CN105102921B - 用于监测蒸汽发生器中的操作条件的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

描述用于监测蒸汽发生器中的管子的操作条件的系统和方法。该系统包括：传感器，其附加于管子，用于检测管子中的机械应变、压力和温度的一个或多个；或者照相装置，定位在蒸汽发生器中，照相装置用于捕获管子的热图像；或者传感器和照相装置。该系统还包括一个或多个计算机，其连接到传感器或照相装置或者传感器和照相装置，该计算机用于接收机械应变、压力、温度和热图像的一个或多个，并且监测管子的操作条件。该方法包括：在一个或多个时间接收管子的压力、机械应变、温度和红外光子计数中的一个或多个；识别压力、机械应变、温度和红外光子计数与之有关的管子的段；以及监测管子的操作条件。

Description

用于监测蒸汽发生器中的操作条件的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年12月20日提交的标题为“SYSTEM AND METHOD FOR MONITORINGSTEAM GENERATOR TUBE OPERATING CONDITIONS”的加拿大专利申请2799824、2012年12月20日提交的标题为“METHOD AND SYSTEM FOR MONITORING STEAM GENERATION TUBEOPERATION CONDITIONS”的加拿大专利申请2799830以及2012年12月20日提交的标题为“SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING LOCATION DATA FOR PIPES IN A STEAMGENERATOR”的加拿大专利申请2799869的优先权，通过引用将其全文完整地结合到本文中。
技术领域
本公开一般涉及蒸汽发生器。更具体来说，本公开涉及在操作期间监测蒸汽发生器。
背景技术
以下背景论述不是认可以下所述的任何方面是作为现有技术或一般常识可引述的。
蒸汽发生器用于各种应用和过程中，包括例如用于驱动涡轮机以创造电力，或者在蒸汽辅助重力排出中用于油砂中的油的回收，油砂如加拿大的亚伯达省所发现的。
热回收蒸汽发生器(HRSG)是一种类型的蒸汽发生器，其使用热交换机从热气流来回收热量，以生成蒸汽。一种类型的HRSG是直流式蒸汽发生器(OTSG)。OTSG在一些油砂应用中是有利的。与HRSG不同，OTSG没有锅炉包。
OTSG包括一个或多个高碳钢管或者管圈，其经过不同但连接的加热部分。管子也能够描述为管道。这些部分能够是辐射和对流部分。水通过管子在连续通路中被泵送，并且在不同部分中被加热。热量通过在燃烧室中燃烧燃料来生成。燃烧室位于与辐射部分直接相邻。来自燃烧室的热量通过辐射部分、通过对流部分来推进并且离开排气烟囱。
在OTSG中，冷或低温水首先通过对流部分来泵送，其中热量与热燃烧废气进行交换，以预先加热水。为了使到水的热传递为最大，对流部分中的管子被盘绕并且彼此紧挨着设置成叠层或层，以使水表面积对水容积为最大。预加热的水或者水/蒸汽混合物离开对流部分，并且继续进行到辐射部分，其中它通过热空气并且通过从燃料的燃烧所发射的辐射进一步加热。辐射部分由外壳中的大量管子组成，通过其推进热空气和燃烧气体。辐射部分中的管子是直的，并且绕外壳内部圆周地设置，以形成空心圆柱结构。没有管子存在于圆柱的中心，以便允许燃烧气体和热空气经过其中。
HRSG和OTSG是恶劣环境。辐射部分能够遭遇高达1000℃，以及蒸汽对流部分能够遭遇500-1000℃之间。在操作期间，由于极端热量，沉淀能够积聚在管子或管圈的内部。沉淀的积聚称作污垢，并且通过水中的微粒或水锈、即硅石、碳酸盐和其他矿物来引起。热量加速沉淀或污垢的积聚。
污垢可通过在不同辐射和对流部分使管子或者其部分的热交换效率降级，来降低HRSG和OTSG的性能。管子内部的沉淀也限制水的流动。相应地，局域污垢能够产生热点，其继续污染，并且可导致断裂管子。断裂管子要求蒸汽发生器高费用和费时的关机以维修或更换管子。
污垢的早期检测可准许一个或多个退化管子在所安排维护期间被维修或更换。但是，污垢因高温、危险条件以及接近HRSG和OTSG的物理限制而难以检测。
发明内容
描述用于监测蒸汽发生器中的管子的操作条件的系统和方法。该系统包括：传感器，其附加于管子，用于检测管子或传感器中的机械应变、压力和温度的一个或多个；或者照相装置，定位在蒸汽发生器中，照相装置用于捕获可与温度相关的管子的图像；或者传感器和照相装置。该系统还包括一个或多个计算机，其连接到传感器或照相装置或者传感器和照相装置，该计算机用于接收可与机械应变、压力和温度的一个或多个相关的一个或多个信号，并且监测管子的操作条件。该方法包括：在一个或多个时间接收可与管子的压力、机械应变和温度的一个或多个相关的一个或多个信号；识别信号与之有关的管子的段；以及监测管子的操作条件。
附图说明
现在仅作为举例、参照附图来描述本公开的实施例。
图1A是直流式蒸汽发生器的图示。
图1B是图1A所示OTSG的回路的对流部分的截面。
图1C是图1A所示OTSG的回路的辐射部分的截面图。
图2是按照本发明的一实施例、监测系统和图1A的OTSG的一部分的示意图。
图3是光纤传感器的一段的透视侧视图。
图4是设置在气密缆线封装中的光纤传感器的一示范实施例的截面图。
图5是按照本发明的一实施例、设置在导管中并且附加于管子的缆线封装的透视侧视图。
图6是按照本发明的一实施例、用于监测具有图1A的OTSG中的光纤传感器的管子的操作条件的过程的流程图。
图7是用于监测图1A的OTSG中的条件的系统的框图。
图8是用于确定图1A的OTSG的管子的位置数据的示例方法的流程图。
图9是用于按照图8的方法来校准照相装置的样本图像的视图。
图10至图12是用于按照图8的方法来校准照相装置的照相装置透镜失真参数的视图。
图13和图14是如图1C所示的OTSG的辐射部分内部的管子的透视图，分别示出按照图8的方法的标志的标识和从标志的投影。
图15是用于按照图8的方法来调整位置的管子模板变换的示意图。
图16和图17是用于按照图8的方法来调整位置数据的管子模板的投影位置的示意图。
图18至图21是OTSG内部的管子的透视图，示出按照图8的方法的管子的位置数据。
图22示出用于监测如图1A所示直流式蒸汽发生器的操作条件的系统的另一个示例实施例。
具体实施方式
为便于说明，以下描述中提出了大量详细资料，以便透彻地了解实施例。但是，本领域的技术人员将会清楚地知道，这些具体细节不作要求。在其他情况下，众所周知的电子结构和电路以框图形式示出，以便不影响理解。例如，可提供关于本文所述实施例是否实现为软件例程、硬件电路、固件或者其组合的具体细节。
