Tecnologia Flir Systems per la rilevazione delle perdite di idrogeno

L’avvento delle termocamere per la rilevazione ottica di gas utilizzando CO2 come gas tracciante ha migliorato notevolmente l’efficienza e le capacità di rilevazione delle perdite di idrogeno in un sistema di raffreddamento. I metodi tradizionali di rilevazione e riparazione delle perdite (LDAR) sono generalmente lenti e non consentono di individuare la perdita con sufficiente rapidità in modo da evitare il fermo dell’impianto, che potrebbe durare due o tre settimane, delle quali una buona parte e dedicata alla individuazione della perdita. Per una centrale elettrica, i costi connessi a un arresto non programmato possono essere nell’ordine dei milioni di dollari.

È necessario un metodo di rilevazione e riparazione delle perdite con impianto in servizio al fine di evitare costose interruzioni non programmate. La più recente evoluzione nel panorama della tecnologia di rilevazione di gas ha individuato nella termocamera uno strumento prezioso e indispensabile per le squadre addette alla manutenzione. Da alcuni anni le termocamere sono anche impiegate nella rilevazione ottica di gas utilizzando SF6 come gas tracciante. Tuttavia, alcune centrali elettriche sollevano obiezioni sull’utilizzo dell’SF6 come gas tracciante a causa del costo e all’alto impatto sull’effetto serra (23,000 GWP) oltre che alle restrizioni normative sull’uso continuativo di SF6.

Flir Systems ha collaborato con le principali realtà del settore per sviluppare una nuova generazione di strumenti per la rilevazione ottica di gas che potessero vedere un gas tracciante privo di queste controindicazioni. La nuova termocamera per la rilevazione ottica di gas Flir GF343 utilizza CO2 come gas tracciante, un gas sempre disponibile nelle centrali, poco costoso, con un GWP molto basso e minori restrizioni normative sull’utilizzo rispetto all’SF6.

Il livello di purezza dell’idrogeno nella turbina viene garantito e l’impianto potrà funzionare normalmente. Infatti è sufficiente aggiungere all’idrogeno una piccola quantità di CO2 (generalmente 3-5%) come tracciante per consentire alla termocamera Ogi di individuare la perdita. Aggiungendo all’idrogeno una piccola quantità di CO2 (<5%) come gas tracciante, il generatore può comunque funzionare mantenendo i livelli di sicurezza ed efficienza richiesti. Le squadre di manutenzione e gli operatori possono monitorare e verificare le perdite di idrogeno anche in piena operatività. I test condotti negli Stati Uniti e in Italia hanno dimostrato che, in presenza di una perdita, Flir GF343 è in grado di visualizzare anche una minima quantità (~2,5%) di CO2 utilizzata come gas tracciante nel sistema, supportando i manutentori nell’esatta individuazione del problema, permettendo di valutare la necessita di riparazioni immediate o programmarle alla prossima fermata di impianto.

Il vantaggio offerto dalla GF343 rispetto ad altre tecnologie di rilevazione è la possibilità di svolgere le ispezioni in pieno esercizio, risparmiando tempo e denaro e riducendo i tempi di fermo dell’impianto di due o di tre giorni. Il costo di ogni giorno di fermo si aggira intorno a $80.000-100.000 (a seconda del tipo e della dimensione del generatore), quindi, utilizzando CO2 come gas tracciante e la termocamera Flir GF343 CO2, il ritorno sull’investimento è significativo.

Con Flir GF343, le squadre di manutenzione possono ridurre prontamente la concentrazione di idrogeno nell’atmosfera sotto il limite di esplosione La termocamera Flir GF343 utilizza un sensore ad antimoniuro di indio (InSb) Focal Plane Array (FPA) con risposta spettrale di 3-5 μm e adattamento spettrale su circa 4,3 μm mediante filtro freddo e raffreddamento del sensore a temperature criogeniche (attorno a i 70 K o -203 °C) tramite un motore sterling. Il filtro freddo o regolazione spettrale e fondamentale per la tecnologia di rilevazione ottica di gas e nel caso della Flir GF343, la rende particolarmente sensibile all’assorbimento dell’infrarosso da parte del gas CO2.

In pratica, l’energia di fondo, ad esempio irradiata da cielo, terra o altre fonti riprese dalla termocamera, viene assorbita dal gas. La termocamera restituisce una immagine che mostra l’assorbimento di energia sotto forma di contrasto termico. La termocamera non solo mostra l’assorbimento spettrale, ma anche il moto del gas, visualizzato quindi come un pennacchio di ‘fumo’. La GF343 adotta anche una tecnica di miglioramento dell’immagine basata sulla sottrazione continua di termogrammi che consente di visualizzazione il movimento del gas.

La modalità High Sensitivity Mode (HSM) ad alta sensibilità e il cardine della rilevazione di perdite infinitesimali. HSM e una tecnica di elaborazione video a sottrazione di immagine che migliora efficacemente la sensibilità termica della termocamera. Un percentuale dei pixel di un fotogramma della sequenza viene sottratta dai fotogrammi successivi. Così si può evidenziare il movimento del gas e migliorare la sensibilità della termocamera per poter individuare la più piccola perdita di CO2, anche senza l’utilizzo di un cavalletto.

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