Gasdetektionskamera verbessert Umweltschutz und Sicherheit

Unsichtbare Gefahr

von Thomas Jung

In vielen petrochemischen Anlagen werden unsichtbare Kohlen- wasserstoffgase verarbeitet. Der überwiegende Teil dieser Gase ist unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit bedenklich. Sie können giftig sein oder gesundheitliche Probleme verursachen, wenn man ihnen längere Zeit aus­gesetzt ist. Andere sind hoch entflammbar, ja, sogar explosiv und die meisten umweltschädlich, wenn sie in großen Mengen in die Atmosphäre gelangen. Daher ist die Detektion von Gaslecks in diesen petrochemischen Anlagen überaus wichtig – z.B. im Borealis-Werk in Stenungsund (Schweden), in dem Polyethylen niederer Dichte (LDPE) im Hochdruck- verfahren für die Kabel- und Leitungsindustrie hergestellt wird.

In Stenungsund werden jährlich 350.000t Polyethylen in einer Crack-Anlage aus Ethylen hergestellt, einem hoch entflammbaren Kohlenwasserstoffgas. Um die Sicherheit innerhalb der Anlage weiter zu verbessern und die umweltschädlichen Aus­wirkungen zu verringern, setzt Borealis eine Infrarot-Gasvisualisierungskamera ein. Mit diesem Werkzeug zum Aufspüren von austretenden Gasen stellt Borealis sicher, dass die für den Prozess verantwortlichen Mit­arbeiter kein Gasleck übersehen.

Gaslecks in Echtzeit visualisieren

Vor dem Kauf einer Gaserkennungskamera setzte Borealis so genannte „Schnüffel­geräte“ ein. Diese Geräte messen die Konzentration eines bestimmten Gases an einem einzigen Standort und liefern einen Messwert der Konzentration in ppm. Der entscheidende Vorteil der Gasvisualisierungskamera ist, dass sie die Möglichkeit einer bildhaften Erkennung von Gasen bietet. Wo Gasschnüffelgeräte nur einen Zahlenwert liefern, lassen sich mit einer derartigen Kamera Lecks überall im Sichtfeld der Kamera entdecken. Das beschleunigt die Inspektionen erheblich. Jetzt, wo Borealis die Gaserkennungskamera verwendet, wird dort bei jedem Einschalten eine Schnell­inspektion durchgeführt. Damit decken die Inspektoren etwa 80% der gesamten An­lage in nur 30 min ab. Um mit Schnüffel­geräten ein vergleichbares Ergebnis zu erzielen, müsste ein Team aus zehn Mitarbeitern zwei ganze Tage arbeiten.

Neben der Gasvisualisierungskamera arbeitet Borealis natürlich auch weiterhin mit Schnüffelgeräten. Mit der Kamera spürt das Inspektionsteam Undichtigkeiten auf und benutzt anschießend das Schnüffelgerät, um die Größe des Lecks quantitativ zu bestimmen. Dabei reagiert die Kamera GF306 bei der Gaserkennung hochempfindlich. Das Team entdeckte Lecks, bei denen das Schnüffelgerät einen Messwert von unter 100ppm angab. Vor allem im Hochem­pfindlichkeits-Modus (HSM) ist diese Kamera erstaunlich sensibel, mit ihr lassen sich sogar kleinere Gaslecks aus etwa 70m Entfernung entdecken. Dadurch kann der Bediener solche Inspektionen aus sicherer Entfernung ausführen.

High-Sensitivity-Modus und Infrarotabsorption

Der High-Sensitivity-Modus (HSM) ist eine spezielle Funktion, die in alle Gaserkennungskameras der GF-Serie integriert ist. Dabei handelt es sich um eine mit Bild­subtraktion arbeitende Videoverarbeitungsfunktion, die die thermische Empfind­lichkeit der Kamera effektiv steigert. Informationen zu allen Gaslecks, die zu reparieren sind, werden den Instandhaltungsteams mitgeteilt. In diesem Teil des Prozesses bietet die Verwendung von Gasvisualisierungskameras laut Jan Åke Schiller, Schichtleiter LDPE, ebenfalls einen ­Vorteil gegenüber Schnüffelgeräten. Beim Einsatz von Schnüffel­geräten muss man die exakte Position des Lecks mit Worten beschreiben, und das kann gelegentlich schwierig sein. Mit der Gas­erkennungs­kamera können die Inspektoren einfach eine Videodatei an den Arbeitsauftrag ­anhängen. Das Instandhaltungsteam sieht dann selbst, wo genau sich das Leck be­findet.

Die Visualisierung der Gase mit der GF-Serie beruht auf dem Prinzip der Infrarot­absorption. Gase absorbieren elektromagnetische Strahlung in bestimmten Teilen des elektromagnetischen Spektrums. Die ­Gaserkennungskameras der GF-Serie besitzen einen Spektralfilter, ein Focal Plane ­Array – Detektor und Optiken, die auf gewisse Spektralbereiche abgestimmt sind. Da das Gas – sofern vorhanden- Infra­rotstrahlung absorbiert, blockiert es die Strahlung von Gegenständen, die hinter dem Gas liegen. Dadurch erscheinen Gaslecks entweder als schwarze oder weiße Fahne im Wärmebild, je nachdem, ob der Anwender die Einstellung „weiß-heiß“ oder „schwarz-heiß“ gewählt hat.

Ein Werkzeug, das so oft wie die Gasvisualisierungskamera bei Borealis in Stenungsund eingesetzt wird, muss leicht, kompakt und ergonomisch konzipiert sein, damit es nicht zu Rückenschmerzen und Verspannungen der Armmuskulatur kommt. Alle Gaserkennungskameras der GF-Serie zeichnen sich durch ihr ergonomisches Design aus und sind relativ leicht und kompakt gestaltet.

Foto: Thomas Jung