图1A示出示例HRSG、具体是直流式蒸汽发生器(OTSG)100，供与用于监测其中的操作条件的方法和系统配合使用。HRSG是能量回收热交换系统，其从燃气涡轮机所生成的热气流中回收热量。来自热气流的能量能够生成用于电力生产或者用于各种工业过程的蒸汽。没有包括锅炉包的一种专门类型的HRSG是OTSG。OTSG将水(又称作给水)转换成高压和高温蒸汽。
在OTSG 100中，冷或预加热的水可沿着没有分段部分的连续通路通过诸如节能器、蒸发器和过热器之类的组件。在OTSG 100中，水的预先加热、蒸发和过热可在一个连续回路102中连续发生。水在OTSG 100的冷端104通过回路102(图1A中示为箭头“A”来泵送。当水流经OTSG 100时，它被加热，并且在示为箭头106的气流中提取热量时改变相位。气流106能够由燃气涡轮机来创建。回路102包括一个或多个管子，其暴露于一个或多个对流部分110和一个或多个辐射部分112(其又称作熔炉)，其共同称作加热部分。过热蒸汽流经OTSG100的热端108，图1A中示为箭头“B”。
例如，OTSG的辐射部分112即熔炉中的温度能够高达1000℃(摄氏度)。OTSG中使用的管子内部的水或蒸汽可达到300℃以及1800磅/每平方英寸表压(psig)的压力。
OTSG 100的单独部分可基于从燃气涡轮机所接收的热负荷而更大或更小。如操作期间所构建或观察的管子的位置可与按照HRSG系统的计算机辅助设计(CAD)模型或者其组件的位置有所不同。此外，管子的位置可因管子由于操作条件和热量以及制造变化引起的管子的膨胀和收缩而受到影响。
图1B示出如图1A所示回路102的对流部分110的截面。设置在回路102中的是一个或多个管子109，其延伸回路的长度。在管子109本身与回路102的壁或外壳之间是空气。为了使到管子109中的水的热传递为最大，对流部分110中的盘绕碳钢管109彼此紧挨着设置成叠层或层，以使水表面积对水容积为最大。
图1C示出如图1A所示回路102的辐射部分112的截面。设置在回路102中的是一个或多个管子109，其延伸回路102的长度。在管子109本身与回路102的壁之间是空气。辐射部分112由大量管子109组成，通过其推进热空气和燃烧气体。辐射部分112中的管子109是直的，并且辐射部分112的内部圆周地设置，以形成空心圆柱结构。没有管子存在于圆柱的中心，以便允许燃烧气体和热空气经过其中。
OTSG是恶劣环境，其能够在辐射部分112中遭遇高达1000℃以及在蒸汽对流部分110中遭遇500-1000℃。在操作期间，恶劣环境能够使沉淀积聚在通过OTSG的部分携带水或蒸汽或者其混合物的管子或管图的内部。污垢可通过在辐射和对流部分中使管子或者其部分的热交换效率降级，来降低HRSG和OTSG的性能。管子内部的沉淀也限制水的流动。局域污垢能够产生热点，增加结垢速率，并且可导致断裂管子。
尽管在操作期间需要一般监测OTSG和HRSG中的条件并且具体检测OTSG和HRSG中的管子污垢，但是会难以进行其中任一个。这是因为部分110、112因其中的高温和恶劣条件而是个人不可接近的。这些部分可因物理限制而也是个人不可接近的。即使可能克服物理限制，但是操作期间在这些部分中出现的高温会在进入之前要求OTSG/HRSG关机。
图2示出按照本公开的一实施例、用于监测OTSG和HRSG中的条件的系统200。该系统包括多个光纤感测缆线封装222，其附加于图1A的OTSG 100的辐射部分112的管子109。光纤感测缆线封装222感测管子中的应变，非限制性地包括温度和压力应变。缆线封装222通过垫片242附加于管子109，并且连接到仪表250以用于监测管子109的操作条件。感测缆线封装222沿导管240中的各管子209的至少一部分的长度延伸。感测缆线封装222包括光纤传感器210，光纤传感器210在光学上连接到接合盒254，接线盒254将信号从光纤传感器210传送给信号处理单元256、例如光学感测询问器、来自Micron Optics Inc.的sm125。光学感测询问器256可包括宽带或可调谐光源258和光电检测器260。光电检测器260能够设置为阵列，以提供多通道光谱分析功能性。对于高精度谱分析，光学感测询问器通常与NIST标准气体校准单元集成。光学感测询问器256连接到处理单元(又称作计算机或CPU)262，其包括显示器264。CPU 262能够连接到网络406。光源258发射宽带谱光。由光源258所发射的光的谱能够通过调谐滤波器或者通过调谐滤波器或者调谐激光器腔来控制。在一示例实施例中，光源258是可调谐光纤激光器，其能够提供80-100nm宽谱范围。
图3示出图2的光纤传感器210。光纤传感器210包括一束光纤212，其反射光的特定波长，而透射光的所有其他波长。光纤212包括芯214和覆层216。覆层216包括：具有低折射率的材料，例如二氧化硅，其包裹芯214；以及外涂层材料，例如聚酰亚胺或金属。为了实现光纤212中的预期反射/透射性质，周期地改变芯214的折射率。这些变化称作布拉格光栅(光栅)218。光栅218能够通过例如采用强紫外光源、例如此外线激光器雕刻芯214来创建。美国专利7574075描述一种光纤布拉格光栅及其制作方法，通过引用将其完整地结合到本文中。光栅一般为5-10毫米长，以及光栅之间的距离一般为50毫米。
由于OTSG 100中的恶劣环境和极端热量，光纤传感器210优选地是高温光纤传感器。高温光纤传感器210的示例是四面体光纤布拉格光栅传感器。美国专利8180185描述一种用于恶劣环境的四面体光纤传感器，通过引用将其完整地结合到本文中。四面体光纤传感器包括微晶和二氧化硅四面体结构光栅，其更好地能够耐受高温，同时保持其结构完整性并且降低由光栅所反射和折射的光的波长中的热漂移。
图4示出供高温环境中使用的图3的光纤传感器210。按照本发明，将光纤传感器210包裹在气密缆线封装220中，其共同形成传感器缆线封装222。气密缆线封装220包括三个同心金属层。内金属层224绕光纤传感器210圆周地设置。内金属层224包括金、镍和铝，并且具有10-20微米的厚度。中间金属层226绕内金属层224圆周地设置。中间金属层226包括不锈钢或铬镍铁合金，并且具有小于1毫米的外径和大于0.25毫米的内径。外金属层228绕中间金属层226圆周地设置，并且具有小于1.5毫米的外径和大于1毫米的内径。外金属层228由铬镍铁合金组成。三个金属层之间的空隙能够包含空气或者热传导填充材料或流体。常规引上法用来将光纤传感器210穿过内金属层224。
