空气预热器的漏风间隙测量设备的制作方法

1.本技术涉及视觉测量技术领域，具体地，涉及一种空气预热器的漏风间隙测量设备、方法及可读存储介质。


背景技术：

2.空气预热器是一种用于提高锅炉的热交换性能，降低能量消耗的设备。作为火电机组的重要辅助设备，空气预热器中的高温烟气加热蓄能元件可以在温度低的空气流经蓄能元件时将热量带走，以达到预热空气流的目的。
3.由于空气预热器中的转子受热时会产生不均匀地膨胀，导致转子产生“磨菇状”变形，即转子径向密封板和扇形板之间存有漏风间隙，并且该间隙随着机组负荷大小变化而产生不规则变化。这些漏风间隙的存在将会使大量的助燃空气泄露到烟道，使送风机和引风机的负荷和电耗率增加，进而导致火电机组中出现锅炉效率下降的情况。
4.为了减少空气预热器热端的漏风，可以在漏风控制系统中安装一个传感器来监测间隙的大小变化，然后再根据传感器的返回值，进而通过一个执行机构来提升或放低扇形板，以保证空气预热器的动静两部分既不相碰，间隙也不致过大。但是，由于空气预热器热端的内部温度高达350℃-450℃，同时内部充满大量灰尘，这给监测间隙大小传感器的设计带来了不小的挑战。


技术实现要素：

5.为了克服背景技术中提出的相关技术问题，本技术的第一方面提供了一种空气预热器的漏风间隙测量设备，用于对空气预热器的扇形板与转子径向密封板之间的间隙进行测量；
6.漏风间隙测量设备包括：
7.视频采集装置，设置于空气预热器的壳体，视频采集设备的采集区域对准扇形板与转子径向密封板之间的间隙区域，用于持续获取采集区域的视频图像；
8.补光装置，设置于空气预热器的扇形板并随扇形板的移动而移动，用于向采集区域进行拍摄光线补充；
9.视频分析装置，电连接视频采集装置，用于对视频图像进行分析，以获取扇形板与转子径向密封板之间的间隙的变化情况。
10.在上述第一方面的一种可能的实现中，视频采集装置包括吹扫组件，用于对采集区域对应的采集路径进行灰尘清扫；
11.吹扫组件包括：
12.冷却套，冷却套通过固定法兰设置于空气预热器的壳体，冷却套的第一端位于空气预热器的壳体的外部，冷却套的第二端位于空气预热器的壳体的内部；
13.靠近冷却套的第一端设置有吹灰气源通孔，靠近冷却套的第二端设置有开放部，吹灰气体通过吹灰气源通孔对冷却套的内部进行灰尘清扫，并通过开放部排出至空气预热
器的内部。
14.在上述第一方面的一种可能的实现中，视频采集装置还包括采集组件，用于对采集区域进行持续的视频图像采集；
15.采集组件包括摄像机、连接摄像机的加长镜头以及镜头保护套，其中：
16.镜头保护套套设于加长镜头的外部，通过螺纹连接的方式与加长镜头可拆卸的连接；
17.镜头保护套置于冷却套的内部，并与冷却套的内壁间存在间隙，吹灰气体能够对间隙进行灰尘清扫。
18.在上述第一方面的一种可能的实现中，采集组件通过安装法兰与吹扫组件固定连接；
19.在对采集组件进行检修的过程中，摄像机和加长镜头与镜头保护套分离，镜头保护套与冷却套相对固定连接。
20.在上述第一方面的一种可能的实现中，镜头保护套套设于加长镜头的外部，且加长镜头与镜头保护套的内壁之间存在间隙；
21.镜头保护套的第一端设置有冷保护气源通孔；
22.镜头保护套的第二端设置有耐温防护玻璃，耐温防护玻璃通过有开孔的玻璃安装法兰固定于正对加长镜头处；
23.冷保护气体通过冷保护气源通孔对加长镜头与镜头保护套之间的间隙进行降温保护，并通过开孔排出至空气预热器的内部。
24.在上述第一方面的一种可能的实现中，摄像机的外部设置有可拆卸的摄像机保护罩；
25.摄像机保护罩包括数据传输通孔，用于实现摄像机与视频分析装置的电连接。
26.在上述第一方面的一种可能的实现中，补光装置包括：
27.led光源，用于提供补光光源；
28.软管，软管的一端连接led光源，另一端设置有耐温聚光透镜，软管内部设置有导光光纤，用于将led光源导向采集区域；
29.软管中部靠近耐温聚光透镜的部分通过安装支架固定于扇形板。
30.在上述第一方面的一种可能的实现中，扇形板与转子径向密封板之间的漏风间隙根据如下公式进行获取：
[0031][0032]
h＝δh+h
[0033]
