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Migliorare la sicurezza nelle centrali elettriche con una tecnologia avanzata per la rilevazione di fughe

Flir

Le turbine a vapore per la produzione di energia elettrica generano una grande quantità di calore che deve essere dissipato per mantenerne l'efficienza. Anche se aria, acqua e olio sono mezzi comunemente utilizzati per il raffreddamento, bassa densità, elevato calore e conducibilità termica dell'idrogeno ne fanno il refrigerante d'eccellenza per i generatori. 

L'uso di idrogeno nelle centrali elettriche consente di aumentare la produzione di energia impiegando generatori più piccoli, ma un certo livello di perdita di idrogeno è inevitabile. Le perdite si verificano spesso in corrispondenza delle guarnizioni di raccordi o altri punti del sistema di produzione, stoccaggio o circolazione dell'idrogeno. Perdite di idrogeno superiori al normale comportano un allungamento dei tempi di manutenzione e sono sempre fonte di grande preoccupazione per la sicurezza del personale dell'impianto. Per questo motivo, nelle centrali elettriche viene monitorato il consumo di idrogeno e un aumento del consumo attiva una procedura di ispezione. Data la volatilità dell'idrogeno, qualsiasi cambiamento nel tasso di utilizzo di questo gas in un generatore richiede un'attenta valutazione e la ricerca dell'origine della perdita per garantire la sicurezza dell'impianto. Le miscele di aria e idrogeno sono altamente combustibili ed è quindi fondamentale ridurre al minimo le perdite di idrogeno, soprattutto perché questo può fuoriuscire in un'area non ben ventilata determinando un rischio di esplosione. Una perdita di idrogeno è difficile da individuare, poiché il gas è inodore e invisibile a occhio nudo. I metodi tradizionali per individuare le perdite in generatori a turbina richiedono molto tempo e risultano scarsamente affidabili, con conseguente aumento del rischio di interruzioni delle attività o infortuni.

Individuare le perdite di idrogeno

Per il personale addetto alla manutenzione di generatori il primo passo per contenere le perdite di idrogeno è individuarle. Uno dei metodi più scarsamente tecnologici per verificare la presenza di perdite è spruzzare liquido Snoop® (miscela di acqua e tensioattivo) o acqua saponata in corrispondenza di una perdita sospetta e verificare se il gas fuoriuscendo forma bolle. Questo metodo è frustrante, lento e si basa sull'ipotesi di provenienza di una perdita per individuare il punto su cui spruzzare il liquido di rilevazione. Il personale addetto può anche incontrare difficoltà di accesso ai raccordi che potrebbero essere responsabili della fuga di gas. In molti impianti, avvicinarsi per spruzzare la soluzione Snoop o l'acqua saponata richiederebbe il montaggio e lo smontaggio di impalcature, operazioni dispendiose in termini di tempo, costi e manodopera. Vengono spesso utilizzati anche rilevatori di idrogeno portatili chiamati "sniffer”: per funzionare questi devono essere posizionati all'interno del pennacchio di gas, operazione molto difficoltosa per pennacchi di piccole dimensioni.

Tecnologia OGI

La rilevazione ottica di gas offre una soluzione tecnologicamente più avanzata. Alcune utility passano all'utilizzo di OGI aggiungendo una piccola quantità di esafluoruro di zolfo (SF6) all'idrogeno nel corso di un fermo programmato dell'impianto. Il gas tracciante SF6 viene aggiunto al sistema insieme all'idrogeno durante il normale funzionamento affinché le termocamere possano rilevare eventuali perdite. Queste termocamere non sono in grado di rilevare l'idrogeno ma il tracciante, anche a basse concentrazioni. Questo metodo è più preciso rispetto a soluzioni Snoop o sniffer e permette al personale addetto di rimanere a distanza di sicurezza dai generatori. Il gas tracciante SF6 è un gas serra con un grande potenziale di riscaldamento globale (GWP 23.000). Il suo utilizzo è regolato da normative; quindi, non idoneo né conveniente per applicazioni di produzione di energia.

La tecnologia OGI, come la termocamera FLIR GF343, è in grado di rilevare perdite di diossido di carbonio (CO2) a concentrazioni, anche solo del 3-5%. Il CO2 è comunemente disponibile nelle centrali elettriche, poco costoso, ha un GWP più basso e meno restrizioni sull’utilizzo rispetto all'SF6. Se immesso direttamente nel generatore con l’idrogeno durante il normale funzionamento, il diossido di carbonio non influisce sul livello di purezza dell'idrogeno nella turbina o sulle normali operazioni di raffreddamento. Il modo più sicuro per individuare perdite esistenti è spurgare l'idrogeno dal sistema e sostituirlo con CO2 durante un fermo impianto programmato. La maggiore concentrazione di diossido di carbonio rende molto più facile la rilevazione di perdite.

FLIR GF343 si basa su un sensore Focal Plane Array (FPA) all'antimoniuro di indio (InSb) con filtro spettrale per renderlo reattivo alle bande di assorbimento dell'infrarosso del gas CO2. Questa termocamera consente di visualizzare facilmente e in tempo reale le perdite di CO2 a distanza di sicurezza, in modo che il personale addetto possa localizzare piccole perdite e verificare l'esito delle riparazioni senza interruzioni forzate della produzione, né costose sanzioni.

FLIR GF343, stop alle interruzioni non programmate

Le termocamere per la rilevazione ottica di gas offrono al personale addetto una serie di vantaggi, come scansionare rapidamente ampie aree da varie distanze, evitando il contatto fisico con l'apparecchiatura, e ispezionare aree difficilmente raggiungibili con strumenti di misura a contatto. Data l'inaffidabilità dei metodi tradizionali può accadere che una forte perdita di gas sia troppo difficile da individuare a impianto in funzione e ciò potrebbe richiedere il fermo non programmato dell'impianto con conseguenze significative per i profitti dell'azienda.

L'uso della tecnologia OGI e di FLIR GF343 consente di ispezionare gli impianti in piena attività, evitando interruzioni impreviste. Le termocamere consentono anche di ispezionare le perdite ed eseguire riparazioni rapide isolando alcune parti dell'impianto, come lo skid di essiccazione idrogeno, mentre il generatore rimane in funzione. Molte termocamere raccolgono anche i dati GPS da associare a immagini o video. La memorizzazione di queste informazioni risulta molto utile per la compilazione di richieste di interventi di riparazione da eseguire al successivo fermo programmato del generatore. Inoltre, le immagini delle perdite memorizzate consentono al personale addetto di valutare se una particolare perdita è peggiorata nel tempo. In più, le termocamere forniscono le informazioni necessarie per contenere le perdite su livelli accettabili, affinché il generatore possa continuare a operare in sicurezza.

Le interruzioni impreviste dei generatori sono un onere costoso ed evitabile. L'uso di termocamere per la rilevazione ottica di gas sensibili e CO2 come gas tracciante, in sostituzione dei metodi di ispezione tradizionali, consente di visualizzare perdite di idrogeno in tempo reale, monitorarle nel tempo e programmare interventi di manutenzione efficienti ed economicamente vantaggiosi. Questi strumenti consentono di individuare tempestivamente perdite e anomalie termiche riducendo costi di manutenzione e tempi di inattività, oltre a salvaguardare il personale, evitando di esporlo al rischio di infortuni. 

 

Per ulteriori informazioni sulla termocamera Flir GF77:
www.flir.com/products/gf343/

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