图5示出按照本发明的感测缆线封装222的一示例实施例，其与图4所示基本上相同，附加于管子109或者与之集成。在将感测缆线封装222附加于或者集成到管子109之前，首先清扫管子109的表面的所有氧化物。导管240通过在沿管子109的多个位置的点焊来附加于管子109。管子109和导管240使用它们之间的垫片242焊接在一起，使得它沿管子109的长度附加感测缆线封装222。垫片242可以为大约20mm宽，并且在其表面之一具有充分适合它所附加于的管子109的曲率的曲率。感测缆线封装222插入或穿入导管240中。在一示例实施例中，感测缆线封装222能够是从20至30英尺长。多个感测缆线封装222能够端对端结合在一起，以跨越管子109的整个长度。导管240可喷射有热喷雾，以缓解导管240从垫片242以及垫片242从管子109的潜在脱层。第一热喷雾可由Metco 443的基本涂覆组成，第二热喷雾可由氧化铝组成。
图6是按照本发明、用于监测图2的系统的OTSG 200中的管子209的操作条件的过程300。过程300包括下列步骤：将光发射302到多个光纤传感器210中；检测304光的波长；使用峰值跟踪算法将复用信号的所检测波长转换306为单独传感器信号；将信号传递308给中央处理单元262(又称作计算机处理单元或CPU)；处理310信号以监测和确定管子209的操作条件；以及在显示器上显示312操作条件。
在发射302的步骤中，光由光源258通过接线盒254来发射，并且发射到光纤传感器210的每个中。光沿光纤传感器210的每个的芯214向下传播。在遭遇光栅218时，光的某些波长反射，而其他波长折射。哪些波长反射和折射取决于光栅218的性质、光栅218之间的间距和管子209的操作条件。这样，光纤传感器210感测管子209中的应变。折射波长通过各光栅218级联，通过接线盒254沿光纤传感器210的芯214向上回传并且传播到光学感测询问器256中。
各光栅218实际上充当单独温度和/或应变传感器。在本发明的一实施例中，各光栅218设置成反射与也是沿光纤传感器210的长度的其他光栅218略微不同的光的波长。这样，来自特定光栅218的反射光(并且因此由在沿管子209的特定测量位置的那个特定光栅所感测的温度和压力)能够与其他光栅218所反射的光加以区分。各光栅218设置成要反射的光波长的范围取决于光纤传感器210中的光栅218的数量、光源258的带宽以及预计光栅218要反射的、因温度和压力应变引起的波长的变化。
在检测304的步骤中，询问器256中的光检测器260检测光的折射波长。
在转换306和传递308的步骤中，光的所检测波长被转换为数字信号，并且传递给CPU 262。在示例实施例中，通信可通过发送和/或接收电信号、光信号或无线信号的任一个或全部而进行。
在处理310和显示312的步骤中，CPU 262处理信号，以在特定时间点确定管子209的操作条件，并且在显示器264上显示209操作条件。
光栅通常具有对所定义长度的正弦折射率变化。光的脉冲的反射波长λB通过下式定义
λB＝2neΛ，
其中ne是光纤布拉格光栅的有效折射率，以及
Λ是光栅周期。
带宽通过下式定义
其中
δn0是折射率的变化(即，n2-n1)，以及
n是光纤芯中的功率的分数。
如本实施例所述，高温光纤传感器210可以是多功能的。它们对温度和压力应变是敏感的，使得在沿光纤传感器210的长度的任何光栅点的任一个或两者的变化引起在光栅218所反射的光的波长中的相对偏移。如果在时间初始t(0)的波长偏移为λ(t(0))，则光纤传感器210在任何时刻t响应温度和压力应变的波长偏移按照下式定义：
ΔλB(t)＝Keε(t)+KtΔT(t)，ΔλE(t)＝λ(t)-λ(t(o))，以及ΔT(t)＝T(t)-T(t(0))，其中
Ke是光纤传感器应变灵敏度
ε(t)是在时间t的热应变效应
Ke是温度灵敏度，以及
ΔT是在时间t的相对温度变化。
在光纤传感器处于无压力应变条件下的情况中，光纤传感器是否遭遇线性或者非线性波长偏移取决于外部温度。一般来说，总共3阶的多项式函数可满足下式的校准需要的大多数
ΔλB(t)＝a+b·ΔT(t)+c·ΔT2(t)+d·ΔT3(t)，
其中，a、b、c和d是在校准期间所确定的常数。
如果光纤传感器210因部署传感器封装的方式而处于压力应变下，则波长偏移只是管子209的表面温度的函数。在这种情况下，温度灵敏度Kt将通过传感器封装和管子的热膨胀系数来支配。光纤传感器220能够检测热应变，以及仪表250能够测量管子209变形或断裂的程度。
因恒定温度下的管子变形引起的压力应变通过下式描述：λ(T，t)＝λ(T)+Keε(t).反射光的波长中的偏移缓慢发生，其反映管子的逐渐机械变形。
因管子断裂引起的压力应变通过下式描述：
λ(T，t)＝λ(T0)+Keε(t)，其中
T0是特定蒸汽管子操作温度。在这种情况下，光纤传感器长期趋势突然返回到无应变状态，或者引起光纤传感器响应中的某种不连续下降。
在进行管子热降级分析时，组合慢响应、改变响应和非预计不连续响应。例如，来自所有光纤传感器的平均管子温度能够用来确定污垢形成程度的一般趋势，同时各管子中的每个单独光纤传感器能够用于局部热点检测。
在转换306的步骤中，反射波长通过波长域信号分析技术来复用。
在处理310的步骤中，上述等式用来确定管子209的各种操作条件。操作条件包括但不限于在各光栅218的管子209上的点的局部温度和局部温度的变化、在各光栅218的管子209上的点的局部应变和局部应变的变化、管子209的热趋势、局域热点、动态热事件和瞬态热事件。
监测图2的系统的OTSG 200中的管子209的操作条件的过程还能够包括进行和跟踪下列测量的一个或多个：
a.蒸汽发生器管子平均温度，其对使用长期数据分析来监测污垢形成或污垢趋势是有用的；
b.如例如由光纤传感器所确定的在蒸汽发生器管子的局部温度，其对监测热点形成和传播是有用的，
c.蒸汽发生器管子的静态(或长期)热应变或静态应变趋势，其对监测蒸汽发生器管子随时间的机械降级是有用的；以及
d.蒸汽发生器管子的动态热应变，其对检测管子断裂或潜在管子断裂是有用的。
这些测量或者这些测量中的趋势的一个或多个能够与阈值温度或趋势进行比较。阈值温度或趋势可随给水或气体温度而改变。超出阈值的测量触发报警或报告。可选地或者另外，静态和动态信号、例如应变信号能够共同分析并且与预设极限值进行比较。
在如图2所示部署光纤传感器210之前，各光纤传感器210需要在实验室中校准。在校准期间，校准变量a、b、c和d通过运行模拟来确定。当光纤感测封装210部署在蒸汽发生器中时，光纤传感器210上的应变在校准期间在实验室中需要相等于光纤传感器210上的应变，使得校准变量a、b、c和d是正确的。
OTSG 100的单独部分可基于从燃气涡轮机所接收的热负荷而更大或更小。如操作期间所构建或观察的管子109的位置可与HRSG系统的计算机辅助设计(CAD)模型或者其组件所示的位置有所不同。此外，管子109的位置可因管子由于操作条件和热量以及制造变化引起的管子的膨胀和收缩而受到影响。