其中：h为扇形板与转子径向密封板之间的实时漏风间隙，h为初始状态下扇形板与转子径向密封板之间的漏风间隙，l为初始状态下于视频图像中扇形板与转子径向密封板的重合线的长度，δl为视频图像中扇形板与转子径向密封板的重合线相较于初始状态下的实时变化量，δh为空气预热器的转子形变量。
[0034]
与现有技术相比，本技术具有如下的有益效果：
[0035]
通过本技术公开的技术方案，能够实现对于空气预热器中转子径向密封板和扇形板之间漏风间隙的实时精准测量。具体的，本技术提供的技术方案通过视频分析方法，将对
漏风间隙的直接测量转化为图像识别和数学推导问题，进而克服了在极端环境下对漏风间隙的实时精准测量。而在漏风间距测量设备的设置上，视频采集装置能够安装于空气预热器外壳的任意部位，安装条件简单便于拆卸维护；补光装置设置在空气预热器的扇形板处，能够随扇形板上下移动，从而保障了视频采集区域的补光强度稳定，进一步提升了测量的精准度。本技术提供的漏风间隙测量设备安装简单、维护方便、运行可靠，具有可推广价值。
附图说明
[0036]
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0037]
图1为本技术实施例提供的漏风间隙测量设备的结构示意图；
[0038]
图2为本技术实施例提供的漏风间隙测量设备中视频采集装置的结构示意图；
[0039]
图3为本技术实施例提供的漏风间隙测量设备中补光装置的结构示意图；
[0040]
图4为本技术实施例提供的漏风间隙测量过程中获取的视频图像的示意图。
具体实施方式
[0041]
下面结合具体实施例对本技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本技术，但不以任何形式限制本技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本技术的保护范围。
[0042]
目前，常用的转子变形监测传感器主要是有机械探杆式传感器、电涡流传感器和激光传感器三种，而这三种监测传感器均存在不同的实施问题：机械探杆式传感器不能测量变形的间隙，只能保证扇形板在下放时密封间隙不因过小而摩擦；电涡流传感器的涡流测量探头安装于空气预热器内部，受高温影响温漂较大，同时使用寿命有限；激光传感器只能安装于空气预热器外部，通过无尘通道检测转子的变形情况，存在温漂影响的同时由于空气预热器本身的震动，导致测量值的不稳定。无论采用上述何种转子变形监测传感器，当出现测量偏差时，操作人员都不能直接去确定漏风间隙的具体值，因为不能实时看到真正的漏风间隙画面，操作人员只能凭经验去操作，这对于操作人员也提出了更高的技术水平要求。
[0043]
为了克服现有技术中存在的上述问题，本技术提供了一种空气预热器的漏风间隙测量设备，用于对空气预热器的扇形板与转子径向密封板之间的间隙进行测量。本技术通过视频分析方法，将对漏风间隙的直接测量转化为图像识别和数学推导问题，进而克服了在极端环境下对漏风间隙的实时精准测量。以下将对本技术技术方案进行详细的阐释和说明。
[0044]
在本技术的一些实施例中，图1示出了漏风间隙测量设备的结构示意图。具体的，如图1所示，该种漏风间隙测量设备包括：
[0045]
视频采集装置2，设置于空气预热器的壳体001，视频采集设备1的采集区域对准扇形板002与转子径向密封板003之间的间隙区域，用于持续获取采集区域的视频图像。其中，有关视频采集装置2的具体结构组成将于后文中进行具体说明。
[0046]
补光装置3，设置于空气预热器的扇形板002并随扇形板002的移动而移动，用于向
采集区域进行拍摄光线补充。可以理解的是，将补光装置3安装于扇形板002上并随扇形板002一起运动，在保证目标区域影像光照环境不变，确保视频采集画面的清晰度满足条件的同时，还保证了在后续图像识别处理过程中关键几何参数保持不变，具体将于后文中进行阐释说明。
[0047]
视频分析装置1，电连接视频采集装置2，用于对视频图像进行分析，以获取扇形板002与转子径向密封板003之间的间隙的变化情况。有关视频分析装置1的具体工作原理将于后文中进行具体说明。
