一种末级叶片水蚀监测方法、系统、设备和存储介质与流程

本发明涉及图像处理，特别是涉及一种末级叶片水蚀监测方法、系统、设备和存储介质。

背景技术：

1、汽轮机低压末级叶片工作在含有水滴的湿蒸汽中，在湿蒸汽腐蚀介质环境下，承受离心力、蒸汽作用力、激振力、及湿蒸汽所携带的水滴冲刷的共同作用，极易遭到水蚀。近年由于因新能源的大力发展、深度调峰的需要，多数供热机组均进行了低压缸零出力改造，改造后低压末级喷水一直投入，末级叶片长期运行在喷水冲蚀、湿度极高的环境中，多台机组检修发现末级叶片的进汽边顶部和出汽边根部发生水蚀，不仅使汽轮机做功能力和效率下降，改变叶片的振动特性，严重者使叶片进出汽边缘呈现锯齿状，形成很多细小的裂纹，甚至出现缺口，而且随着冲蚀损伤的进一步恶化很可能造成汽轮机的叶片断裂事故。

2、近年对叶片水蚀机理、防护技术等方面进行了大量研究，但是目前并没有很好的防治措施，因此在叶片断裂造成恶性事故前进行有效监测，并判定何时进行检修就极为重要，目前末级叶片水蚀的安全状态监视还未有方便有效的监视手段，此外，由于低压末级叶片在汽轮机内部，运行中无法监视其状态，检修后需要揭开人孔或揭缸进行，工期长、依赖于人工且无判定标准，无法定期根据叶片水蚀状态指导检修，并且目前关于水蚀程度及危害程度并没有相关标准，无法有效判定损坏程度，无法确定安全的检修周期，因此无法对末级叶片进行有效监测。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种末级叶片水蚀监测方法、系统、设备和存储介质，以能够解决火力发电机组低压末级叶片长期在高湿度运行工况下的水蚀安全问题，以达到有效减少断叶片事故的发生，提升机组安全稳定性的技术效果。

2、第一方面，本发明提供了一种末级叶片水蚀监测方法，所述方法包括：

3、采集末级叶片的水蚀图像，并对所述水蚀图像进行图像识别，得到水蚀坑边界和水蚀区域；

4、根据所述水蚀坑边界和所述水蚀区域，计算得到水蚀坑深度和水蚀面积，并采用历史数据比对方法，得到水蚀扩展数据；

5、将所述水蚀扩展数据与水蚀阈值相比较，根据比较结果得到所述末级叶片的水蚀等级，并根据所述水蚀等级，得到对应的检修建议。

6、进一步地，所述采集末级叶片的水蚀图像的步骤包括：

7、根据拍摄得到的末级叶片的叶片图像，对所述叶片图像进行灰度处理和灰度分析，得到关键点定位；

8、根据所述关键点定位，控制拍摄装置动态聚焦，并拍摄得到末级叶片的水蚀图像。

9、进一步地，所述并对所述水蚀图像进行图像识别，得到水蚀坑边界和水蚀区域的步骤包括：

10、根据不同蒸汽湿度下的叶片图像，计算蒸汽湿度与拉普拉斯方差阈值之间的第一函数关系；

11、根据所述第一函数关系，对拉普拉斯方差阈值进行调整，并根据调整后的拉普拉斯方差阈值，采用拉普拉斯方差模糊检测方法对所述水蚀图像进行识别，得到水蚀坑边界和水蚀区域。