图7示出用于监测HRSG、例如图1A的OTSG 100中的管子109的操作条件的系统400。系统400包括一个或多个照相装置402、数据存储单元404、网络406和工作站410。工作站能够是一种类型的计算机或计算机处理单元。
照相装置402位于OTSG 100A中或附近，以用于拍摄管子109的图像(图片)。图像(热图像)的至少一部分示出在沿管子109的长度的各个点或段的管子109的红外光子计数。照相装置402经由网络406与工作站410和数据存储单元404进行通信。由照相装置402所拍摄的图像通过网络406传递给工作站410和数据存储单元404。
工作站410接收和处理来自照相装置402的图像。工作站410包括存储器412、处理器420、输入/输出接口422以及与网络406进行通信的网络接口424。存储器412包括操作系统414、数据416和一个或多个计算模块418。计算模块418能够使用发射率图将如图像所示的管子109的红外光子计数转换成温度，能够帮助确定管子的位置数据，并且能够监测OTSG100中的操作条件。数据存储单元404或存储器412能够存储图像或其他数据，非限制性地包括与OTSG 100的管子关联的CAD模型426。
照相装置402的至少一部分是红外照相装置。红外照相装置402可以是具有广角视图的中红外(MIR)温度记录图像照相装置。照相装置402的一部分可以是光学或者非红外照相装置。照相装置402捕获OTSG 100的辐射部分112或熔炉内部的热图像。虽然更好地适合在辐射部分中使用，但是照相装置也可捕获OTSG 100的对流部分110内部的热图像。管子109的温度的比较使用OTSG 100的大面积的热图像来执行。
中长波带温度记录成像技术能够用来监测因辐射部分112中的燃料燃烧而遭遇极端温度的OTSG 100的部分。燃烧可遮掩照相装置402所捕获的图像。照相装置402的一个或多个能够配置成采用3.9微米左右的波长范围来拍摄热图像。热图像还能够采用+/-10纳米的带通滤波器来滤波。例如，可产生1000像素×1000像素的热图像。
照相装置402可位于安装在回路102的内壁上的壳体中，刚好在OTSG 100辐射部分112外部。这个位置降低照相装置402所遭受的热量。壳体和照相装置402可采用来自回路102外部的空气来冷却。照相装置壳体还可与回路102内部绝缘，以降低照相装置402所遭受的热量。照相装置402能够设置成绕一个或多个轴旋转，以查看管子109的不同部分和角度。照相装置402包括用于经由网络406或者对工作站410的其他直接或无线输入来与工作站410进行通信的设备。照相装置402可经由输入/输出接口422与工作站410直接通信。
虽然照相装置402对于在操作期间监测OTSG 100最为有用，但是对管子109执行维护时，也能够使用照相装置402，以测量管子109中的余热。
图像能够帮助确定管子109的段的温度和异常等等。例如，与先前图像中的相同段相比处于更高温度或者具有更高红外光子计数的管子109的段可指示管子109的段结垢或者正在结垢(结垢段)。类似地，与同一管子的周围段或者其他管子109的段相比处于更高温度或者具有更高红外光子计数的管子109的段可指示管子109的段结垢或者正在结垢。
但是，可能难以使用户只通过观察管子109的图像并且随时间推移手动执行段之间的比较来连续监测管子109。例如，可能难以使用户只基于照相装置402所拍摄的图像来确定OTSG 100中的管子109的相同段的物理位置、取向和几何结构。这是因为图像是三维OTSG 100的二维表示。图像取决于照相装置402在捕获图像的时间相对管子109的位置、取向和特性。用户也可能难以注意到管子109的段中随时间的小变化。即使用户检测结垢段，重要的是示出结构段的图像能够与OTSG 100的物理环境一致，以用于执行对管子109的维修等等。
相应地，在一实施例中，系统400帮助用户监测OTSG 100中的管子109的操作条件。
包括管子109的位置的计算机辅助设计(CAD)模型426由终端或远程工作站428加载到工作站410中。备选地，CAD模型426可以已经存在于工作站410中。CAD模型426包括OTSG100中的部分或全部对象、例如管子109、支持框架和燃烧器的三维形状、设计、位置和构造参数。处于照相装置402的视场中的管子109的图像也加载到工作站410中。图像按照以下相对图8所述的方法500、使用(一个或多个)计算模块418与CAD模型426相结合，以确定位置数据并且监测OTSG 100中的操作条件。
在OTSG 100的操作期间可使用CAD模型426。备选地，在产生照相装置模型的初始化步骤期间可使用CAD模型426，照相装置模型包含管子109的识别码或者它们的部分，如CAD模型426中所示，但是与查看OTSG 100的照相装置所返回的图像的部分相互关连。在这种情况下，照相装置模型可在OTSG 100的操作期间来使用，并且如图像中的变化所要求来及时调整，而无需又参照原始CAD模型426。在照相装置模型中，由照相装置所发送的图像中的位置或者图像的平移与实际OTSG 100中的管子的识别码相互关连。管子109的识别码可通过如对CAD模型426所指定的其位置数据来指定。指示与实际管子109对应的图像中的位置的过高温度的像素因而指示管子109是热的并且可能结垢或生水锈。在以下描述中，CAD模型426可表示原始CAD模型426或者置换模型、例如照相装置模型。
图8示出用于使用图7的系统400来监测HRSG或OTSG 100中的操作条件的方法的流程图500。该方法包括校准(502)照相装置402及其透镜，从CAD模型426和图像来计算投影矩阵(504)，确定位置数据(506)，并且监测OTSG 100中的操作条件(508)。监测OTSG中的操作条件的步骤(508)包括下列步骤：连续执行拍摄管子109的图像(510)；使图像与位置数据一致(512)；以及基于位置数据来识别管子异常(514)。
来自透镜(例如当使用广角或微距透镜时)和/或照相装置402的失真可影响位置数据的精度。相应地，校准(502)照相装置和透镜的步骤包括校准照相装置402，以降低照相装置透镜失真特性，例如切向失真和径向失真。能够使用照相装置校准工具箱，例如Matlab的Jean-Yves Bouguet Camera Calibration Toolbox。校准(502)的步骤能够在部署照相装置402之前在实验室中执行，并且能够在部署照相装置402之后在现场执行。
图9示出用于校准(502)照相装置402的步骤的平面棋盘的图像602。校准图像在604示出。为了结合校准(502)的步骤的充分信息，应当使用不同大小、位置、旋转和视点的棋盘的图像602。