[0048]
可以理解的是，通过上述视频采集装置2至视频分析装置1，能够实现将针对漏风间隙的直接测量转化为图像识别和数学推导问题。而为了克服空气预热器内部高温、多尘的复杂监测环境，以下将对上述各个组成部件的具体结构组成进行进一步的阐释和说明。
[0049]
在本技术的一些实施例中，图2示出了视频采集装置2的具体结构示意图。如前述实施例所述，视频采集装置2一方面要实现对间隙区域图像的精准视频图像获取，另一方面还要实现在空气预热器内部的复杂环境中长期稳定的工作。在上述实施例中，视频采集装置2包括有用于对采集区域进行持续的视频图像采集的采集组件以及对采集区域对应的采集路径进行灰尘清扫的吹扫组件。
[0050]
于上述实施例中，如图2所示，吹扫组件包括冷却套21，冷却套21通过固定法兰21a设置于空气预热器的壳体001上，冷却套21的第一端位于空气预热器的壳体的外部，冷却套21的第二端位于空气预热器的壳体的内部，也就是说，冷却套21在空气预热器的壳体001上构建了一个从外部到内部的视频采集通道。
[0051]
于上述实施例中，如图2所示，在靠近冷却套21的第一端的部分(即在空气预热器壳体外部的部分)设置有吹灰气源通孔21b，并且在靠近冷却套21的第二端设置有开放部21c，吹灰气体可以通过吹灰气源通孔21b对冷却套的内部进行灰尘清扫，并通过开放部21c排出至空气预热器的内部。
[0052]
于上述实施例中，如图2所示，采集组件包括摄像机22、连接摄像机的加长镜头23以及镜头保护套24。其中，镜头保护套24套设于加长镜头23的外部，并通过螺纹连接的方式与加长镜头23可拆卸的连接，镜头保护套24和加长镜头23之间存在间隙。具体的，镜头保护套24的第一端设置有冷保护气源通孔24a，镜头保护套的第二端设置有耐温防护玻璃24b，耐温防护玻璃24b通过有开孔的玻璃安装法兰24c固定于正对加长镜头23处，加长镜头23透过耐温防护玻璃24b对采集区域进行图像拍摄。在拍摄过程中，冷保护气体通过冷保护气源通孔24a进入加长镜头23与镜头保护套24之间的间隙以进行降温保护，这些气体最终通过玻璃安装法兰24c上的开孔排出至空气预热器的内部。
[0053]
于上述实施例中，在对吹扫组件和采集组件进行组合的过程中，采集组件通过安装法兰25与吹扫组件固定连接。其中具体的，带有加长镜头的摄像机通过一背板固定于一安装底板上，而承载有采集组件的安装底板又通过安装法兰25的螺栓部件可拆卸的固定在吹扫组件的冷却套21上；而镜头保护套24部分则与冷却套21固定连接，镜头保护套24和冷却套21之间存在间隙以供前述吹灰气体进行间隙处的灰尘清扫。在需要对摄像机或加长镜头进行检修时，只需通过螺纹拆卸加长镜头，镜头保护套24仍与冷却套21连接，同时能够防止空气预热器内部气体的外泄，进而保证检修、更换镜头过程中的安全。
[0054]
可以理解的是，通过冷却套21和镜头保护套24的双重防护以及吹灰气体扫灰保
护，能够实现视频采集装置2在空气预热器内部复杂环境下的正常工作，同时还具有镜头安装拆卸便捷、便于后期维护检修的实施优势。
[0055]
于上述实施例中，如图2所示，在摄像机22的外部设置还可以设置有可拆卸的摄像机保护罩22a，摄像机保护罩22a上设置有供有线线缆使用的数据传输通孔22b，该通孔用于实现摄像机22与视频分析装置1之间的电连接。
[0056]
在本技术的一些实施例中，图3示出了补光装置3的具体结构示意图，如图3所示，具体包括：led光源31，用于提供补光光源；软管32，其中软管32的一端连接led光源31，另一端设置有耐温聚光透镜32a，软管32的内部设置有导光光纤32b，用于将led光源31通过耐温聚光透镜32a导向采集区域。
[0057]
于上述实施例中，软管32的中部靠近耐温聚光透镜32a的部分通过安装支架33固定于扇形板002上，由于软管32可以采用金属材质进行制备，管体本身具备较佳的防护性和一定的柔韧性，能够适应于空气预热器内部的复杂环境，同时不影响扇形板自身的上下移动。
[0058]
