CN104501725A - 一种锅炉关键管道在线测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锅炉关键管道在线测量系统，两块具有明显标识的径向变形测量金属块、径向测量双目摄像机、两块具有明显标识的轴向变形测量金属块、轴向测量双目摄像机、一位移传感器、至少一个应力应变传感器，设置在所述金属块底部；位移传感器位于两预定轴向变形测量金属块之间且两感测头分别与所述金属块接触，应力应变传感器设置在所述金属块底部，所述所有双目摄像机分别连接一工业交换机，然后经发送网桥、接收网桥连接至以主控机。该系统能够全面、实时和高效地检测锅炉管道应力、应变以及位移等数据，以反映锅炉管道的损伤程度，并用于判断锅炉管道剩余寿命，进行失效预警，保障电力的安全和稳定运行。

Description

一种锅炉关键管道在线测量系统

技术领域

本发明涉及一种锅炉关键管道在线测量系统。

背景技术

随着电力系统容量和规模的扩大，电力设备失效给人们的生产和现代生活所带来的影响越来越大，电力用户对系统的安全运行和可靠供电也提出了越来越高的要求。这使得电力系统安全可靠性问题变得越来越突出。因此，保障火电机组安全稳定运行，提高电力系统可靠性，是电力企业现代化管理的一项重要内容。

过热器、再热器、蒸汽管道、联箱等是锅炉汽水管道系统中承受蒸汽温度和压力参数最高的部件，也是对超温最为敏感的部件。随着超临界、超超临界机组新材料应用、运行参数提高和系统复杂化趋势，由于过热导致的过热器、再热器爆管事故时有发生，蒸汽管道、联箱等也常处于高温蠕变导致的带缺陷运行状态。因此，有效地监测重要部件的安全状态，实现材料寿命评估，是火电机组大容量、高参数发展趋势下，锅炉安全稳定运行亟待解决的问题。

经过多年的开发与应用，尽管电站锅炉重要部件的失效分析和寿命评估方法已形成较为完善的体系，但由于锅炉关键管道所处环境十分恶劣，其主要方法仍是基于离线的检测和实验数据来评估剩余寿命。近年来，针对单一部件的在线寿命评估系统开始出现，但由于这些系统大都没有考虑到多种失效机理的相互作用，存在监测和评估误差较大的问题。欧洲和日本的技术专家针对锅炉关键管道系统建立了系统的寿命评估导则，其中考虑了失效形式的交互影响，并开发了相应的计算软件，但是依然需要依靠离线检测数据输入来得到计算结果，很多关键参数如温度和位移等都缺乏在线测量系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种锅炉关键管道在线测量系统，其能够全面、实时和高效地检测锅炉关键管道应力、应变以及位移数据，以反映锅炉关键管道的损伤程度，并用于判断锅炉关键管道剩余寿命，进行失效预警，保障电力的安全和稳定运行。

解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种锅炉关键管道在线测量系统，其特征是包括：

两块具有明显标识的径向变形测量金属块，分别固定于所述锅炉关键管道外壁上且位于同一横截面上的两个预定径向测量点上，所述的两径向变形测量金属块2的径向中心线之间的夹角小于180度；

径向测量双目摄像机，其两个摄像头分别正对所述的两径向变形测量金属块，用于实时捕获两个预定径向测量点的图像数据；

两块具有明显标识的轴向变形测量金属块，分别固定于所述锅炉关键管道外壁上且位于同一轴向剖面上同侧的两个预定轴向测量点上；

轴向测量双目摄像机，其两个摄像头分别正对所述的两轴向变形测量金属块，用于实时捕获两个预定轴向测量点的图像数据；

一位移传感器，位于两预定轴向变形测量金属块之间且两感测头分别与所述金属块接触，用于检测管道轴向变形；

所述径向变形测量金属块以及轴向变形测量金属块分别设置在锅炉关键管道的一个直角弯头的垂直管段和水平管段；

至少一个应力应变传感器，设置在所述金属块底部，用于测定相应测量点的应力应变状态；

所述所有双目摄像机分别连接一工业交换机，然后经发送网桥、接收网桥连接至一主控机。

所述位移传感器为精度为um级的高精度位移传感器。

所述的测量金属块穿过管道隔热层直接固定在管壁上。

本发明与现有技术相比具有的优点：

(1) 本发明通过应力应变传感器实测测量点位置的应力、应变数据，双目摄像机实时捕获测量点的图像数据，并通过三维重构建立测量点三维坐标，高精度位移传感器获取测量点之间的拉伸位移，三方数据的综合处理，可以有效实现电站锅炉关键管道的实时状态监测，并根据获知的参数进行寿命评估，保证实时提供锅炉关键管道部位的应力状态、损伤程度、失效预警和剩余寿命，保障电力的安全和稳定运行。

