红外热成像技术在石油石化行业预测性维护与安全生产中的应用实践

红外热成像技术在石油石化行业预测性维护与安全生产中的应用实践

摘 要

石油石化属于高危连续流程工业，装置设备长期处于高温、高压、易燃易爆工况，电气接头过热、保温衬里破损、机泵超温、管道结蜡淤积、储罐隐患等隐蔽缺陷极易引发火灾爆炸与非计划停机事故。红外热成像作为非接触无损检测技术，结合防爆手持热像仪、在线热像监测系统，可实现电气设备、转动机械设备、加热炉反应器、油气储运罐区、输油管道全场景温度场可视化检测，完成隐患早期识别、保温施工质量与节能效果评估、全天候防火预警，推动石化行业从事后抢修向预测性维护、智慧运维转型。本文结合炼化常减压、延迟焦化、催化裂化、加氢精制装置及油气井、油库真实案例，梳理红外热像检测典型故障、实施方法与应用价值，为石化企业设备安全管理提供工程参考。

红外热成像；石化安全生产；预测性维护；防爆热像仪；设备隐患检测；保温层缺陷；防火预警；智慧运维

引 言

石油石化是典型高危流程化产业，油气开采、储运、炼油加工全流程介质多具备易燃易爆、高温高压特性。炼化工厂装置连续24小时不间断运行，一旦设备发生隐蔽故障，极易引发着火、爆炸，造成非计划停机、人员伤害以及重大经济损失。传统人工目视、点温枪、单点传感器巡检模式，存在只能单点测温、隐蔽缺陷无法识别、不能全域成像等短板，难以满足现代化工厂预测性维护需求。

红外热成像检测技术属于非接触式无损测温手段，能够把设备表面温度场转化可视化热图像，精准捕捉肉眼不可见的局部过热、冷斑异常。配套防爆手持热像仪、在线防爆热像监测系统、OGI气体成像仪，适配石化防爆一区、二区危险区域，实现设备故障智能预警、智能诊断、数据报送，实现设备状态可控，帮助企业保障安全生产，降低运维成本，减少非计划停机风险。

石油化工产业链覆盖油气开采、油气储运、精炼加工、油气输送、贮存、销售全链条。炼油厂分为燃料油型、燃料‑润滑油型、燃料‑化工型、综合燃料‑润滑油‑化工型。炼油加工分为一次加工（原油蒸馏）、二次加工（裂化、焦化）、三次加工（炼厂气深加工）。常减压装置、延迟焦化、催化裂化、加氢精制是炼厂四大核心工艺装置，设备数量庞大，也是红外热像检测重点对象。

红外热成像石化检测主要应用场景

石化行业红外热像检测分为四大类场景：电气设备隐患检测、转动机械设备故障检测、工艺高温设备及管道保温衬里评估、油气储运及厂区防火预警。

电气设备过热缺陷检测

石化自备变电站、装置区配电柜、电缆桥架、电机接线盒大量存在电流致热、电压致热缺陷。接头松动、螺栓氧化、接触不良会造成接触电阻上升，局部异常发热。依据DL/T664‑2016《带电设备红外诊断应用规范》，将缺陷划分为一般缺陷、严重缺陷、危急缺陷三个等级。

常见检测对象：220kV主变压器、隔离开关、互感器、母线、电缆沟桥架、电容补偿柜、电机控制柜、接地排、耐张线夹。典型故障包括套管过热、隔离开关刀口发热、铜排接头过热、电缆三相负载不平衡、电容柜接头氧化超温等。

工程案例：电容补偿柜A相接头最高温度>192.9℃，B相99.8℃，C相93.7℃，属于严重缺陷。停机拆解发现接头氧化松动，紧固处理，热像复测温度回归正常，避免短路起火事故。

机泵与转动机械设备故障检测

机泵是炼化装置动力核心，高温油泵、液化气泵、回流泵、压缩机油站等设备故障隐蔽。红外热像可以不用拆机，从外部识别：冷却器管束堵塞、机封超温、空冷皮带打滑过热、电机定子冷却不足、润滑油站冷却效果差、减速箱散热不良等故障。

加热炉、反应器、管道保温衬里质量与节能评估

加热炉、反应器、高温蒸汽管道外部设置保温耐火衬里，属于隐蔽工程，肉眼无法直接判断内部保温完好性。保温脱落、衬里破损会出现局部表面高温，不仅大量热能损耗，还会腐蚀设备外壳，严重会造成壳体烧穿失效。

红外热成像可以直观定位保温缺陷位置，完成保温施工质量验收、节能效果评估。常见问题包括加热炉防爆门衬里损坏、人孔外壳超温、反应器保温脱落、蒸汽阀门位置未保温、催化提升管内衬脱落。

典型案例：加热炉空气预热器风道改造前外壁局部温度超过120℃，保温改造后外壁降至环境温度约20℃，大幅降低装置综合能耗。催化裂化提升管热电偶法兰内衬脱落，外壁测点温度高达548℃，停机修复耐火内衬后温度降至201℃，规避壳体烧穿重大风险。

输油管道检测：结蜡淤积与保温缺陷检测

高凝高含蜡“三高”原油输送管线，长期运行内壁会沉积石蜡、胶质形成结蜡，管道流通截面变小，输送阻力上升。无保温集输管线可以利用红外热像识别管内淤积：结蜡部位传热变差，表面温度会出现明显差异，帮助运维科学安排清管作业。

