[发明专利]一种图像监控下的凝汽器激光环形除垢方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种火力发电机组水冷式凝汽器冷却管结垢尤其是硬垢的清洁方法，采用了激光环形除垢，属于激光应用技术领域。

背景技术

电厂中凝汽器是汽轮机组的重要组成部分，它的工作性能是保证汽轮机组可靠、稳定、安全工作的重要一环。长期工作后，随着循环水水质指标的变化，水中的成垢盐类及腐蚀性离子大幅增加，在冷却管内壁上会形成含钙等元素的水垢。此外，泥沙、尘土、各种杂质、污物及菌类生长会综合形成胶状水垢。凝汽器冷却管水垢形成之后，将会严重影响冷凝效果、真空度和发电量，而且会缩短凝汽器的使用寿命和正常出力，大幅浪费能源。因此，结垢后凝汽器冷却管需要进行清洗。

目前，常见的凝汽器结垢清洗方法包括物理清洗和化学清洗两大类。

其中，物理清洗常采用人工捅洗、胶球清洁和高压喷射三种方法。人工捅洗，即采用捅条由人工对凝汽器管进行反复捅刷以除去结垢。该方法只能清除软垢和少量硬垢，清除不彻底而且劳动强度大；胶球清洁，即采用胶球系统与循环水并联的方式，只能清除软垢，对硬垢不起作用；高压喷射，即采用高压力水喷射，能去除管内大部分污垢，但对凝汽器的机械损伤高，且除垢率不高，无法全部清除软垢和硬垢。

化学清洗，即采用酸性化学液体等对管壁进行清洗，但化学液体对管壁会造成腐蚀性损伤，残留的化学液体成了新的污染源，废液有毒需大量资金进行处理，此外在去除钙镁硬垢层时难以掌握最佳洗液浓度，浓度低则无法彻底清洁，浓度高则在去除硬垢层的同时造成管壁的腐蚀性伤害。

发明内容

本发明的目的是，对于火力发电机组水冷式凝汽器冷却管硬垢的清洁难题，提出在图像监控下的一种激光环形除垢方法，用以配合对凝汽器冷却管内壁进行胶球软垢清洗后，对硬垢进行高效快速的环状清除，解决现有结垢清洁方法存在的问题。

本发明的技术方案是这样来实现的：

本发明图像监控下的凝汽器激光环形除垢方法通过激光环形除垢系统来实现。

激光环形除垢系统由机电组件、固定光学组件及随动光学组件组成。

机电组件，用于冷却管定位、冷却管内步进平台推进控制、冷却管内环形硬垢聚焦；

固定光学组件，用于发射高能激光脉冲、成像监控及过程控制与分析；

随动光学组件，用于分光及提供成像照明。

所述机电组件包含底座、电机控制器、滑轨、滑动平台、随动臂、锥体反射器、步进平台、聚焦镜、从动齿轮、从动臂、压块、滚轮、主动齿轮、伺服步进电机、主动臂及随动臂；滑轨垂直安装在底座平面的一侧，滑动平台安装在滑轨上，可沿滑轨上下移动；随动臂安装在滑动平台的右侧，从动臂安装在滑动平台的左侧，主动臂垂直安装在滑动平台上，它们可随滑动平台沿滑轨上下滑动；主动齿轮安装在主动臂上，与控制伺服步进电机同轴联接，在控制伺服步进电机转动时，主动齿轮可同步转动；从动齿轮安装在从动臂上；主动臂和从动臂连接在滑动平台上，主动齿轮和从动齿轮的中心线在同一水平面上；电机控制器用于控制伺服步进电机转动，从而带动与之联动的主动齿轮转动；步进平台下部为齿条，齿条啮合在主动齿轮和从动齿轮，齿条可在主动齿轮旋转带动下沿水平方向作直线运动，从动齿轮在齿条带动下转动，起平稳步进平台运动的作用；压块下压步进平台上表面，防止步进平台发生倾斜，压块下部有滚轮，步进平台在受压情况下仍可自由沿直线运动；步进平台边缘是限位销，防止步进平台滑出；

所述锥体反射器与聚焦镜均固定安装在步进平台的上表面，锥体反射器的中心轴与聚焦镜的光轴重合，形成主光轴，装配时主光轴与步进平台的上表面严格平行。锥体反射器的表面镀有高能脉冲激光器工作波长λ及可见谱段的高反膜，能对波长λ的光及对可见光进行全反射。

所述固定光学组件安装在底座上，包含高能脉冲激光器、激光扩束准直镜、成像透镜、面阵成像传感器、面阵驱动及图像输出电路、显示器及嵌入式控制分析系统。其中嵌入式控制分析系统用来给高能脉冲激光器、面阵驱动及图像输出电路、白光光源及电机控制器发送控制指令，并接收面阵驱动及图像输出电路输出的图像用于图像分析。

所述高能脉冲激光器与激光扩束准直镜装配时光轴重合，形成激光光轴；成像透镜的光轴为成像光轴，它与面阵成像传感器垂直；激光光轴与成像光轴平行，它们均垂直于底座。

随动光学组件包含双色镜、半反半透镜、白光扩束准直镜及白光光源。随动光学组件通过随动臂连接滑动平台，当滑动平台在滑轨上滑动时，可带动随动光学组件一起滑动。