氢气泄漏检测最新技术：声热成像二合一解决方案

FOTRIC（飞础科）制造商 2024-08-16

氢能产业链涵盖氢气制取、储运、加注、燃料电池及其应用。在氢气产业链的上中下游，有一个共同的难题——氢气泄漏。

2024年，党的二十届三中全会要求“健全因地制宜发展新质生产力体制机制”，并作出全面战略部署。氢能作为新质生产力的重要方向之一,在“新”“质”“生产力”三个方面正全力推进，氢能行业也迎来全新的发展机会。

氢能产业链涵盖氢气制取、储运、加注、燃料电池及其应用。在氢气产业链的上中下游，有一个共同的难题——氢气泄漏。

氢气的特性无色无味，它的泄漏和聚集不容易被人察觉，同时具有极高的燃烧速度和能量密度，一旦氢气泄漏，就很容易形成可燃气体云，并在遇到热源时引发爆炸。

2023年3月，印度：印度的一家氢气生产企业发生了爆炸，造成了多名工人的伤亡。初步调查显示，事故可能与氢气储存和输送系统的泄漏有关。

2022年1月，德国：德国的一家氢气生产厂发生了大规模爆炸。该事件的原因可能与设备老化以及维护不当有关。

2021年6月，日本：东京的一家氢气加注站发生爆炸，爆炸导致了现场建筑物的严重损毁，事故原因被认为是氢气加注过程中出现的泄漏问题。

并且纯净的氢气火焰没有颜色，也不产生烟雾，肉眼在日光下很难观察到。

如何准确检测氢气泄漏，避免能源浪费与生产事故，成为氢能行业十分关心的问题。当前，有以下几种检测技术：

一、氢气传感器

1. 电化学传感器：利用氢气与电极反应生成电流或电压变化来检测氢气浓度。

2. 催化燃烧传感器：通过氢气的催化燃烧来产生热量，从而改变传感器的电阻值。

3. 热导率传感器：基于氢气的热导率与其他气体不同，通过测量热导率变化来检测氢气泄漏。

4. 电阻型传感器：主要分为半导体金属氧化物型和非半导体型（即金属或合金型）两种类型，通过测量氢气吸附导致的材料电阻变化来检测氢气浓度。

二、声学成像技术

检测原理是将泄漏点极早期发出的超声波“声音”，转化为可视化图像（看见声音），让检测人员一目了然看见泄漏位置。

区别于氢气传感器固定安装（监测区域有限，准确度受环境因素影响），手持式声学成像仪可以灵活巡检，大范围扫视、快速发现有无氢气泄漏。

纯水制氢机组顶部的氢气排气口（约3米高），使用声学成像仪检测，无需爬高，清楚可见无堵塞，处于正常工作状态。

▲扫氢气排气口堵塞检测

声学成像技术，一方面不受气体介质的局限任意气体都能检测，另一方面操作简便，对着目标区域扫一扫，泄漏点快速定位，还可以进行泄漏评估，检测泄漏量并进行泄漏成本核算。

▲ 左图：乙炔管道泄漏，右图：氢气车间加压泵泄漏

▲ 测出氮气储罐气压表泄漏

▲ 测出管道气体泄漏

三、红外成像技术

氢气燃点低，纯净的氢气燃烧火焰无色，人眼极难察觉。但是，红外成像技术通过捕捉热辐射，可以清楚看见氢气燃烧时的火焰。

四、什么是声热成像仪？

在实际应用中，通常会将几种方法结合起来，以提高检测的准确性和可靠性。例如，使用氢气探测器进行实时监测，同时配合声学成像技术和红外成像技术进行巡检，可以有效提升检测效果。

一台声热成像仪，集合声学成像技术与红外成像技术，通过红外传感器捕捉物体表面发出的热辐射来生产热图像，从而精确描绘热量分布及其梯度；同时使用声学传感器探测声音波动，利用麦克风阵列获取声源声波信息，通过波束成形和图像识别算法，将声源位置准确叠加在可视影像之上，实现声源的可视化定位。

两种先进技术二合一，提供了关于目标物体的详细热力学和声学信息，达到更高精度的检测与分析。一台声热成像仪具备泄漏检测（含评估泄漏量及成本）、局放诊断、红外测温、红外成像和振动定位等多项基础能力。

基于两种技术原理，声热成像仪有3种检测模式：（1）红外模式，可检测氢气燃烧及设备热缺陷；（2）声学模式，可精准定位气体泄漏及设备局部放电；（3）MiX模式，仪器屏幕内同时呈现红外、声学画面，不轻易放过一个故障问题。

▲ 电解槽声学成像及红外成像检测

声热成像仪执行一遍巡检，能发现多种类型缺陷，适用于纯水型氢气发生器、碱液氢气发生器，氢气运输，加氢站运维以及各类管道系统、高低压电力设备、机械设备等多种设备，极大地减少现场工程师的劳动强度，提高了巡检效率。

本文内容来源于FOTRIC（飞础科）制造商等公开信息，新能源技术与装备整理，责任编辑：胡静，审核人：李峥