مقدمه
نشت‌یابی حرارتی (Thermal Leak Detection) یکی از کارآمدترین کاربردهای دوربین‌های مادون قرمز در صنایع نفت و گاز، تاسیسات ساختمانی و سیستم‌های مکانیکی است. این مقاله به بررسی اصول علمی، روش‌های اجرایی و مطالعه موردی در نشت‌یابی با دوربین حرارتی که توسط فروشگاه اول الکترونیک عرضه می شود می‌پردازد.
بخش ۱: اصول فیزیکی نشت‌یابی حرارتی
مکانیزم‌های پایه
- تفاوت ظرفیت گرمایی:
- مواد نشت کرده (گاز/مایع) ظرفیت گرمایی متفاوتی از محیط دارند
- مثال: نشت گاز طبیعی معمولاً 3-5°C سردتر از محیط ظاهر می‌شود
- اثر ژول-تامسون:
- در گازهای تحت فشار، انبساط ناگهانی باعث کاهش دما می‌شود
- کاهش دمای قابل تشخیص: 0.5-2°C برای فشارهای 5-20 bar
- تغییرات رسانایی سطحی:
- رطوبت نشت کرده رسانایی حرارتی سطح را تغییر می‌دهد
بخش ۲: روش‌های اجرایی نشت‌یابی
الف) نشت‌یابی گازها
پارامتر | گاز طبیعی (متان) | گازهای صنعتی (CO2/N2) | گازهای مبرد |
الگوی دمایی | سرد (2-8°C پایین‌تر) | بستگی به فشار دارد | بسیار سرد (تا -30°C) |
بهترین پالت رنگی | Rainbow HC | Iron | Arctic |
فاصله تشخیص | 1-5 متر | 0.5-3 متر | 0.3-1 متر |
تکنیک‌های پیشرفته:
- استفاده از فیلترهای طیفی باند باریک (3.3μm برای هیدروکربن‌ها)
- روش تصویربرداری تفاضلی (مقایسه با تصویر مرجع)
- تحلیل گرادیان حرارتی عمودی (برای گازهای سبک)
ب) نشت‌یابی مایعات
- سیستم‌های هیدرولیک:
- نقاط مرطوب 1-3°C سردتر از مناطق خشک
- بهترین زاویه دید: 45 درجه
- نشت روغن و سیالات داغ:
- الگوی ستاره‌ای با گرادیان دمایی
- استفاده از حالت تفاضل زمانی (Delta-T mode)
- رطوبت ساختمانی:
- تفاوت دمایی 0.5-1.5°C بین دیوارهای خشک و مرطوب
- زمان بهینه بازرسی: 2 ساعت پس از غروب آفتاب
بخش ۳: بهینه‌سازی شرایط تصویربرداری
جدول تنظیمات پیشنهادی
شرایط محیطی | Emissivity | محدوده دمایی | سرعت تصویربرداری |
فضای باز (روز) | 0.85-0.95 | -10°C تا 50°C | 1 تصویر/5 ثانیه |
محیط بسته | 0.7-0.8 | 15°C تا 80°C | 9Hz |
شرایط بارانی | 0.95 | 0°C تا 30°C | 1 تصویر/3 ثانیه |
نکات کلیدی:
- همیشه 5 دقیقه قبل از شروع کار، دوربین را با محیط همدما کنید
- برای گازهای سبک (متان) از پشتیبانی باد استفاده نکنید
- در نشت‌های کوچک، فاصله کانونی را روی 50cm-1m تنظیم کنید
بخش ۴: مطالعه موردی - نشت‌یابی در پالایشگاه
شرایط پروژه
- خط لوله انتقال گاز طبیعی به قطر 24 اینچ
- فشار کاری: 35 bar
- دمای محیط: 22°C
روش اجرا
- اسکن اولیه:
- فاصله 3 متری از خط لوله
- پالت رنگی: Rainbow HC
- کشف ناحیه مشکوک با ΔT=4.2°C
- تایید نشت:
- تصویربرداری از زاویه 90 درجه
- استفاده از فیلتر 3.3μm
- اندازه‌گیری سرعت انتشار: 0.2m/s
- گزارش‌دهی:
- ثبت مختصات GPS نشت
- محاسبه نرخ نشت: ≈12 m³/h
- پیش‌بینی خطر: CLASS 2 (متوسط)
بخش ۵: استانداردهای بین‌المللی
مراجع کلیدی
- ISO 18434-1: پایش وضعیت حرارتی ماشین‌آلات
