[发明专利]空气预热器漏风间隙视觉测量与可视化装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于视觉测量技术领域，用于在零照度环境下的物体间隙视觉测量，具体涉及一种空气预热器漏风间隙视觉测量与可视化装置，本发明还涉及一种空气预热器漏风间隙视觉测量与可视化方法。

背景技术

火电机组中的“回转式空气预热器”是大型工业锅炉的主要辅机之一，也称为“容克式空气预热器”，简称“空预器”。空预器工作时，其转子整体受热不均匀，使得转子产生“蘑菇”状变形。即旋转转子与固定扇形板之间的密封间隙是一个变化量。密封间隙的存在导致大量的助燃空气泄露到烟道，造成风机电耗增加；同时热空气带走了大量热能，直接导致锅炉燃烧热效率下降。

因此，空预器转子热态变形量的检测具有工业应用价值。但是，由于空预器热端的内部温度高达350℃-450℃，并且烟气中含有大量的灰尘和腐蚀性物质，给传感器设计带来挑战。目前，转子变形量检测传感器主要有探针传感器、电涡流传感器、激光传感器等三种类型，而且都只是测量变形量，但是由于空预器热态运行工况复杂，热态时传感器测量值存在一定的温度漂移，导致测量偏差，使操作人员没有足够的把握投运空预器漏风间隙自动控制系统，影响了机组效率。如果不但能够测量，而且能够以图像画面的形式实时监视到漏风间隙，使运行操作人员能够实时看到间隙并能够估计其大小，必然增加了运行操作人员投入空预器漏风间隙自动控制系统的信心，提高系统投运率，大大降低漏风率，提高机组发电效率。

近年来，随着科学技术的进步，光电成像技术及机器视觉技术的广泛应用，基于视觉的间隙检测可为空预器转子变形控制提供实时间隙监测、报警信号。

发明内容

本发明的目的是提供一种空气预热器漏风间隙视觉测量与可视化装置，解决了现有技术中热态时传感器测量值存在一定的温度漂移，导致测量偏差，影响机组工作效率的问题。

本发明的另一目的是提供一种空气预热器漏风间隙视觉测量与可视化方法，基于视觉的间隙检测为空预器转子变形控制提供实时间隙监测、报警。

本发明所采用的技术方案是，一种空气预热器漏风间隙视觉测量与可视化装置，包括设置在安装主体上的视频采集机构和补光机构、以及设置在扇形板上的标识物；其中，视频采集机构包括图像处理器、摄像机及加长镜头；补光机构包括补光源、补光源管路。

本发明所采用的另一技术方案是，一种空气预热器漏风间隙视觉测量与可视化方法，利用上述的空气预热器漏风间隙视觉测量与可视化装置，称为检测单元，按照以下步骤实施，

步骤1、在扇形板上安装标识物，将标识物安装在转子上方距扇形板下边缘100mm高度位置；

步骤2、将检测单元安装良好，通过摄像机获取目标区域影像，并采用霍夫变换从影像中提取出标识物图像，

2.1)对摄像机4进行标定

将摄像机的参数值作为标定结果，并根据目标在图像中的姿态进行图像姿态校正，完成标定，重新采集图像；

2.2)检测空预器的转子与扇形板之间的间隙

利用已标定的摄像机，根据标识物图像的成像原理换算完成间隙检测；

步骤3、视频采集机构在补光机构的配合下，将目标的图像信号输送给图像处理器，图像处理器将处理得到的间隙尺寸反馈至扇形板控制机构，由扇形板控制机构对扇形板进行位置控制，同时显示于监视画面，以便实时看到间隙大小，当间隙大小超出正常范围时，系统自动报警提示。

本发明的有益效果是，预先在转子法兰面上部对应的扇形板外侧位置安装白色陶瓷的标识物，通过补光灯照射标识物和对应位置的空预器转子法兰面与扇形板之间漏风间隙，利用摄像头采集对应位置的视频，获得空预器转子法兰面与扇形板上白色陶瓷标识物下边缘之间的距离，与白色陶瓷标识物宽度比较，计算出间隙大小，实时反馈至扇形板控制装置并显示在监控画面，实现间隙的实时测量及监视报警功能，具体包括以下方面：

1)与探针式技术、激光测距技术、电涡流测距技术相比，本发明间隙测量方法及装置，采用图像处理技术，能够实时同时观察间隙画面及间隙大小信息；

2)与探针式技术相比，本发明间隙测量方法及装置为非接触式测量，不存在机械磨损问题，测量效果能够长期保持稳定。

3)通过使用固定尺寸的白色陶瓷标识物，采用图像处理技术，可以自动进行图像姿态校正，自动实现标定，热态时可以自动校正，不存在测量值热态温度漂移问题；通过使用白色陶瓷标识物，采用图像处理技术，高效计算间隙大小；通过合理安装白色陶瓷标识物位置，采用图像处理技术检测转子法兰面与标识物下边缘的距离，简化间隙的计算。