图10至图12分别示出照相装置透镜失真函数和特性的切向、径向以及组合切换和径向分量。
基于校准(502)的步骤，确定透镜失真参数透镜失真参数能够与投影矩阵相结合，以用于校正照相装置402所捕获的图像中的透镜失真。
投影矩阵是用于将如CAD模型426所示的现实世界对象映射为OTSG 100的图像中的二维表示的数学变换。
再次参照图8，计算投影矩阵(504)的步骤包括：得到OTSG 100中的管子109的图像；手动选择图像中的标志并且与OTSG 100的CAD模型426中的已知位置相互关连；以及使用最小平方法来计算投影矩阵。
图像、CAD模型、透镜失真和其他校准参数之间的关系通过下式表示：
其中，u和v是图像中的点(坐标)，
函数D(·)是透镜失真函数，以及是透镜失真参数。
矩阵是投影矩阵，其中αx和αy是照相装置的焦距，s是偏度参数，xo和 yo是图像中心，以及
X′Y′和Z′是照相装置坐标系中的三维点(坐标)。
投影矩阵能够使用由Richard Hartley和Andrew Zisserman在“Multi-viewgeometry in Computer Vision”(Cambridge University Press，2004)中所述的技术来计算。
图13是如图1C所示OTSG 100的辐射部分112内部的管子1004的图像1000。为了计算投影矩阵，识别或选择图像1000中的至少三个标志1006。标志具有二维坐标u、v。标志1006对应于CAD模型426中的已知位置1008(具有三维坐标)。图13中，标志1006和已知位置1008是管子1004的顶部的端点。标志不能对应于CAD模型416中形成线条的已知位置。
每对对应标志1006和已知位置1008的等式通过将对应二维和三维值输入等式1中来创建。最小平方算法则从部分求解等式来计算投影矩阵。最小平方算法也由RichardHartley and Andrew Zisserman在“Multi-view geometry in Computer Vision”(Cambridge University Press，2004年3月)中描述。一旦得到投影矩阵，在给定CAD模型426中的任何三维点X’、Y’和Z’的情况下，能够确定图像1000中的对应二维点u、v。
再次参照图8，方法500还包括确定位置数据(506)的步骤。一旦计算了投影矩阵，则位置数据能够由系统使用等式1来确定(506)。位置数据是工作站410的存储器412中的OTSG 100的虚拟模型。虚拟模型从图像以及CAD模型426中的元素使用等式1到图像的坐标系中的投影来创建。
图14示出CAD模型426中的对象使用等式1到图像1100上的投影。具体来说，线条1102和1104分别是来自使用等式1将CAD模型426中的管子投影到图像上的图像1100中的管子1108的右侧和左侧的估计位置。类似地，圆圈1106是定位在来自使用等式1将CAD模型426投影到图像1100上的图像1100中的管子109的不同部分之间的环的估计位置。这个投影允许工作站410局域化图像1100中的管子109和其他对象、例如环1106，以创建虚拟模型。
虚拟模型可以是工作站的存储器412中的对象的阵列，各对象对应于OTSG 100中的管子109的一段。该段可识别为通过两个环1106以及CAD模型416的右侧和左侧1102、1104投影所绘制轮廓的图像中的管子109的部分。各对象可包括四个u、v坐标，其对应于图像中的管子109的段的四个角。各对象还可包括用于存储随时间的管子109的对应段的红外光子计数或温度的阵列。CAD模型426中的其他数据也可存储在对象中，例如管子109标签。
投影矩阵能够经由等式1用于得到外部参数，例如图像中的像素的强度以及照相装置402与感兴趣对象的角度和距离。给定热图像中的像素的强度不仅取决于在管子109中的对应段的热量，而且还取决于该段对照相装置402的角度和距离。校准(502)的步骤还可包括调整外部参数。
一旦确定位置数据(506)，监测OTSG 100中的操作条件(508)。为了监测操作条件，由照相装置402拍摄管子109的图像。将图像发送给工作站410，以用于与CAD模型426和位置数据(506)一致(512)。
当OTSG 100首次开始操作时，CAD模型426中的管子109和其他对象可准确反映OTSG 100的管子109和其他对象的实际位置。但是，在时间过程中，CAD模型426可能没有准确反映OTSG 100。例如，管子109的位置可因管子的热膨胀和收缩、维修、制造变化、OTSG100中的加热空气引起的折射率的变化或者照相装置402随时间推移的少许变化而变化。图像中的噪声和系统误差也可进一步影响CAD模型426的精度。OTSG 100中的管子109的取向以及照相装置402与管子109的接近性也可使管子109的图像被失真。例如，照相装置402越靠近管子109，则管子将在图像看起来越宽和越长。要求各图像中的各管子109的准确定位，以在实时操作期间检测异常、例如污垢。相应地，使图像与位置数据一致是合乎需要的。
通过将CAD模型426投影到图像上，然后将参数模板(又称作管子模板)与管子109局部拟合，来执行使图像一致(512)的步骤。由于基于投影矩阵和等式1已经知道CAD模型426的相干透视几何结构，所以参数模板能够局部拟合，以细化管子109的真实位置。在一实施例中，CAD模型426与参数模板相结合，以识别管子109的段的四个新u、v坐标。新坐标用来识别对应图像中的信息，例如像素的光子计数或温度。信息保留在虚拟模型中。
图15示出按照图8的方法来调整位置数据(510)的步骤的管子模板变换的示意图。参数模板可设计成与理想管子匹配，以创建理想管子模板1204，其与照相装置402的光轴1204正交。理想管子模板1204在纵向(示为1208的Y轴)具有常数值，并且具有跨管子109的高斯差(DOG)形状(图15中示为1206的X轴)，因而使圆柱对象能够被检测。DOG可在一维来计算，通过下式所定义：
其中，k是沿管子109的交叉线的坐标(k沿图15中示为1206的X轴)，μ是两个高斯的平均数，其是管子109的中线(图15中示为1204的虚线)的坐标，以及σ1和σ2分别是两个高斯的带宽。
由于各管子109的透视几何结构为已知，所以各管子109的四个角可用来确定从理想管子模板1204到各个定位的管子模板1202的仿射映射。定位管模板1202具有四个角1210、1212、1214和1216。仿射变换的参数可使用最小平方拟合算法来估计。假定沿各管子的角变化是最小的。仿射模型可操控沿管子的宽度变化。形成DOG的高斯滤波器的带宽可设计成使得管子模板的最高峰值处于管子109的中间，以及管子模板的最低峰值处于管子109的两侧。