可以理解的是，基于前述实施例的说明，本技术提供的漏风间隙测量设备完全能够适应空气预热器内部的高温、多尘环境，以实现对于间隙存在区域的实时图像采集。进一步的，以下将对获取视频采集图像后如何利用数学推导方法以实现对漏风间隙的具体值的获取进行相关说明。具体的，在本技术的一些实施例中，提供了一种使用前述实施例提供的漏风间隙测量设备的安装和实施方式，具体可以包括如下步骤：
[0059]
步骤101：将视频采集装置和补光装置依次设置于空气预热器的预设位置。其中，在一种具体实现中，安装在扇形板上的补光装置的补光头部可以设置在距离扇形板底部150mm处的位置，补光装置通过前述实施例提供的安装支架与扇形板形成45
°
的夹角。视频采集装置可以设置在空气预热器的壳体上，并于水平放置面形成一定夹角，夹角范围可以限定在30
°
至45
°
的范围内。可以理解的是，将补光装置设置在扇形板上并可随扇形板上下移动，从而保证了视频采集区域的光照环境相同，保证了测量精度；而将视频采集装置呈一定角度设置在空气预热器外壳，保证了能够将拍摄区域指向间隙区域，同时便于实施安装。本领域技术人员也可以根据实际情况对于视频采集装置和补光装置进行适应性的安装，在此不做限定。
[0060]
步骤102：通过视频采集装置对扇形板与转子径向密封板之间的间隙区域进行持续视频采集，以获取视频图像。
[0061]
步骤103：通过对视频图像进行图形识别，以获取扇形板与转子径向密封板的重合图像。其中，在对视频图像进行图形识别的过程中，可以采用边缘框架计算等算法绘制出对应的视频图像。具体的，图4示出了一种漏风间隙测量过程中获取的视频图像的示意图。如图4所示，当视频采集区域对准扇形板和转子径向密封板之间的间隙区域时，扇形板002与转子径向密封板003存在边界重合线401，在空气预热器的转子不因受热不均匀膨胀而产生变形的情况下，边界重合线401的长度不会发生变化，也就是说边界重合线401只会在转子发生形变是产生对应的变化，边界重合线401的变化也能够反映出转子的形变程度。
[0062]
步骤104：通过对重合图像中的几何参数进行分析以获取空气预热器的转子变形程度，并根据转子形变程度获取实时的扇形板与转子径向密封板之间的漏风间隙。其中，如图4所示，几何参数包括边界重合线401的长度l、第一夹角的角度α以及第二夹角的角度β，
根据上述几何参数能够获得对应的标定初始参数k：
[0063][0064]
其中：h为初始状态下扇形板与转子径向密封板之间的漏风间隙。
[0065]
可以理解的是，当空气预热器的转子产生竖直方向上向下变形时，边界重合线401的长度会趋向变短的趋势；当空气预热器的转子产生竖直方向上向上变形时，边界重合线401的长度会趋向变长的趋势，边界重合点401的变化趋势可以根据下式进行确定：
[0066]
δl＝k*δh*(cosα+cosβ)
ꢀꢀ
(公式2)
[0067]
其中：δl为重合图像中扇形板与转子径向密封板的重合线相较于初始状态下的实时变化量，δh为空气预热器的转子形变量。
[0068]
通过上述公式1和公式2的联立可得：
[0069][0070]
h＝δh+h
[0071]
其中：h为扇形板与转子径向密封板之间的实时漏风间隙。即扇形板与转子径向密封板之间的实时漏风间隙等于转子的变形值与初始漏风间隙之和。
[0072]
综上所述，通过本技术提出的技术方案，能够实现对于空气预热器中转子径向密封板和扇形板之间漏风间隙的实时精准测量。具体的，本技术提供的技术方案通过视频分析方法，将对漏风间隙的直接测量转化为图像识别和数学推导问题，进而克服了在极端环境下对漏风间隙的实时精准测量。而在漏风间距测量设备的设置上，视频采集装置能够安装于空气预热器外壳的任意部位，安装条件简单便于拆卸维护；补光装置设置在空气预热器的扇形板处，能够随扇形板上下移动，从而保障了视频采集区域的补光强度稳定，进一步提升了测量的精准度。本技术提供的漏风间隙测量设备安装简单、维护方便、运行可靠，具有可推广价值。
[0073]
上述描述仅是对本技术技术方案较佳实施例的描述，并非对本技术技术方案范围的任何限定，本技术技术方案领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。