| 一、前言 |
| 近年來，由於經濟部工業局、能源局及環保署等政府部門，大力推動「能資源節約」及「溫室氣體減量」相關工作，能資源一旦能夠節約，相對地溫室氣體排放量也大幅減少。故有心致力於能資源節約及溫室氣體減量之工廠，紛紛探討廠內每一個可進行能資源節約的地方，並積極採取各種能資源節約措施，以降低生產成本，提高產業之競爭力。然而，從台灣產業服務基金會（以下簡稱產基會）執行產業綠色技術輔導經驗發現，『工廠壓力氣體輸送系統』能資源節約方面，仍有相當大的減量空間。尤其是工廠最常見之壓縮空氣，其空壓機本體及管線壓力空氣的洩漏耗損比例已佔整個空壓機系統能源消耗量20％以上，但由於壓力空氣洩漏點甚難察覺，或是全廠管線逐一仔細進行測漏工作，惟恐耗時費力，不符合經濟效益，故許多工廠明知空壓機系統有洩漏的情形，卻苦無良策，現階段僅能以「正常損耗」對待之。此外，工廠除了使用壓縮空氣之外，尚可能使用蒸汽、氧氣、乙炔等各種具有壓力之氣體，其洩漏與不易察覺之情形亦與壓縮空氣相同，若能從中減少不必要之洩漏著手，亦可省下可觀之能資源。本文主要介紹一種空壓機系統簡單有效的超音波測漏綠色技術，使工廠輕易發現以往查覺不到的洩漏源，減少能資源的浪費，同時大幅降低工廠在查漏時所花費的人力、時間與金錢，同時達到溫室氣體減量之目的，值得注意的是，同樣之測漏綠色技術亦可適用其他具有壓力之氣體輸送系統。 |
| 二、空壓機系統洩漏問題探討 |
| 由於壓力空氣之用途非常廣泛，包括清洗、冷卻、曝氣、攪拌、充氣、燃燒反應及氣動控制等，尤其是精密的現代化工廠，均是以壓力空氣做為工廠主要的動力來源。故大部分工廠都會使用到壓力空氣，且工廠內配置各種馬力大小的空壓機機台，從空壓機產生的壓力空氣輸送到使用端，中間所配置的空氣管線，更是沿著廠房牆壁佈滿工廠四周。一般空壓機使用空氣壓力範圍，皆設定在4~7kg/cm2之間，如果發現空壓機在未使用壓力空氣的情況下，其壓力表數值卻會慢慢下降，即表示空壓機系統內有洩漏的情形發生，依據產基會執行產業綠色技術專案輔導的統計數字顯示：最常發現的洩漏源為快速接頭，當距離洩漏源一公尺遠處，若隱約可聽到空氣洩漏的聲音，工廠平均每小時已損耗新台幣0.86元。這些聽得到的洩漏源，對於落實能資源節約及有心杜絕空壓機系統洩漏之工廠，可輕易察覺並適時給予修復，然而令工廠困擾的卻是「聽不到聲音」的洩漏源，因為這些洩漏量已造成不可忽視的能資源損耗，又不易由傳統的測漏技術與工具檢查出來。且壓力空氣的能源費用與管理費用非常昂貴，所以如何節約壓力空氣的能資源費用與管理費用，是工廠廠務工程師與主管人員急待解決的問題，如能確實降低空壓機系統漏氣率，便能大大降低空壓機運轉費用。 |
| 三、空壓機測漏新技術工作原理 |
| 震動音頻的度量單位為赫茲（Hz），人耳有聽覺的音頻範圍在20Hz~20kHz之間，若是頻率落在這範圍之外，便無法聽到聲音，例如超音波（高頻率的音波）便是人耳所無法察覺的。而一般空壓機系統細微的洩漏源會產生震動，而此震動產生的頻率落在非常寬範圍的超音波區域內（30kHz~50kHz）。依據工廠實測經驗顯示：空壓機系統每一個洩漏源所產生的震動都有一種獨特的頻率特性。這些問題點在洩漏時，其震動產生的頻率範圍集中在45kHz左右，這頻率範圍是在人類能聽到的聲音範圍之外，所以當洩漏發生時，工廠空壓機系統維護工程師無法察覺，若能利用這種超音波特性及原理，設計某種特殊儀器排除干擾的背景噪音，並將30kHz~50kHz的頻率，轉換成人耳可聽見的聲音或訊號，此時，空壓機系統即使有很小的針孔（pinpoint）或裂縫，也可以很快地檢查出有洩漏的情形，更進一步指出洩漏點的確實位置。目前歐美先進國家有些儀器專業製造廠商，已成功發展出超音波測漏技術，除了可應用在空壓機系統的測漏外，並廣泛應用在各式各樣的測漏工作，而且得到驚人的成效，應用此超音波測漏綠色技術於現場測漏的照片如圖一所示。 |
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| 圖一 超音波測漏綠色技術於現場測漏的照片 |
| 四、測漏成功實績與優點 |
