技術及測試應用
2024-05-29
量測氣體洩漏的好工具 -新型氣體洩漏偵測器介紹（上）
量測氣體洩漏的好工具-新型氣體洩漏偵測器介紹
1.前言
隨著全球暖化聖嬰現象的加劇,國際間對ESG的議題越來越關注,歐盟執委會主席 烏爾蘇拉•格特魯德•馮德萊恩提出歐盟計畫在2030年要達到減碳 55%,2050年達0排碳,而臺灣也積極響應此議題設立目標-2030年減碳 25%。氣候的變遷,企業生產過程中排放二氧化碳是最大因素,環境帶給企業的是提供資源給企業,而企業使用資源來產出商品,最終必須達到企業與環境共存共榮。
目前台灣的用碳大戶及大企業在碳盤查(包含: 組織內碳盤查、供應鏈碳盤查、產品碳足跡)大致已完成,接下來是設定減碳目標及國內外碳費/稅對應、碳交易市場參與…等等。許多企業更擬定策略以因應及改善,如:
●推動低碳製造:持續採用最佳技術減少溫室氣體排放。
●使用再生能源:持續購買再生能源及設置太陽能發電系統,增加再生能源使用量
●改善能源使用效率:規畫年度新增節能措施,積極落實節能行動,提高能源使用效率。
故提高能源使用效率及在工廠內降低氣體洩漏所造成的能源損耗及環境的危害,就成為工廠積極著手改善的項目。
2.氣體洩漏潛在的成本
據歐盟統計,以壓縮氣體生產之每年消耗80 TWh(TWh:百萬兆瓦)的電力. 其中有15%(約12 TWh)是壓縮氣體系統中的洩漏損耗。如果能找出洩漏處並加以修復,即可避免因氣體洩漏而造成其中80%或9.6 TWh的浪費,故透過修復氣體洩漏可節省約8.64億歐元。
▲上圖為常見無塵室機房內的管線氣體洩漏。
▲註解: TWh:百萬兆瓦
3.壓縮氣體洩漏會造成的損耗
將12 TWh(TWh:百萬兆瓦)的能量損失量與能源列出,很明顯12 TWh約為：
●超過一個德國最大的核電站的生產能量。(下圖左)
●德國鐵路一年的用電量。(下圖中)
●是德國貝格卡門燃煤電廠CO2二氧化碳排放量的兩倍 (下圖右),損失金額約達108億歐元。
在檢測洩漏和確保設備能兼具高效運作方面,透過超聲波紅外線熱像聲學相機的快速檢測可讓公司節省下列能源成本:
●通過成功定位和解決氣體洩漏,平均可以節省12%的能源成本。
●還可以提高操作安全性,並通過減少壓縮機的運行時間來延長設備的維護間隔和使用壽命。
因此,許多公司對其機器和設備進行定期審核和檢查。
其中透過生命週期成本（LCC）的計算,能源成本通常超過75%。
以某氣體設備為例：
4.國內知名氣體廠-巡檢氮氣儲槽實例
液氮儲存區液態氮洩漏可能引發之危害,如外力衝擊造成管線斷裂而導致液態氮外洩事件,其可能引發之連鎖反應,並可能衍生多重風險堆疊衝擊,不僅會造成廠房、周圍儲槽及公共道路遭受嚴重破壞,更導致嚴重人員傷亡、財產損失與製程中斷等嚴重後果,人員的定檢、巡檢時是不易檢測到的。使用超音波紅外線熱像聲學相機則可做更精密性的定檢或巡檢,從遠處(高空)拍攝氮氣儲存槽,超音波紅外線熱像聲學相機(SOUNDCAM ULTRA 3 IR)即可輕易地得知洩漏處,進行改善方案。
5.量測氣體洩漏的好工具
超音波聲學相機,又稱麥克風陣列,通常配備數十個到超過百個麥克風同步採集聲音信號,並通過攝像鏡頭採集視頻訊號及影像,由後端信號處理算法合成「聲音圖片」和「聲音影片」,以即時直觀的方式顯示噪音聲源位置,可用來定位產品或零部件的異音或微小的氣體洩漏異音。
使用超音波紅外線熱像聲學相機做工廠氣體洩漏、廠務巡檢、定檢等量測之
四大優勢如下圖:
如以德國製CAE -SOUNDCAM ULTRA IR 3超音波紅外線熱像聲學相機為例:
它配置有176顆高靈敏度麥克風、高解析度光學攝像頭,同時波紋狀的凸起可以起到保護麥克風的作用。對麥克風陣列Beamforming算法的實現進行了改進,大大提高了「聲音影像」的實時性和解析度,快速成像達到每秒100幀,可捕捉瞬態異音。
透過SOUNDCAM ULTRA 3 IR 可快速、輕鬆地檢測空氣、氣體和真空洩漏。壓縮空氣、氣體和真空洩漏檢測從未如此簡單。這些設備可以識別壓縮空氣和氣體系統所需的維修。
資料來源:
Peter Radgen彼得•拉跟博士：歐盟壓縮空氣系統,發表於2001年
（Peter Radgen）彼得•拉根博士,（Manuel Unger）曼努埃爾•昂格博士; 壓縮空氣洩漏的理論和實驗評估,斯圖加特大學,2019年。