图16和图17分别是近场和远场中的管子模板的使用示例的示意图。管子模板适当地定位在图像中，如通过较高权重的区域1304(并且因此还有强度)和较低权重的区域1302所示。
为了调整模板中的管子109的位置，可使用模板得分的局部最大数。局部最大数定义为强度的加权和，其中权重由DOG滤波器给出，表示为等式3：
其中，T是所设置模板位置，I(.，.)表示在给定位置的图像的强度，w(.，.)是由DOG 滤波器在变换A(其能够按照若干方式来定义)之后所确定的权重；在一个实施例中，A能够 定义为无约束变换或者在另一个实施例中，A能够定义为仅对旋转和 平移进行建模的约束变换，其中θ是模板与图像之间的旋转， 以及tx和ty分别是沿x和y方向的平移。
为了查找局部最大数，投影模板可通过使管子略微旋转和偏移来局部调整。在各情况下，得到模板匹配得分。局部最大数是具有最高得分的一个，其还被选择作为管子的位置。这个过程可在等式4中定义为：
其中，γ是局部旋转和偏移参数的全集，以及Ai是搜索范围之内的这些参数的一个实例。最终管子位置定义为Abest，其对应于模板得分的局部最大数。
等式4单独细化管子109的位置。这使细化对局部强度噪声是敏感的。另外，由于图像的低对比度和模糊，单个管子的细化可能是不正确的。为了使它更健壮，若干管子的响应可结合在一起，以按照下式来细化它们全部的位置：
其中，N(Tk)是管子定位的集合，其是Tk的邻域。可枚举可能的旋转和偏移。然后，Tk的定位的细化通过N(Tk)的模板得分的局部最大数来确定。
例如，调整或细化的健壮性通过如上所述确定来自图像的投影矩阵并且把来自CAD模型426的管子109投影重叠图像上测试。图像然后沿x和y方向偏移5个像素，使得投影管子109的位置不匹配图像中的管子109。为了细化管子109的位置，估计模块从-20至20度每隔5度来旋转，并且沿x和y方向每隔2个像素偏移从-5至5个像素。
图18和图19示出基于单个管子109的细化结果。图18示出近场管子109的结果，以及图19示出远场的结果。线条1504是管子109的左侧，以及线条1508是管子109的右侧。虚线1502(对于左侧)和1506(对于右侧)是用于测试目的的扰动管；这些扰动管位置因以上所述的图像的偏移而远离其真实位置5个像素。实线1504和1508是细化之后的结果。观察到近场管子109正确地定位(图18)，但是远场中的管子不是(图19)。这可归因于远场管子109的低对比度。
图20和图21示出基于多个管子109的共同细化。图20和图21分别示出二管子组合和四管子组合的结果。在两个图中，CAD模型426中的管子准确地位于图像中，以匹配其中所示的管子109。
再次参照图8，一旦来自图像的信息保留在虚拟模型中，管子109中的异常能够使用位置数据来识别(514)。如果检测到异常，则能够通知用户。
位置数据可输出、存储和/或用来监测和诊断管子109中的污垢或水锈的热点、冷点或其他症状。位置数据可由技术人员用来预计、安排或促进OTSG 100的维修或维护，改变或控制与OTSG 100关联的一个或多个操作，将OTSG 100的监测与其他过程集成，以及改进蒸汽生成效率。位置数据也能够用来在特别需要维修的位置、例如结垢段有效地维修管子109。位置数据也能够用来通过校正离管子109和照相装置402的距离以及管子109与照相装置402之间的视角，来改进热图像的精度。此外，一旦确定了位置数据，热测量能够连续进行，以测量与管子109的污垢和退化相关的关键参数，例如管子温度、热趋势、定位热点、动态和瞬态事件等。
图22示出用于监测图1A的OTSG 100的辐射部分112和对流部分110的操作条件的系统1700的示例实施例。系统1700包括：图3的多个感测缆线封装222，附加于管子109或者与管子109集成，以用于监测对流部分110中的操作条件；以及一个或多个照相装置402，定位成接近辐射部分112，以用于监测其中的管子109的操作条件。感测缆线封装222对于对流部分110中的使用是理想的，因为其中的管子109相互紧密间隔，并且组成匝系列。照相装置402对于辐射部分112中的使用是理想的，因为其中的管子109是直的并且圆周地设置，使得大量管子109能够由照相装置402在位于一个位置时查看。照相装置402连接到网络406。感测缆线封装222连接到仪表250，其通过CPU 262与网络406通信。网络406连接到工作站410。工作站410处理与辐射部分112中的管子109的操作条件有关的信息。工作站410还处理与对流部分110中的管子109的操作条件有关的信息。这样，工作站410能够监测OTSG 100的两个部分110和112中的管子109的操作条件。
在本发明的示例实施例中，系统200、400、700可包括任何数量的硬件和/或被运行以促进操作的任一个的软件应用。在示例实施例中，一个或多个I/O接口可促进系统200、400、700与一个或多个输入/输出装置之间的通信。例如，通用串行总线端口、串行端口、磁盘驱动器、CD-ROM驱动器和/或诸如显示器、键盘、小键盘、鼠标、控制面板、触摸屏显示器、话筒之类的一个或多个用户接口装置可促进与系统200、400、700的用户交互。一个或多个I/O接口可用于接收或收集来自各种各样的输入装置的数据和/或用户指令。所接收的数据在本发明的各种实施例中可根据需要由一个或多个计算机处理器来处理，和/或存储在一个或多个存储器装置中。
预计上述实施例只是示例。能够由本领域的技术人员对具体实施例实行改变、修改和变更，而没有背离只由所附权利要求书限定的范围。此外，以上参照按照本发明的示例实施例的系统、方法和/或计算机程序产品的框图和流程图描述了本发明。将会理解，框图和流程图的一个或多个框以及框图和流程图中的框的组合分别能够通过计算机可执行程序指令来实现。同样，按照本发明的一些实施例，框图和流程图的某些框可以不一定需要按所呈现的顺序来执行，或者可以不一定需要完全执行。
这些计算机可执行程序指令可加载到通用计算机、专用计算机、处理器或者其他可编程数据处理设备上以产生特定机器，使得在计算机、处理器或者其他可编程数据处理设备上执行的指令创建用于实现流程图的一个或多个框中指定的一个或多个功能的部件。这些计算机程序指令还可存储在计算机可读存储器中，其可指导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式起作用，使得计算机可读存储器中存储的指令产生一种制造产品，其包括实现流程图的一个或多个框中指定的一个或多个功能的指令部件。作为一个示例，本发明的实施例可提供一种计算机程序产品，其包括计算机可读介质，其中包含了计算机可读程序代码或程序指令，所述计算机可读程序代码适合被运行以实现流程图的一个或多个框中指定的一个或多个功能。计算机程序指令还可被加载到计算机或者其他可编程数据处理设备上，从而使一系列操作单元或步骤在计算机或其他可编程设备上执行，从而产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现流程图的一个或多个框中指定的功能的单元或步骤。
