土地权利限制或区域面积庞大的原因，供应链中的某些地点可能难以进入。采用空中检测解决方案可以大大减少为到达某个地点而投入的时间和工作，而如果不投入大量的工作，在很多情况下难以甚至不可能到达这些地点。
还有一个简单的地形问题：一些管道建在卡车甚至四轮驱动车辆都无法进入的地区，这就给泄漏检测带来了极大的挑战。河流、铁路或其他障碍物的阻隔也使空中光学气体成像更具吸引力，因为无人机只需从安全的地点起飞就可以快速到达想要到达的地点。
石油天然气行业一处储罐设施的鸟瞰图（图片由 Zoom Earth 提供）。为了满足监管和/或环保要求，需要定期使用光学气体成像对这些资产进行检测。采用空中光学气体成像解决方案，一名操作员可以在一次飞行中检测多处资产。
更好的解决方案
虽然市场上有许多无人机可供选择，但其中有许多无人机并非空中光学气体成像技术所专用，或者不是专用于石油和天然气行业的无人机。Workswell GIS-320 空中光学气体成像解决方案专用于空中气体检测。GIS-320 采用 Teledyne FLIR 的集成光学气体成像技术，包括与FLIR GF320 和 GFx320 相同的制冷型红外探测器，专门针对石油天然气行业的需求而设计，符合美国国家环境保护局 (EPA) 法规。GIS-320 具有 FLIR 的高灵敏度模式 (HSM) 图像增强功能，以及专门为专业无人机操作员设计的通信协议等常见功能，是 LDAR 作业程序的宝贵补充。
图 3：搭载 GIS-320 OGI 有效载荷的视觉检测飞行器。
将这种有效载荷与工业无人机平台结合后，石油天然气运营商就拥有了市场上可靠、性能强的空中光学气体成像解决方案。许多工业无人机解决方案的一些关键功能有助于空中光学气体成像检测，例如长航时、电池热插拔功能、可实现自主检测的预定义任务计划等等。这些搭载 GIS-320 的空中光学气体成像解决方案将大大提高那些希望减少其设施排放的公司的效率。
采用 FLIR 热成像技术的 Workswell GIS-320
制冷型探测器使微小泄漏无所遁形
FLIR 光学气体成像红外热像仪能够观察到并精确定位肉眼看不到的气体泄漏。光学气体成像可以简单、高效地对远程区域或难以接近区域的设备进行连续监控。采用 FLIR 热成像技术的 Workswell GIS-320 包含制冷型锑化铟（InSb）探测器，可生成 320 × 240 分辨率的热图像。凭借其低光圈数（镜头速度的衡量参数）和气体检测的高灵敏度，GIS-320 可检测极微量的泄漏，甚至能满足多种灵敏度监管标准。将该热像仪切换到高热灵敏度模式 (HSM) 后，还可进一步增强检测水平，以便检测极微量的泄漏。总而言之，GISGIS-320 在快速完成大面积检测的同时，还可以很方便地在安全距离外进行控制。
图 4：用 FLIR 光学气体成像技术发现井场储罐泄漏。
结论
无论您是希望改善工人的安全、满足监管要求，还是仅仅为了改善环境管理而减少排放，光学气体成像技术在石油天然气行业都大有用武之地。其中许多设施分布在狭小的区域，难以轻易、快速进入。将采用 FLIR 热成像技术的 Workswell GIS-320 与工业无人机相结合，可以为操作员提供独特的能力，使其能够更高效地达到检测要求，并且更有效地创造更安全的工作环境和减少排放。