1.前言
隨著全球暖化聖嬰現象的加劇,國際間對ESG的議題越來越關注,歐盟執委會主席 烏爾蘇拉•格特魯德•馮德萊恩提出歐盟計畫在2030年要達到減碳 55%,2050年達0排碳,而臺灣也積極響應此議題設立目標-2030年減碳 25%。氣候的變遷,企業生產過程中排放二氧化碳是最大因素,環境帶給企業的是提供資源給企業,而企業使用資源來產出商品,最終必須達到企業與環境共存共榮。
目前台灣的用碳大戶及大企業在碳盤查(包含: 組織內碳盤查、供應鏈碳盤查、產品碳足跡)大致已完成,接下來是設定減碳目標及國內外碳費/稅對應、碳交易市場參與…等等。許多企業更擬定策略以因應及改善,如:
●推動低碳製造:持續採用最佳技術減少溫室氣體排放。
●使用再生能源:持續購買再生能源及設置太陽能發電系統,增加再生能源使用量
●改善能源使用效率:規畫年度新增節能措施,積極落實節能行動,提高能源使用效率。
故提高能源使用效率及在工廠內降低氣體洩漏所造成的能源損耗及環境的危害,就成為工廠積極著手改善的項目。
2.氣體洩漏潛在的成本
據歐盟統計,以壓縮氣體生產之每年消耗80 TWh(TWh:百萬兆瓦)的電力. 其中有15%(約12 TWh)是壓縮氣體系統中的洩漏損耗。如果能找出洩漏處並加以修復,即可避免因氣體洩漏而造成其中80%或9.6 TWh的浪費,故透過修復氣體洩漏可節省約8.64億歐元。
▲上圖為常見無塵室機房內的管線氣體洩漏。
▲註解: TWh:百萬兆瓦
3.壓縮氣體洩漏會造成的損耗
將12 TWh(TWh:百萬兆瓦)的能量損失量與能源列出,很明顯12 TWh約為：
●超過一個德國最大的核電站的生產能量。(下圖左)
●德國鐵路一年的用電量。(下圖中)
●是德國貝格卡門燃煤電廠CO2二氧化碳排放量的兩倍 (下圖右),損失金額約達108億歐元。
在檢測洩漏和確保設備能兼具高效運作方面,透過超聲波紅外線熱像聲學相機的快速檢測可讓公司節省下列能源成本:
●通過成功定位和解決氣體洩漏,平均可以節省12%的能源成本。
●還可以提高操作安全性,並通過減少壓縮機的運行時間來延長設備的維護間隔和使用壽命。
因此,許多公司對其機器和設備進行定期審核和檢查。
其中透過生命週期成本（LCC）的計算,能源成本通常超過75%。
以某氣體設備為例：
4.國內知名氣體廠-巡檢氮氣儲槽實例
液氮儲存區液態氮洩漏可能引發之危害,如外力衝擊造成管線斷裂而導致液態氮外洩事件,其可能引發之連鎖反應,並可能衍生多重風險堆疊衝擊,不僅會造成廠房、周圍儲槽及公共道路遭受嚴重破壞,更導致嚴重人員傷亡、財產損失與製程中斷等嚴重後果,人員的定檢、巡檢時是不易檢測到的。使用超音波紅外線熱像聲學相機則可做更精密性的定檢或巡檢,從遠處(高空)拍攝氮氣儲存槽,超音波紅外線熱像聲學相機(SOUNDCAM ULTRA 3 IR)即可輕易地得知洩漏處,進行改善方案。
5.量測氣體洩漏的好工具
超音波聲學相機,又稱麥克風陣列,通常配備數十個到超過百個麥克風同步採集聲音信號,並通過攝像鏡頭採集視頻訊號及影像,由後端信號處理算法合成「聲音圖片」和「聲音影片」,以即時直觀的方式顯示噪音聲源位置,可用來定位產品或零部件的異音或微小的氣體洩漏異音。
使用超音波紅外線熱像聲學相機做工廠氣體洩漏、廠務巡檢、定檢等量測之
四大優勢如下圖:
如以德國製CAE -SOUNDCAM ULTRA IR 3超音波紅外線熱像聲學相機為例:
它配置有176顆高靈敏度麥克風、高解析度光學攝像頭,同時波紋狀的凸起可以起到保護麥克風的作用。對麥克風陣列Beamforming算法的實現進行了改進,大大提高了「聲音影像」的實時性和解析度,快速成像達到每秒100幀,可捕捉瞬態異音。
透過SOUNDCAM ULTRA 3 IR 可快速、輕鬆地檢測空氣、氣體和真空洩漏。壓縮空氣、氣體和真空洩漏檢測從未如此簡單。這些設備可以識別壓縮空氣和氣體系統所需的維修。
資料來源:
Peter Radgen彼得•拉跟博士：歐盟壓縮空氣系統,發表於2001年
（Peter Radgen）彼得•拉根博士,（Manuel Unger）曼努埃爾•昂格博士; 壓縮空氣洩漏的理論和實驗評估,斯圖加特大學,2019年。