CN111896112A - 一种锅炉水冷壁壁温分布快速检测分析评估系统 - Google Patents

一种锅炉水冷壁壁温分布快速检测分析评估系统 Download PDF

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万瑜
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Abstract

一种锅炉水冷壁壁温分布快速检测分析评估系统，实施包括以下步骤：清理水冷壁壁管表面；定位标记：按水平逆时针方向对壁管进行编号并做出标记；水冷壁壁温数据的采集及记录：移动红外热像仪拍摄水冷壁，得到的热图内包括两个标记；水冷壁壁管位置识别：通过热图上的标记自动识别判断壁管的排列及位置分布；分析壁温：计算机自动提取每根水冷壁壁管的最高温、最低温、平均温；水冷壁壁温异常报警：当壁温异常时候系统进行报警；报告生成和处理：从数据库选择需要生成报告的数据、信息，自动生成报告；报警查询统计：根据不同类目查询报警记录数据。本发明对于壁管编号定位识别简单、准确，能对热图进行快速识别并提取整理，成本低且准确率高。

Description

一种锅炉水冷壁壁温分布快速检测分析评估系统
技术领域
本发明属于火力发电厂锅炉技术领域，具体涉及一种锅炉水冷壁壁温分布快速检测分析评估系统。
背景技术
目前锅炉水冷壁超温监控仅能依靠现有数量有限的壁温测点，只有部分锅炉的下部水冷壁壁温测点数量相对较多，每隔3根有一个壁温测点，绝大部分下部螺旋水冷壁只能做到每隔5～10根有一个测点，至于上部水冷壁测点数量就更少了。绝大部分水冷壁管超温只能通过最终过热爆管强迫停机被发现，在机组计划检修时刚好超温到管子变色或变形胀粗被发现的概率一般也是不高的。因此，在目前火电机组大面积参与灵活性调峰的运行形势下，绝大部分超临界和超超临界锅炉依靠当前技术被动检修，必然会发生水冷壁超温导致的可靠性降低。但如果补齐水冷壁壁温测点，每台锅炉增加的投资将近千万元。
利用红外热像仪器无需补齐水冷壁壁温测点，即可对水冷壁管所有管段壁温进行快速热成像。但后期的热图数据处理工作量巨大，因此迫切需要一个系统能对水冷壁热图进行快速识别并进行数据提取整理。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种锅炉水冷壁壁温分布快速检测分析评估系统，配合专用红外热像仪，可以解决现场实际检测中存在的管子编号定位困难、图像处理和数据采集以及数据比对分析全靠人工效率低、不能自动生成数值分析报告等问题，可以快速判定水冷壁管是否超温并报警。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种锅炉水冷壁壁温分布快速检测分析评估系统，具体实施包括以下步骤：
S1、清理水冷壁壁管表面；
S2、定位标记：按正对水冷壁逆时针方向对壁管进行编号并做出标记；
S3、水冷壁壁温数据的采集及记录：移动红外热像仪拍摄水冷壁，得到的热图内包括两个标记，热图起始端的标记为当前壁管的标记，另一端的标记与下一张热图中起始壁管的标记相对应；通过热图中的标记得到壁管所在位置；
第一张热图拍摄完毕，利用红外热像仪自带的图片处理功能，在热图最右边一根壁管处存储一个标记点Sp1；在第二张热图的最左边第一根壁管处存储一个标记点Sp1，与第一张热图的标记点对应；在第二张热图的最右边一根壁管处存储一个标记点Sp2，用于与第三张热图对应；直到全部拍摄完毕，保证每张热图的标记点都能够相互匹配；
S4、水冷壁壁管位置识别：在图像库中，通过热图上的标记自动识别判断水冷壁壁管的排列及位置分布；自动选取每根壁管的温度取值区域坐标；
S5、分析壁温：选择步骤S4处理后的图源，计算机自动提取每根水冷壁壁管的最高温、最低温、平均温；其中最高温度代表当前管子的温度值，平均温度作为参考温度，供用户参考判断管子是否存在超温现象；
S6、水冷壁壁温异常报警：当壁温异常时候系统进行报警，报警方式包括最高温报警模式、相邻温差报警模式、全局最大温差报警模式；
S7、报告生成和处理：通过软件判断和采集温度数据，通过数据库系统，保存拍摄热图记录，壁温记录，报警记录；从数据库选择需要生成报告的数据、信息，自动生成报告；
S8、报警查询统计：根据不同类目查询报警记录数据。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