因此，框图和流程图的框支持用于执行指定功能的部件的组合、用于执行指定功能的单元或步骤的组合、以及用于执行指定功能的程序指令部件。还将会理解，框图和流程图的各框以及框图和流程图中的框的组合可通过执行指定功能的基于硬件的专用计算机系统、元件或步骤或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。
本书面描述使用包括最佳模式的示例来公开本发明，并且还使本领域的技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何结合方法。本发明的专利范围由权利要求书来定义，并且可包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果这类其他示例具有与权利要求书的文字语言完全相同的结构元件，或者如果它们包括具有与权利要求书的文字语言的非实质差异的等效结构元件，则它们意在落入权利要求书的范围之内。

Claims (55)

1.一种用于监测蒸汽发生器中的管子的操作条件的系统，所述系统包括：
附加于所述管子的光纤传感器，所述传感器适合于检测所述管子或传感器中的机械应变、压力和温度的一个或多个；或者照相装置，定位在所述蒸汽发生器中，所述照相装置适合于捕获可与温度相关的所述管子的图像；或者所述传感器和所述照相装置两者；
连接到所述传感器或所述照相装置或者所述传感器和所述照相装置两者的一个或多个计算机，所述一个或多个计算机适合于从所述传感器或所述照相装置或者它们两者接收信号，并且监测所述管子的操作条件。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述系统包括光纤传感器。
3.如权利要求1所述的系统，具有光纤传感器和照相装置，其中所述蒸汽发生器包括辐射部分和对流部分，并且其中所述传感器附加于所述辐射部分中的管子，以及所述照相装置定位成捕获所述对流部分中的所述管子的热图像。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个计算机配置成识别机械应变、压力和温度的一个或多个与之有关的所述管子的段。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述系统包括照相装置，以及所述一个或多个计算机配置成将所述管子的模型投影到各图像上，并且局部拟合各图像中的所述管子的参数模板，以识别所述图像的红外光子计数与之有关的所述管子的段。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述一个或多个计算机配置成将参数模板与图像中的两个或更多管子共同拟合。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述计算机配置成监测所述管子的下列操作条件的一个或多个：
a) 温度；
b) 压力；
c) 机械应变；
d) 热趋势；
e) 机械降级；
f) 局域热点；
g) 动态和瞬态事件；
h) 断裂事件；以及
i) 结垢段，
其基于所述机械应变、压力和温度的一个或多个。
8.如权利要求2所述的系统，其中，所述光纤传感器包括四面体光纤布拉格光栅。
9.如权利要求2所述的系统，其中，所述光纤传感器包裹在气密缆线封装中。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述气密缆线封装包括相互圆周地围绕设置的三层金属。
11.如权利要求10所述的系统，其中，所述三层金属的内金属层包括金、镍和铝，所述三层金属的中间金属层包括不锈钢和铬镍铁合金，以及所述三层金属的外金属层包括铬镍铁合金。
12.如权利要求11所述的系统，其中
所述内金属层具有10与20微米之间的厚度，
所述中间金属层具有大于0.25毫米的第一内径和小于1毫米的第一外径，以及
所述外金属层具有大于1毫米的第二内径和小于1.4毫米的第二外径。
13.一种用于监测蒸汽发生器中的管子的操作条件的方法，包括：
在一个或多个时间，从附加于所述管子的光纤传感器或者从定位在所述蒸汽发生器中的照相装置，接收可与所述管子的段的压力、机械应变和温度的一个或多个相关的一个或多个信号或图像；
在所述蒸汽发生器的模型中识别所述信号或图像与之相关的所述管子的所述段；以及
监测所述管子的操作状态。
14.如权利要求13所述的方法，其中，监测操作条件包括检测一段的所述压力、机械应变和温度的一个或多个相互之间的差。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述差通过比较下列一个或多个的所述压力、机械应变和温度的一个或多个来检测：
a) 在第一时间的第一管子的第一段与在第二时间的所述第一管子的所述第一段；
b) 所述第一管子的所述第一段与所述第一管子的第二段；
c) 所述第一管子的所述第一段与第二管子的第二段。
16.如权利要求13所述的方法，还包括接收红外光子计数的步骤，所述步骤还包括接收所述管子的热图像，其中所述识别段的步骤包括将所述管子的模型投影到所述图像上，并且将参数模板与所述管子的所述图像局部拟合，以确定位置数据。
17.如权利要求13所述的方法，其中，监测操作条件的步骤包括确定下列的一个或多个：
a) 管子温度，
b) 热趋势，
c) 局域热点，
d) 结垢段，以及
e) 动态和瞬态事件。
18.如权利要求16所述的方法，还包括从光纤传感器接收指示光的波长并且将所述光的波长转换为下列一个或多个的步骤：
a) 所述管的温度和所述管的所述温度的对应位置；以及
b) 所述管子中的压力和所述管子中的压力的对应位置。
19.如权利要求13所述的方法，其中，监测操作条件的步骤包括确定下列的一个或多个：
a) 所述管子中的平均温度和压力测量；
b) 所述管子的热趋势；
c) 所述管子的机械降级趋势；
d) 所述管子中的局域热点；
e) 平均管子温度趋势；
f) 所述管子中的动态热事件；以及
g) 所述管子中的瞬态热断裂事件。
20.一种方法，包括：
从照相装置接收用于在蒸汽发生器中携带水的一个或多个管子的至少一个图像；
将所述一个或多个管子的模型配准到所述图像上，以生成所述模型的投影；
从所述投影来确定所述一个或多个管子的位置数据。
21.如权利要求20所述的方法，还包括校准所述照相装置，以降低所述至少一个图像中的照相装置透镜失真特性。