(2) 本发明中径向变形监测装置中采用双目摄像机捕获径向分布的两个测量点的图像数据，由于摄像机间距和摄像机各自焦距均为已知，利用立体视觉法原理，将左右两个摄像机分别拍摄的图像进行叠合，通过像素匹配分析并结合摄像机标定参数推导深度信息，进而利用对极几何算法实现三维重构。

附图说明

图1为本发明的锅炉关键管道精确测量系统实施例的结构示意图；

图2为本发明中所述预定径向测量点的安装示意图。

附图标记说明：

1.锅炉关键管道；2.径向变形测量金属块；3.应力应变传感器；4.管道隔热层；5.高精度位移传感器；6.发送网桥；7.接收网桥；8.径向测量双目摄像机；9.工业交换机；10.主控机；11.轴向变形测量金属块；12.轴向测量双目摄像机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好的理解本发明。

图1所示的锅炉关键管道在线测量系统是本发明的一个实施例，包括两块具有明显标识的径向变形测量金属块2、径向测量双目摄像机8、两块具有明显标识的轴向变形测量金属块11、轴向测量双目摄像机12、位移传感器5、应力应变传感器3、工业交换机9和主控机10。

两块具有明显标识的径向变形测量金属块2，分别穿过管道隔热层4直接固定在锅炉关键管道外壁上，如图2所示，两径向变形测量金属块2位于同一横截面上且与锅炉关键管道一个直角弯头垂直管段的两个预定径向测量点上，且两径向变形测量金属块2的径向中心线之间的夹角小于180度。

径向测量双目摄像机8，其两个摄像头分别正对两径向变形测量金属块2，用于实时捕获两个预定径向测量点的图像数据。

两块具有明显标识的轴向变形测量金属块11，分别穿过管道隔热层4直接固定在锅炉关键管道外壁上，并位于锅炉关键管道的一个直角弯头水平管段的同一轴向剖面上的同侧两个预定轴向测量点上。

轴向测量双目摄像机12，其两个摄像头分别正对所述的两轴向变形测量金属块8，用于实时捕获两个预定轴向测量点的图像数据。

位移传感器5为精度为um级的高精度位移传感器，位于两预定轴向变形测量金属块11之间且两感测头分别与金属块接触，用于检测管道轴向变形。

应力应变传感器，设置在径向变形测量金属块2和轴向变形金属块11底部，用于测定相应测量点的应力应变状态。

径向测量双目摄像机8和轴向测量双目摄像机12的所有双目摄像机分别连接工业交换机9，然后经发送网桥6、接收网桥7连接至以主控机10。

主控机10对图像进行一系列处理步骤，包括图像去噪、对比度增强、图像配准、特征提取、目标识别、三维重构，并经过运算后，获得锅炉关键管道一定时间内的长度拉伸以及直径变化，并根据锅炉关键管道关键部件的失效研究成果进行损伤程度分析和剩余寿命评估。

Claims (3)

1.一种锅炉关键管道在线测量系统，其特征是，包括：

两块具有明显标识的径向变形测量金属块，分别固定于所述锅炉关键管道外壁上且位于同一横截面上的两个预定径向测量点上，所述的两径向变形测量金属块的径向中心线之间的夹角小于180度；

径向测量双目摄像机，其两个摄像头分别正对所述的两径向变形测量金属块，用于实时捕获两个预定径向测量点的图像数据；

两块具有明显标识的轴向变形测量金属块，分别固定于所述锅炉关键管道外壁上且位于同一轴向剖面上同侧的两个预定轴向测量点上；

轴向测量双目摄像机，其两个摄像头分别正对所述的两轴向变形测量金属块，用于实时捕获两个预定轴向测量点的图像数据；

一位移传感器，位于两预定轴向变形测量金属块之间且两感测头分别与所述金属块接触，用于检测管道轴向变形；

所述径向变形测量金属块以及轴向变形测量金属块分别设置在锅炉关键管道的一个直角弯头的垂直管段和水平管段；

至少一个应力应变传感器，设置在所述金属块底部，用于测定相应测量点的应力应变状态；

所述所有双目摄像机分别连接一工业交换机，然后经发送网桥、接收网桥连接至一主控机。

2.根据权利要求1所述锅炉关键管道在线测量系统，其特征是，所述位移传感器为精度为um级的高精度位移传感器。

3.根据权利要求1或2所述锅炉关键管道在线测量系统，其特征是，所述的测量金属块穿过管道隔热层直接固定在管壁上。