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本文重點截錄自 FLIR 官方網站〈QOGI in Food Manufacturing: Quantifying Hidden Hexane Leaks to Reduce Losses, Improve Productivity〉
光學氣體成像(Optical Gas Imaging, OGI)是一種非接觸式檢測技術,利用紅外線熱像儀將人眼無法看見的氣體視覺化。大多數碳氫化合物(包括食品與製程產業中使用的部分溶劑)會在特定波長吸收紅外線能量。過去,OGI 技術主要應用於石油天然氣或公用事業產業,聚焦於甲烷等碳氫化合物排放的偵測。近年來,OGI 技術更進一步發展出量化功能,讓這些產業的領導企業不僅能找出洩漏點,還能加以測量,更有效地管理排放。
John Crane 是流體控制技術的全球領導廠商,隸屬於 Smiths Group plc 集團,數十年來為各種產業提供解決方案。John Crane 的服務項目之一,是協助客戶進行逸散性排放偵測,通常使用 OGI 熱像儀執行,近期更將排放量測納入其服務能力。
近期,John Crane 團隊為一家食品產業的領導製造商成功完成了一次定量光學氣體成像(Quantitative Optical Gas Imaging, QOGI)檢測,展示先進的氣體視覺化與量化技術,搭配專業的檢測人員,如何直接降低物料損失、提升設備可靠度,並帶來可量化的財務回報。
OGI 熱像儀經過濾波處理,鎖定與氣體(如碳氫化合物)吸收特性相對應的特定波長,藉此偵測氣體煙羽與背景之間的紅外線吸收對比。當氣體從密封件、法蘭或管件逸出時,熱像儀能即時將其呈現為可見的煙羽影像,過程中不需中斷生產,也不必實際接觸洩漏源。
與定點感測器或傳統嗅探式檢測方法不同,OGI 讓檢測人員能夠:
因此,OGI 特別適合用於食品製造業常見的旋轉設備、溶劑萃取系統,以及封閉式或高溫製程。
以正己烷為例——這是植物油萃取製程中常用的碳氫化合物——OGI 熱像儀的濾波波段經過調校,對應此化合物在紅外線光譜中的強吸收特性。FLIR Gx620 等先進 OGI 熱像儀,即採用冷卻式紅外線探測器與氣體專用光學濾波設計,充分運用這項特性。
圖 1:正己烷的光譜吸收特性(黃色)與 FLIR Gx620 濾波區段(紅色)的對照
當正己烷從設備逸出時,其吸收紅外線輻射的方式與周圍空氣或背景表面不同。熱像儀將這種吸收差異轉換為可見影像,讓工程師能夠看見:
這項能力在以溶劑為基礎的食品製程中格外重要,因為微小的洩漏可能長期未被察覺,持續造成產品損失、安全風險與環境衝擊。
傳統 OGI 回答的是定性問題:「有沒有洩漏?」而定量光學氣體成像(QOGI)回答的則是更具價值的問題:「這個洩漏讓我們損失多少錢?」
QOGI 建立在標準 OGI 技術之上,運用經過驗證的量化技術,估算偵測到的洩漏排放速率。透過結合氣體視覺化影像與運轉參數,QOGI 能為每個洩漏點提供估計的質量或體積流率。FLIR Gx620 等先進機型更將此功能內建於熱像儀中,讓量化過程幾乎與檢測本身一樣流暢。
這使洩漏偵測從單純的診斷工作,轉變為以數據驅動的維護與財務決策工具,讓操作人員能夠:
John Crane 近期的 QOGI 檢測,聚焦於植物油生產中一台關鍵的萃取設備。工程師運用先進的 OGI 技術,在管件、密封件、檢查點與法蘭上共找出 22 個潛在洩漏點。
其中 9 個洩漏點完成量化,合計排放速率約為每小時 16 公斤。依據客戶提供的碳氫化合物溶劑用量參考值換算,這些量化的排放若不處理,估計每年造成的物料損失將超過 194,000 美元。
圖 2:檢測過程中的可見光影像、HSM 與 OGI 影像,顯示各設備的正己烷洩漏情形
這次檢測的費用僅為潛在節省金額的一小部分,清楚展現了極高的投資報酬率。更重要的是,它為客戶提供了明確、客觀的數據,協助排定能帶來最大營運與財務效益的矯正維護行動。
QOGI 最主要的價值,在於將排放與成本直接連結。QOGI 讓操作人員不再對所有洩漏一視同仁,而是能將資源集中在影響最大之處。主要的 ROI 效益包括:透過找出並修復高影響洩漏點來降低產品損失、透過以價值為基礎的優先排序來提升維護效率,以及防止密封件與管件故障惡化,降低非計畫性停機風險。在大量使用溶劑的製程中,即使只量化少數幾個洩漏點,所節省的金額也足以多次回收檢測與維修成本。以下方圖 3 為例,其中一個洩漏點的流量超過每分鐘 6 公升,而散裝正己烷每公升價格接近 4 美元,光是這一個洩漏點,每天可節省的金額就可能接近 34,000 美元。
圖 3:以彩色煙羽呈現的正己烷洩漏,並由 FLIR 的 QOGI 技術在氣體通過藍色圓圈時進行測量。此洩漏流量超過每分鐘 6 公升。
雖然碳氫化合物與溶劑是 QOGI 在食品產業中最直接的應用對象,同樣的方法也能為多種氣體與應用場景創造價值,包括石油天然氣、再生天然氣或汽車產業中使用的其他碳氫化合物與揮發性有機物(VOC)。無論哪一種情境,其經濟邏輯都相同:只要氣體具有價值,量化其損失就能帶來更明智的決策與更快的成本回收。
客戶對 John Crane 的 QOGI 服務反應非常正面。在首次檢測之後,另一座運轉類似設備的廠區也已完成額外的 QOGI 檢測。兩座廠區均已排定於 2026 年初進行複檢,以驗證維護成效並支持長期效能改善。其他地區也對類似計畫展現出日益濃厚的興趣,目前正在評估推動中。
QOGI 是 John Crane Performance Plus™ 模組化服務架構的一環,歸屬於資產狀態管理(Asset Condition Management)類別,在結構化的可靠度管理(Managed Reliability)方法中,支持以數據為依據的維護決策。
「這項專案展示了先進診斷技術如何支持更可靠、更永續的食品生產流程,」John Crane 商務與服務副總裁 Philippe Lambert 表示。「QOGI 讓客戶清楚掌握損失的成因,得以精準安排維修,並持續驗證維護成效。」
透過將傳統方法難以偵測的排放加以視覺化與量化,QOGI 協助食品產業的操作人員守護製程效率、提升員工安全,並減少不必要的營運成本。正如本次檢測所展示的,在溶劑與製程氣體扮演關鍵角色的場域,「看見、測量、行動」的能力正變得越來越有價值。
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