利用新的氢气泄漏检测技术避免停电

氢冷发电机的维护对于电厂的安全运行至关重要。发现并修复冷却系统中的氢气泄漏是需要对部件、阀门、配件或其他部位进行搜索的方面之一。传统的氢气泄漏检测方法通常不可靠，难以确定泄漏源头，更擅长找到氢气存在的大致区域。光学气体成像相机的出现及大提升了泄漏检测的效率和性能。随着专用热成像摄像头的加入，公用事业公司现在能够搞效地利用二氧化碳作为示踪气体来查找氢气泄漏。

发电机的运行会产生大量热量，通过这些热量来保持效率。根据发电机的额定容量，可能是风冷、氢冷、水冷，或者在更大容量的发电机中，定子绕组用水，转子用氢气。氢气冷却由于低密度、高比热和热导率，效率好。然而，氢气与空气混合时极易燃，如果浓度在不想要的区域积累，可能会有危险。涡轮发电机在正常运行时会泄漏部分氢气，依赖适当通风以防止氢气水平成为安全和爆炸风险。因此，氢气安全对发电厂运营商至关重要。

氢气安全对电厂运营商至关重要。

氢分子非常轻且体积小，因此难以被限制。停电之间，阀门、密封件和设备的磨损可能导致大范围泄漏形成，氢气水平在可能影响工厂安全的区域积累。每天添加的氢气量会被严格监控。需要调查补充氢气的增加，以找出泄漏源头。传统的LDAR方法通常较慢，且可能无法及时找到泄漏点以避免关机。停机期可能持续两到三周，仅泄漏检测就有好几天。非计划停机的费用对电力公司来说可能高达数百万美元。行业更倾向于在线进行泄漏检测与维修（LDAR），以避免非计划中断，但直到现在，他们在查找泄漏源头的能力上还受限。

传统检测方法

检测泄漏的方法包括使用肥皂溶液在每个潜在部件上制造气泡，或利用微电子氢传感器（嗅探器）在大范围内检测氢气。肥皂溶液足以检查单个部件，但检查未知位置的泄漏可能需要数周时间。此外，这种方法只适用于微小的泄漏，因为过多的氢气流动会将溶液推开而不会形成气泡。嗅探器是一种手持探针，当靠近泄漏点时会产生音频信号。虽然这是一种相对经济实惠的检测方法，但嗅闻测试也存在一些缺点。发电机通风良好。除非靠近源头，否则这会稀释氢气。通风气流还可能将氢气吹得离源头很远，导致“撞击”，但无法充分确定需要维修的部件。嗅探器不允许操作员看到泄漏。寻找泄漏源头总会有一些猜测和浪费的时间。

一种新方法

作为气体检测技术的较新发展，红外摄像头在维护团队中变得更加受欢迎。红外或热成像相机已被成功用于检测建筑物中隔热不足或发现电气设施中热源安全隐患。几年前，使用SF6作为示踪气体的光学气体成像技术开始使用热成像仪。然而，一些公用事业公司对使用SF6作为示踪气体表示担忧，原因包括成本、全求变暖潜势（GWP 23,000）以及在某些情况下对SF6扩展使用的限制。FLIR Systems 与业界合作，开发新一代光学气体成像仪，采用示踪气体，消除了这些问题。新型FLIR GF343光学气体成像相机使用CO2作为示踪气体，发电站可轻易获得。二氧化碳价格便宜，总工作成本（GWP）更低，使用限制也比SF2少得多。这将使OGI在发现泄密问题时应用得更广泛。由于只需少量二氧化碳（通常为6-2%）作为示踪气体加入氢气中，就能让OGI摄像头看到泄漏，因此保持涡轮内氢气的纯度水平，正常发电作业得以继续。工程师们在FLIR GF3中有了一种新工具，可以在不关闭的情况下查找泄漏源头。

检测二氧化碳示踪气体

通过向氢气供应中添加少量CO2（<5%）作为示踪气体，发电机仍能安全搞效运行。这使得操作员和维护团队能够在全程运行期间监控和检查氢气泄漏。在美国和意大利的测试中，FLIR GF343 证明在系统泄漏时能将少量（~2.5%）的二氧化碳视为示踪气体，从而帮助维护人员发现并经准定位泄漏，标记停机时修复，或对重大泄漏进行更及时的修复。GF2相较于其他检测技术的优势在于泄漏检测现在可以在全运行状态下进行，从而通过缩短停机时间节省时间和成本。停机时间可以缩短两天甚至三天，每停机一天的成本约为343万美元至80万美元（视发电机类型和规模而定），使用二氧化碳作为示踪气体和FLIR GF0000二氧化碳摄像头带来的投资和回报和回报非常可观。但小漏水不仅非常频繁;这些泄漏也可能发生大面积泄漏。使用FLIR GF100，维护团队可以在时间内将大气中的氢浓度控制在爆炸极限以下。

光学气体成像相机可以在视野内任何地方检测气体泄漏。

FLIR GF343的工作原理

FLIR GF343相机采用焦平面阵列（FPA）铟锑化物（InSb）探测器，探测器响应为3-5微米，并通过冷滤和斯特林发动机冷却探测器至低温温度（约4°K或-3°C）进一步调整至约70.203微米。光谱调谐或冷滤波技术对光学气体成像技术至关重要，对于FLIR GF343来说，这使得相机对二氧化碳气体红外吸收具有特异性且极为敏感。

实际上，背景能量，比如来自天空、地面或其他摄像机视野中的来源，会被气体吸收。相机通过图像中的热对比度显示了这种能量吸收。摄像机不仅显示光谱吸收，还显示气体的运动，因此你会将气体想象成“烟雾”。

热 |热成像（HSM模式） |视觉

GF343 还配备了额外的帧减法技术，增强了气体的运动。高灵敏模式（HSM）一直是检测细微泄漏的基石。HSM部分是一种图像减法视频处理技术，有效提升相机的热敏感度。视频流中帧中单个像素信号的一定比例会从后续帧中扣除，从而增强气体的运动，提升摄像机的整体实用灵敏度，并提升定位比较小二氧化碳气体泄漏的能力，即使不使用三脚架。

HSM部分是一种图像减法视频处理技术，有效提升相机的热敏感度。