同时管道保温层破损位置温度异常升高，不仅增加能耗，管壁温度下降又会加剧结蜡恶性循环。红外热像可以快速定位保温破损点位。

LNG储罐、油气罐区防火与低温保温缺陷检测

LNG储罐属于真空粉末绝热低温压力容器，夹层珠光砂沉降、真空泄漏，会造成保温失效，外壁局部温度异常偏低，壳体出现结霜、结冰。使用防爆手持热像定期扫描罐体外壁，能够早期识别绝热层缺陷，保障低温储罐安全运行。

油库罐区、油泵房属于高火灾风险区域。传统烟感、温感探测器只能够实现火情发生后报警；红外在线热像预警系统可实现灾前预警。实时监测泵房泵体、法兰、管线局部异常升温，发现过热源、外来明火，声光报警并推送消息给运维人员，实现提前干预，降低闪爆火灾风险。

油气开采、煤储运、危废仓库多场景防火预警

油气井压裂泵车防火预警：压裂泵车长期高压作业，容易出现机油、液压油泄漏，泄漏介质滴落在排气管高温表面容易自燃。部署在线防爆热像7×24小时监测，发现高温异常可以联动现场灭火装置，同时报警推送至集控中心。

煤仓、输煤皮带、料斗防火预警：煤炭堆积氧化会发生蓄热自燃，自燃临界温度约60‑80℃。在线热像设置报警阈值，实时捕捉煤堆、皮带局部高温，防范自燃起火，保护输煤系统。

危废料坑、危险品仓库、回转窑耐火层监测：危废物料化学反应放热、回转窑耐火砖磨损变薄，外壳温度逐步升高；红外热像定位耐材减薄位置，实现非停机状态下隐患筛查。

火炬、特殊化工装置监测

火炬是石化重要安全环保设施，大雾、雾霾天气可见光摄像头无法判断真实燃烧状态。长焦红外热像监测系统不受光照、雾霾影响，24h监控火炬火焰燃烧状态，温度数据接入DCS系统。同时在双氧水装置、碳纤维烘干工序、酚醛模塑料生产线，红外热像实现工艺温度监控与火灾双重防护。

石化红外热像设备选型要点

石化厂区防爆区域，设备必须满足防爆认证，分为手持巡检设备与在线监测设备两大系列，同时配套OGI气体成像仪用于VOCs、SF6气体泄漏可视化检测。

1）防爆手持热像仪：适合日常定期巡检，人员携带到装置区完成电气、机泵、炉管、储罐的点巡检，留存热像图片温度数据，用于事后分析，生成巡检报告。 2）防爆在线热像仪：固定安装，7×24不间断实时监测，具备阈值声光报警、继电器联动输出、消息推送，适用于罐区、油泵房、压裂井场、电缆沟、煤仓等高危无人值守区域。 3）OGI气体成像仪：专门检测VOCs、SF6等气体泄漏，肉眼看不见的气体泄漏，通过红外成像可视化直观定位泄漏点。 4）耐高温在线热像仪：用于高温炉膛、碳纤维烘干等超高温场景。

选型重点：防爆Ex认证、测温量程、热灵敏度NETD、探测器分辨率、镜头焦距适配监测距离、数据输出支持4‑20mA、DCS对接能力。

红外热像检测工作流程与实施建议

为充分发挥红外热像预测性维护价值，企业可以建立标准化作业流程：

前期梳理：梳理装置风险清单，划分检测重点设备清单（电气、机泵、加热炉反应器、储运设施）；

周期巡检：一般设备月度巡检；高风险关键设备缩短检测周期；高危泵、变电站设备参照企业设备管理制度执行；

现场采集：使用防爆热像仪采集可见光+热像双光图片，记录温度数值，记录工况负荷、环境温度；

缺陷分级：对照行业标准，区分一般、严重、危急缺陷，建立隐患台账；

消缺闭环：危急缺陷尽快处置；严重缺陷安排停机计划消缺；一般缺陷加强跟踪监测；设备检修完成之后，必须再次热像复测确认缺陷消除，闭环管理；

数据管理：热像图片、温度数据归档，建立温度趋势，实现预测性分析。

注意：红外热像属于外部表面温度检测手段，部分内部深层故障无法直接穿透设备外壳，需要结合工艺参数、振动、油样分析综合判断设备状态，不可以完全替代传统检测手段。

应用价值总结

1）安全生产价值：提前识别肉眼不可见过热隐患，把事故消灭萌芽阶段，降低火灾爆炸风险，减少人员安全事故。

 2）降本增效，避免非计划停机：预测性维护替代被动抢修，减少装置意外停工造成巨大经济损失。

 3）节能降耗：评估加热炉、反应器、管道保温施工质量，定位热损失点位，完成保温改造，降低全厂能源消耗。

 4）智慧数字化运维：在线热像监测系统可以接入集控DCS，实现设备温度可视化、报警智能化，助力石化工厂智能制造转型。

结尾

随着石化行业向着大型化、长周期运行、智慧工厂方向发展，红外热成像无损检测技术已经成为设备预测性维护的重要工具。通过手持巡检+在线监测系统相结合，覆盖炼化、油气开采、油气储运全业务场景，对电气故障、机泵异常、耐火保温缺陷、火灾风险实现早期预警。企业建立标准化红外检测闭环管理流程，配合行业规范标准，能够持续提升设备可靠性，保障石化装置安全、稳定、长周期运行。