进一步地，在步骤S2中，如果水冷壁管被刚性梁遮挡，则对被遮挡的同一根管子的上下两段进行分开编号。
进一步地，在步骤S2中，标记位于第n个编号处。
进一步地，步骤S2中水冷壁壁管的定位标记与编号方式包括但不限定于使用标记牌、指定特殊参照物，以能够识别出对应管段为准。
进一步地，在步骤S4中，图像库包括但不限于0pcnCV开源图像库。
进一步地，步骤S5中最高温度代表当前管子的温度值，平均温度作为参考温度，供用户参考判断管子是否存在超温现象。
进一步地，步骤S5中壁管温度表示方法包括：采用线温代表壁管温度、采用矩形区域温度代表壁管温度、采用平行四边形区域温度代表壁管温度。
进一步地，步骤S6中，最高温报警模式为单个管子最高温超过阈值报警；相邻温差报警模式为相邻两个管子的温度差值超过了温差允许的最大阈值报警；全局最大温差报警模式为全局的最大值和全局的最小值温度差超过了全局允许的最大差值报警。
本发明的有益效果是：本发明利用带有自动做标记功能的红外热像仪，可对水冷壁管所有管段壁温进行快速热成像，对于壁管编号定位识别简单、准确，通过计算机和红外热像仪，能对水冷壁热图进行快速识别并进行数据提取整理，快速对水冷壁壁温分布进行检测分析，并自动生成数值分析报告，能够快速判定水冷壁管是否超温并报警，成本低且准确率高。
附图说明
图1为本发明锅炉水冷壁壁温分布快速检测分析评估系统的实施步骤示意图。
图2为实施例中对水冷壁壁管做标记的标记牌。
图3为水冷壁壁管编号示意图。
图4为拆除保温层后的水冷壁。
图5为红外热像仪拍摄第一张照片的标记点示意图。
图6为红外热像仪拍摄第二张照片的标记点示意图。
图7为计算机根据热图自动识别管排位置示意图。
图8为采用线温代表管壁温度，计算机自动提取温度数据。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如附图1-8所示，本发明提供一种锅炉水冷壁壁温分布快速检测分析评估系统，此系统的一个实施例具体实施步骤如下所述：
S1、清理水冷壁壁管表面：水冷壁管子表面如有保温棉、耐火水泥，应进行清理；如管子表面氧化和锈蚀均匀一般不需进行表面清理(如图4)，但如果管子表面锈垢较厚且不均匀，建议用钢丝刷进行必要清理。
S2、定位标记：按正对水冷壁逆时针方向对壁管进行编号，编号后可以在管子外悬挂标记牌，但如果现场刚性梁等遮挡严重，无法准确根数，则对被遮挡的同一根管子的上下两段进行分开编号，同一管子的上下两段编号相同(如图3)。水冷壁管的定位标记或编号可以用标记牌，也可指定特殊参照物，但不限定于此二种方法，最终目的是便于在热成像图片上识别出对应管段。
S3、水冷壁壁温数据的采集及记录：移动红外热像仪(红外热像仪为专用设备，基于红外辐射原理，可拍摄热成像图片，后简称“热图”)拍摄水冷壁，得到的热图内包括两个标记，热图起始端的标记为当前壁管的标记，另一端的标记与下一张热图中起始壁管的标记相对应；通过标记牌确认出当前管子的位置，和下一张热图的标记牌位置。
第一张热图拍摄完毕，利用红外热像仪自带的图片处理功能，在热图最右边一根壁管处存储一个标记点Sp1(如图5)；在第二张热图的最左边第一根壁管处存储一个标记点Sp1，与第一张热图的标记点对应；在第二张热图的最右边一根壁管处存储一个标记点Sp2(如图6)，用于与第三张热图对应；如此循环，直到全部拍摄完毕，保证每张热图的标记点都能够相互匹配。
S4、热图中水冷壁壁管位置识别：采用opencv开源图像库，但不仅限于采用opencv开源图像库，通过热图上的标记自动识别判断水冷壁壁管的排列及位置分布，自动选取每根壁管的温度取值区域坐标。
S5、分析壁温：选择步骤S4处理后的图源，采用线温代表壁管的温度，计算机自动提取每根水冷壁壁管的最高温、最低温、平均温，其中最高温度代表当前管子的温度值，平均温度作为参考温度，供用户参考判断管子是否存在超温现象。本实施例中采用线温(如图8)，但不仅限于采用线温，也可采用矩形区域温度或平行四边形区域温度等代表管子温度。
S6、水冷壁壁温异常报警：当壁温异常时候系统进行报警，报警采用如下3种方式：①最高温报警模式；②相邻温差报警模式；③全局最大温差报警模式。①最高温报警模式为单个管子最高温超过阈值报警；②相邻温差报警模式为相邻两个管子的温度差值超过了温差允许的最大阈值报警；③全局最大温差报警模式为全局的最大值和全局的最小值温度差超过了全局允许的最大差值报警。