22.如权利要求21所述的方法，其中，所述照相装置透镜失真特性包括切向失真和径向失真中的至少一个。
23.如权利要求20至22中的任一项所述的方法，还包括：
校准所述照相装置以调整所述照相装置的外部参数，所述外部参数包括所述照相装置与所述图像的像素所表示的各部分的角度以及所述照相装置与所述图像的像素所表示的各部分的距离中的至少一个。
24.如权利要求20至22中的任一项所述的方法，其中，所述配准包括：
接收与所述模型中的已知位置对应的所述图像上的标志的标识；以及
从所述标志来生成所述投影，所述投影包括从所述图像到所述模型上的点的投影。
25.如权利要求20至22中的任一项所述的方法，还包括：
使用基于模型的管子模板来调整所述位置数据。
26.如权利要求25所述的方法，其中，所述调整包括：
构成所述一个或多个管子的每个的多个参数模板；
相对所述位置数据来评估所述多个参数模板，以生成响应；以及
当所述参数模板具有局部最佳拟合响应时，调整所述位置数据。
27.如权利要求26所述的方法，其中，所述参数模板包括旋转参数和偏移参数。
28.如权利要求26所述的方法，其中，所述调整取决于至少一个相邻管子的所述局部最佳拟合响应。
29.如权利要求20至22中的任一项所述的方法，其中，所述图像包括热图像，以及所述照相装置包括红外照相装置。
30.如权利要求29所述的方法，还包括：
接收所述红外照相装置所捕获的热图像序列；
监测所述热图像序列中影响所述管子的一个或多个的温度的变化；以及
当检测到温度变化时，确定受影响管子的位置数据。
31.如权利要求20至22中的任一项所述的方法，其中，所述蒸汽发生器包括热回收蒸汽发生器(HRSG)。
32.如权利要求20至22中的任一项所述的方法，其中，所述蒸汽发生器包括直流式蒸汽发生器(OTSG)。
33.一种存储有计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序在被系统的至少一个处理器运行时以执行如权利要求20至32中的任一项所述的方法。
34.一种系统，包括：
显示器；
至少一个处理器，耦合到所述显示器，并且配置成从照相装置接收用于在蒸汽发生器中携带水的一个或多个管子的至少一个图像，将所述一个或多个管子的模型配准到所述至少一个图像上，以生成所述模型的投影，并且从所述投影确定一个或多个管子的位置数据。
35.一种方法，包括：
a) 将从位于蒸汽发生器内部的照相装置所拍摄的图像的部分的位置与蒸汽发生器的管子或者管子的一部分的位置相互关连；以及
b) 监测来自所述照相装置的一系列这类图像，以检测管子的温度的变化或者管子中的过剩热量的一个或多个。
36.如权利要求35所述的方法，其中，步骤(b)包括监测来自所述照相装置的表示温度的信号的强度是否随时间而变化。
37.如权利要求35所述的方法，其中，步骤(b)包括将来自所述照相装置的表示温度的信号调整所述照相装置与管子或者管子的一部分之间的距离，以确定所述管子或者管子的一部分的所述温度。
38.一种用于监测蒸汽发生器中的所述蒸汽发生器管子的操作条件的系统，所述系统包括：
光纤感测阵列；
气密缆线封装，绕所述光纤感测阵列圆周地设置；
进行光通信的光源，用于将光发射到所述光纤传感器中；
检测器，在光学上连接到所述光纤感测阵列，以用于接收所述光的折射波长；
与所述光电检测器进行通信的中央处理单元，所述中央处理单元配置成从所述光电检测器接收与光的所述折射波长对应的信号，并且还配置成将所述信号转换为所述操作条件；以及
显示装置，在操作上连接到所述中央处理单元，以用于显示所述操作条件。
39.如权利要求38所述的系统，其中，所述光纤感测阵列由多个光纤传感器组成。
40.如权利要求38所述的系统，其中，所述光纤感测阵列由用于高温测量的四面体光纤布拉格光栅组成。
41.如权利要求38所述的系统，其中，所述操作条件包括下列一个或多个：
在沿蒸汽发生器管子的多个位置的热应变和温度测量；
沿蒸汽发生器管子的局部和平均温度测量和热应变测量；
来自蒸汽发生器管子长期操作性能的热趋势；
机械降级趋势；
一个或多个局域热点；
平均蒸汽发生器管子温度趋势；
动态热事件；以及
瞬态热断裂事件。
42.如权利要求38所述的系统，其中，所述光纤传感器设置在导管中。
43.如权利要求38所述的系统，其中，所述气密缆线封装包括圆周地设置的三层金属。
44.如权利要求43所述的系统，其中，所述三层金属的内金属层包括金、镍和铝，所述三层金属的中间金属层包括不锈钢和铬镍铁合金，以及所述三层金属的外金属层包括铬镍铁合金。
45.如权利要求43所述的系统，其中
所述三层金属的内金属层具有10与20微米之间的厚度，
所述三层金属的中间金属层具有大于0.25毫米的内径和小于1毫米的外径，以及
所述三层金属的外金属层具有大于1毫米的内径和小于1.4毫米的外径。
46.一种用于在蒸汽发生器管子上安装光纤感测阵列的方法，包括：
a) 清洁所述光纤传感器将与之附连的所述管子的表面；
b) 将导管附加于所述蒸汽发生器管子的表面；
c) 将包括所述光纤传感器的感测缆线封装穿入所述导管中。
47.如权利要求46所述的方法，其中，所述导管喷射有热喷雾，并且所述热喷雾是Metco443或氧化铝中的至少一个。
48.如权利要求46所述的方法，其中，在附加步骤中，将所述导管点焊到所述蒸汽发生器管子的表面。
49.一种监测蒸汽发生器管子的方法，包括使用光纤感测阵列来进行下列测量的一个或多个的步骤：
蒸汽发生器管子平均温度；
在所述蒸汽发生器管子处的局部温度；
所述蒸汽发生器管子的静态应变或应变趋势；或者
所述蒸汽发生器管子的动态应变。
50.一种用于监测蒸汽发生器的操作条件的系统，包括：
与工作站进行通信的网络；
多个光纤传感器，用于感测蒸汽发生器中的管子的应变信息；
仪表，连接到所述光纤传感器，用于从其中得到所述应变信息，并且通过所述网络将所述应变信息传递给所述工作站；
照相装置，用于检测蒸汽发生器中的多个管子中的温度，并且用于通过所述网络将所述温度传递给所述工作站；
其中所述工作站配置成确定所述蒸汽发生器的操作条件。
51.如权利要求50所述的系统，其中，所述应变信息是温度和位置数据。
52.如权利要求50所述的系统，其中，所述应变信息是压力应变和位置数据。
53.如权利要求50所述的系统，其中，所述光纤传感器是高温光纤传感器。
54.如权利要求50所述的系统，其中，所述光纤传感器感测所述蒸汽发生器的对流部分中的管子的所述应变信息。
55.如权利要求50所述的系统，其中，所述照相装置感测所述蒸汽发生器的辐射部分中的管子的所述温度。
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