- ASTM E2582: استاندارد تمرین برای بازرسی حرارتی
- API 570: بازرسی خطوط لوله تحت فشار
مطالعه موردی: نشت‌یابی حرارتی در لوله‌های آب ساختمان مسکونی
شرح پروژه
مشخصات ساختمان
- نوع سازه: آپارتمان مسکونی ۱۰ طبقه (ساخت ۱۳۹۵)
- مشکل گزارش شده: افزایش غیرعادی قبض آب در طبقات ۴ و ۵
- سیستم لوله‌کشی: پلی‌اتیلن با عایق پشم شیشه (قطر ۲۵mm)
- دماي آب ورودي: ۵۰°C (سیستم آب گرم مرکزی)
روش اجرا
۱. تجهیزات استفاده شده
دستگاه | مشخصات فنی |
دوربین حرارتی | UNI-T160S(رزولوشن 320×240، حساسیت ۰.۰05°C) |
نرم‌افزار تحلیل | UNI-T260B با قابلیت نقشه‌برداری حرارتی |
ابزار کمکی | رطوبت‌سنج دیجیتال (دقت ±۲% RH) |
۲. مراحل تشخیص نشت
الف) آماده‌سازی (۲ ساعت قبل از بازرسی)
- قطع جریان آب به مدت ۱ ساعت برای تثبیت حرارتی
- تنظیم سیستم گرمایش روی ۶۰°C
- خاموش کردن سیستم تهویه در مسیر لوله‌ها
ب) اسکن اولیه (الگوی کلی)
- مناطق اسکن شده:
- دیوارهای مجاور حمام‌ها
- کف پارکینگ طبقه ۴
- سقف کاذب راه‌پله
- تنظیمات دوربین:
- Emissivity: 0.93 (برای پلی‌اتیلن)
- دمای بازه: ۲۰-۷۰°C
- پالت رنگی: Ironbow
ج) شناسایی نقاط مشکوک
- نشت احتمالی در دیوار شرقی طبقه ۴:
- ΔT=6.2°C بین سطح دیوار و لوله
- الگوی حرارتی بیضوی (۸۰×۴۰cm)
- رطوبت سطح: ۸۵% RH (نسبت به ۶۵% RH در نقاط سالم)
د) تأیید نشت
- تست عملیاتی:
۱. روشن کردن جریان آب به مدت ۵ دقیقه
۲. اسکن مجدد با نرخ ۱۵ فریم/ثانیه
۳. مشاهده تغییر دمای ۲.۸°C در ۳۰ ثانیه - نتایج:
- نرخ نشت تخمینی: ۱.۵ لیتر در ساعت
- عمق نشت: ۷cm از سطح دیوار
تحلیل تصاویر حرارتی
مقایسه نواحی سالم و معیوب
پارامتر | ناحیه سالم | ناحیه نشت |
دمای سطح | ۲۸.۵°C | ۳۴.۷°C |
گرادیان حرارتی | یکنواخت | متمرکز (قطر ۳۵cm) |
الگوی رنگی | آبی-سبز | زرد-قرمز |
تصویر حرارتی شاخص
نشتی آب گرم در دیوار (ناحیه قرمز رنگ با دمای ۳۴.۷°C)
مداخله و تعمیر
اقدامات انجام شده
۱. مشخص‌سازی دقیق محل:
- مارک‌گذاری با لیزر بر اساس مختصات حرارتی
- سوراخ تشخیصی ۱۰mm برای تأیید بصری
۲. تعمیر هدفمند:
- حفاری محدود به ناحیه ۴۰×۴۰cm
- تعویض اتصال معیوب (زانویی ۹۰ درجه)
- تست فشار پس از تعمیر
۳. بازرسی نهایی:
- ΔT کاهش یافته به ۰.۸°C
- رطوبت سطح: ۶۸% RH پس از ۲۴ ساعت
نتیجه‌گیری و توصیه‌ها
۱. بهترین زمان بازرسی:
- ۲-۳ ساعت پس از شروع سیستم گرمایش
- در ساختمان‌های اداری: پایان ساعت کاری
۲. نکات کلیدی:
- همیشه سه نقطه مرجع دمایی در تصویر ثبت شود
- برای لوله‌های قدیمی، emissivity را تا ۰.۸۵ کاهش دهید
- ترکیب با رطوبت‌سنج دقت تشخیص را ۳۰% افزایش می‌دهد
۳. پیشنهاد برای ساختمان‌های مشابه:
- بازرسی دوره‌ای فصل به فصل
- ایجاد بانک تصاویر حرارتی برای پایش روند
نتیجه‌گیری
نشت‌یابی حرارتی زمانی مؤثر است که:
- تنظیمات دوربین متناسب با نوع نشت باشد
- شرایط محیطی کنترل شده باشد
- اپراتور آموزش دیده باشد