S7、报告生成和处理：通过软件判断和采集温度数据，通过数据库系统，保存拍摄热图记录，壁温记录，报警记录；从数据库选择需要生成报告的数据、信息，自动生成PDF格式报告；系统可以查询的历史生成报告。
S8、报警查询统计：可以根据“电厂”、“锅炉”、“报告日期”、“日期”、“管子编号”等类目查询告警记录数据。
本发明提供的一种锅炉水冷壁壁温分布快速检测分析评估系统包括：红外热像仪、图像识别模块、报警模块、数据库、报告生成模块、报警查询模块；
红外热像仪带有图像处理功能，能够根据预先的设定，对拍摄的热图中的管子自动做标记；
图像识别模块内包括开源图像库，根据热图上的标记，对热图中的水管位置进行检测和识别；自动识别判断水冷壁管排列及位置分布，自动选取每根壁管的温度取值区域坐标并分析；
报警模块用于当水冷壁壁温异常时进行报警；
数据库用于储存拍摄的热图记录，温度记录，报警记录；
报告生成模块从数据库中选择要生成报告的数据、信息，自动生成报告。
本发明需要严格执行试验前期准备工作，按照本发明的方法对水冷壁管进行编号，并配合专用红外热像仪，能够快速对水冷壁壁温分布进行快速检测分析，成本低且准确率高。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种锅炉水冷壁壁温分布快速检测分析评估系统，其特征在于，具体实施包括以下步骤：
S1、清理水冷壁壁管表面；
S2、定位标记：按正对水冷壁逆时针方向对壁管进行编号并做出标记；
S3、水冷壁壁温数据的采集及记录：移动红外热像仪拍摄水冷壁，得到的热图内包括两个标记，热图起始端的标记为当前壁管的标记，另一端的标记与下一张热图中起始壁管的标记相对应；通过热图中的标记得到壁管所在位置；
第一张热图拍摄完毕，利用红外热像仪自带的图片处理功能，在热图最右边一根壁管处存储一个标记点Sp1；在第二张热图的最左边第一根壁管处存储一个标记点Sp1，与第一张热图的标记点对应；在第二张热图的最右边一根壁管处存储一个标记点Sp2，用于与第三张热图对应；直到全部拍摄完毕，保证每张热图的标记点都能够相互匹配；
S4、水冷壁壁管位置识别：在图像库中，通过热图上的标记自动识别判断水冷壁壁管的排列及位置分布；自动选取每根壁管的温度取值区域坐标；
S5、分析壁温：选择步骤S4处理后的图源，计算机自动提取每根水冷壁壁管的最高温、最低温、平均温；其中最高温度代表当前管子的温度值，平均温度作为参考温度，供用户参考判断管子是否存在超温现象；
S6、水冷壁壁温异常报警：当壁温异常时候系统进行报警，报警方式包括最高温报警模式、相邻温差报警模式、全局最大温差报警模式；
S7、报告生成和处理：通过软件判断和采集温度数据，通过数据库系统，保存拍摄热图记录，壁温记录，报警记录；从数据库选择需要生成报告的数据、信息，自动生成报告；
S8、报警查询统计：根据不同类目查询报警记录数据。
2.根据权利要求1所述的快速检测分析评估系统，其特征在于，在步骤S2中，如果水冷壁管被刚性梁遮挡，则对被遮挡的同一根管子的上下两段进行分开编号。
3.根据权利要求1所述的快速检测分析评估系统，其特征在于，在步骤S2中，标记位于第n个编号处。
4.根据权利要求1所述的快速检测分析评估系统，其特征在于，步骤S2中水冷壁壁管的定位标记与编号方式包括但不限定于使用标记牌、指定特殊参照物，以能够识别出对应管段为准。
5.根据权利要求1所述的快速检测分析评估系统，其特征在于，在步骤S4中，图像库包括但不限于OpenCV开源图像库。
6.根据权利要求1所述的快速检测分析评估系统，其特征在于，步骤S5中最高温度代表当前管子的温度值，平均温度作为参考温度，供用户参考判断管子是否存在超温现象。
7.根据权利要求1所述的快速检测分析评估系统，其特征在于，步骤S5中壁管温度表示方法包括：采用线温代表壁管温度、采用矩形区域温度代表壁管温度、采用平行四边形区域温度代表壁管温度。
8.根据权利要求1所述的快速检测分析评估系统，其特征在于，步骤S6中，最高温报警模式为单个管子最高温超过阈值报警；相邻温差报警模式为相邻两个管子的温度差值超过了温差允许的最大阈值报警；全局最大温差报警模式为全局的最大值和全局的最小值温度差超过了全局允许的最大差值报警。
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