| 因為工廠的空壓機系統非常複雜，且有些大型工廠空壓機總馬力（horse power）超過10,000馬力，工廠員工在進行測漏檢查時，既耗時又費力，有時明知空壓機系統之有空氣洩漏，卻因受限於現有技術瓶頸及缺乏有力工具，無法順利檢出，而產生極大的挫折感。所以有些洩漏源就經常被忽略，或不檢查就跳過去，目前在如此複雜的空壓機系統，若是利用新發展出的超音波測漏儀器，便可以快速且精確地指出洩漏點的位置，例如空壓機本體、規則或不規則形狀之設備元件、不良的焊接點等。另外，此技術尚可在數個洩漏源當中，精確地分別指出其中某一點的洩漏源。 |
| 在「非破壞測試技術手冊（Nondestructive Testing Handbook, second edition, Vol. I, Leak Test）」一書中，詳述許多超音波測漏技術成功的應用實績。其中有一家工廠配有數公里長的壓力空氣輸送管線，只能利用每年歲修停機的10天當中，進行空壓機系統檢漏及維修工作。以往在檢測管線洩漏時，就需要14位工程師；現在利用這種超音波測漏技術，在空壓機系統正常操作中便可進行測漏及維修工作，而且只需要1位工程師就可以完成同樣的工作，節省工廠大量的人力、時間及金錢。對工廠而言，此超音波測漏儀器是一個理想的工具，它可滿足工廠實際的需求，解決空壓機系統困難的測漏及維修問題，綜觀此超音波測漏技術，其優點與好處如下： |
- 即時檢修：進行測漏工作時，不必等待歲修或停機時間，於空壓機系統正常操作中即可進行檢測與偵測。
- 靈敏精確：針孔洩漏可以察覺，並可在數個洩漏源當中，精確地分別指出其中某一點的洩漏源。
- 內外洩漏源均可偵測：不論是壓力系統或真空系統，內部或外部洩漏點都可以偵測，並精確指出洩漏地點與位置。
- 被測物體形狀大小不受限制：規則、不規則形狀或大型設備元件都可測漏。
- 被測物體及作業環境溫度不受限制：偵測時不受被偵測物體溫度的影響，在高溫或低溫的作業環境亦可測量。
- 間接性的洩漏偵測不受限制：直接的洩漏或間接性的洩漏問題都可偵測出來。
- 克服高度與距離問題：高度很高的（over head）、或距離20公尺遠的位置，仍可測到空壓機系統的洩漏點。
- 克服障礙與掩蔽問題：埋在地下（buried）或水泥牆內的管線與設備，也可偵測並發現洩漏的情形。
- 節省時間：以往無法發現或需要費時去發現的洩漏源，現在可以輕易發現，節省工廠寶貴的時間及人力。
- 防微杜漸：可以事先發現潛在的洩漏問題，適時進行維修工作，可以達到防患未然，避免重大災難導致停機損失。
- 配備精巧：測漏儀器配備精巧，方便人員攜帶，且儀器操作簡單，易學易用，不需要耗時去組裝、拆除與清理偵測儀器。
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| 五、其他應用領域 |
| 同樣的超音波測漏技術，除了可以偵測空氣、氧氣、乙炔等各種具有壓力之氣體洩漏與不易察覺之情形之外，尚可應用在其他洩漏偵測問題或品質管制領域中，使工廠維持良好製造品質。例如： |
- 可以偵測真空系統的洩漏問題。
- 可以偵測非壓力容器（室）的洩漏與氣密各項品質管制問題。
- 可以偵測與診斷蒸汽鍋爐（steam boiler）蒸汽管線洩漏、排水閥（trap）不正常作用與系統內部流體流動情形。
- 測試各種機械設備及機械引擎運轉震動問題。
- 可以測電線電纜的漏電、電暈、電弧、絕緣破壞各項品質管制問題。
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| 六、結論 |
| 針對工廠壓力氣體輸送系統之測漏及維修工作而言，應用此超音波測漏綠色技術是非常有力的工具。與其他測漏技術比較起來，此綠色技術確實可以在問題尚未發生之前，先得知正確的情報，發現潛在的微小問題，以進行判斷工廠壓力氣體輸送系統洩漏問題的嚴重性並適時進行維修，避免災難發生導致重大停機損失（特別是具有壓力之有害氣體或危險性氣體）。如能善用此超音波測漏綠色技術，做好工廠壓力氣體輸送系統之預防保養工作，將工廠以往視為「正常損耗」的能資源節省下來，降低溫室氣體排放量，減少生產製造成本，提高產業競爭力，可說是工廠之福。此工廠壓力氣體輸送系統測漏綠色技術，值得國內相關業者參考。 |