12、进一步地，所述根据所述水蚀坑边界和所述水蚀区域，计算得到水蚀坑深度和水蚀面积的步骤包括：

13、根据所述水蚀坑边界和所述水蚀区域，计算得到水蚀坑灰度梯度值；

14、根据所述水蚀坑灰度梯度值和第二函数关系，得到水蚀坑深度和水蚀面积，所述第二函数关系为预先计算得到的水蚀坑平均深度与水蚀坑灰度梯度平均值之间的函数关系。

15、进一步地，所述并采用历史数据比对方法，得到水蚀扩展数据的步骤包括：

16、根据所述水蚀坑深度和所述水蚀面积，得到水蚀特征图像；

17、提取所述水蚀特征图像的特征像素点，并将所述特征像素点转换为二进制矩阵；

18、获取末级叶片的历史水蚀图像的历史二进制矩阵；

19、根据所述二进制矩阵与所述历史二进制矩阵，进行水蚀扩展分析，得到水蚀扩展数据。

20、进一步地，采用如下公式表示所述第一函数关系：

21、y＝-2000x2-300x+1000

22、式中，y表示拉普拉斯方差阈值的下限，x表示蒸汽的相对湿度。

23、采用如下公式表示所述第二函数关系：

24、h＝2log10(3▽s)-2

25、式中，h表示水蚀坑平均深度，表示水蚀坑灰度梯度平均值。

26、进一步地，所述并采用历史数据比对方法，得到水蚀扩展数据的步骤包括：

27、根据所述水蚀坑深度和所述水蚀面积，得到水蚀特征图像；

28、获取末级叶片的历史水蚀特征图像；

29、将所述水蚀特征图像和所述历史水蚀特征图像进行合并，并根据合并后的水蚀特征图像，得到水蚀扩展数据。

30、第二方面，本发明提供了一种末级叶片水蚀监测系统，所述系统包括：

31、图像识别模块，用于采集末级叶片的水蚀图像，并对所述水蚀图像进行图像识别，得到水蚀坑边界和水蚀区域；

32、扩展计算模块，用于根据所述水蚀坑边界和所述水蚀区域，计算得到水蚀坑深度和水蚀面积，并采用历史数据比对方法，得到水蚀扩展数据；

33、等级判定模块，用于将所述水蚀扩展数据与水蚀阈值相比较，根据比较结果得到所述末级叶片的水蚀等级，并根据所述水蚀等级，得到对应的检修建议。

34、第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

35、第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

36、本发明提供了一种末级叶片水蚀监测方法、系统、计算机设备和存储介质。本发明通过灰度关键点定位的方法实现了摄像头动态自动聚焦，提高了图像采集的准确率，通过自适应阈值的拉普拉斯方差模糊检测方法对高湿度环境下图像进行识别处理，能够准确提取叶片的水蚀特征。本发明通过有效监视低压末级叶片水蚀情况，使末级叶片安全状态可控，避免了盲目运行，提高了机组的运行安全性，同时本发明还提出了判断低压末级叶片水蚀损坏程度的判定标准，有效指导机组检修，避免了断叶片造成非停事故。

技术特征：

1.一种末级叶片水蚀监测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的末级叶片水蚀监测方法，其特征在于，所述采集末级叶片的水蚀图像的步骤包括：

3.根据权利要求1所述的末级叶片水蚀监测方法，其特征在于，所述并对所述水蚀图像进行图像识别，得到水蚀坑边界和水蚀区域的步骤包括：

4.根据权利要求3所述的末级叶片水蚀监测方法，其特征在于，所述根据所述水蚀坑边界和所述水蚀区域，计算得到水蚀坑深度和水蚀面积的步骤包括：

5.根据权利要求1所述的末级叶片水蚀监测方法，其特征在于，所述并采用历史数据比对方法，得到水蚀扩展数据的步骤包括：

6.根据权利要求4所述的末级叶片水蚀监测方法，其特征在于，采用如下公式表示所述第一函数关系：

7.根据权利要求1所述的末级叶片水蚀监测方法，其特征在于，所述并采用历史数据比对方法，得到水蚀扩展数据的步骤包括：

8.一种末级叶片水蚀监测系统，其特征在于，所述系统包括：

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本发明涉及图像识别技术领域，公开了一种末级叶片水蚀监测方法、系统、设备和存储介质，包括采集末级叶片的水蚀图像，并对所述水蚀图像进行图像识别，得到水蚀坑边界和水蚀区域；根据所述水蚀坑边界和所述水蚀区域，计算得到水蚀坑深度和水蚀面积，并采用历史数据比对方法，得到水蚀扩展数据；将所述水蚀扩展数据与水蚀阈值相比较，根据比较结果得到所述末级叶片的水蚀等级，并根据所述水蚀等级，得到对应的检修建议。本发明解决了火力发电机组低压末级叶片长期在高湿度运行工况下的水蚀安全问题，有效减少了断叶片事故的发生，提升了机组运行的安全性和稳定性。

技术研发人员：李明,韩鹏飞,雷俊鹏,刘培栋,刘新
受保护的技术使用者：润电能源科学技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21