CN111928959A - 管屏换热器换热管表面温度分布的测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种管屏换热器换热管表面温度分布的测量方法及装置，属于电站锅炉在线监测领域。所述方法包括：获取换热管外图像；针对所述换热管外图像提取分波段的光学信号值和像素点灰度值；根据所述分波段的光学信号值，基于梯度选择温度计算方法获取积灰表面温度Ta的分布信息；根据所述分波段的光学信号值和所述像素点灰度值，基于像素区间选择形貌信息计算方法获取形貌参数，所述形貌参数包括厚度Ec；以及根据所述积灰表面温度Ta、所述厚度Ec，基于管屏换热管壁面积灰导热计算模型获取换热管外壁温度Tto的分布信息。其能够实现精确的受热面壁温在线监测。
Description
技术领域
本发明涉及电站锅炉在线监测技术领域，具体地涉及一种管屏换热器换热管表面温度分布的测量方法及装置。
背景技术
温度是影响锅炉管屏换热管性能最重要的参数之一，近年来由于整体超温或者局部超温引起的爆管事故时有发生。随着蒸汽参数的提高和容量的增大，锅炉结构愈加复杂，锅炉四管很容易出现受热面吸热量不均匀和流量分配不均匀的现象：沿锅炉宽度由于烟气侧温度和速度的不均匀造成各片屏的吸热偏差；沿锅炉宽度各片屏的前后压差不同引起的蒸汽流量偏差；同屏各管间由于在烟气中位置不同及吸热面积差异引起的吸热偏差；同屏各管的阻力特性及受热差异引起的蒸汽流量偏差。在锅炉四管设计过程中，允许有一定的热偏差，但当热偏差高于设定值时，偏差管壁温超过了一定的限值，可能发生爆管事故。如果能够准确地计算和监测锅炉换热管管壁温度，就能计算换热管受热面各点的应力状态，了解整个受热面运行状态，从而能够准确分析和定位，确定哪片管屏、哪些管道以及管道哪些部位处在相对恶劣的工作环境，存在超温现象或超温风险。
从上世纪70年代开始，国内外的研究者就开始换热管壁面温度的实时监测。目前国内对换热管热工参数的实时测量，主要通过传热管水/蒸汽温度的监测间接地判断管外的温度分布情况。这种方法的优点是在测量硬件层面较为简单，较适用于运行状态稳定的锅炉系统，但仍存在一些难以克服的缺点，例如：i)影响管内水温的因素复杂，因此仅监测水温难以保证在所有工况下准确反映管外壁的温度分布情况，特别是当锅炉负荷、煤种等发生变化时，这种间接监测的方式很可能产生偏差；ii)实际系统中一般是多根传热管共用一根热电偶，而即便是每根传热管设置一根热电偶，基于经验公式的推演也无法精细、准确的反映积灰在传热管上的空间分布，尤其是大容量锅炉低负荷运行经验较少的现况下，原有的经验公式的适用性更是值得推敲。因此，在国家提倡智能化、宽负荷运行的大背景下，如何更加准确的得到换热管外壁温度分布，从而科学精细的调整运行策略是关系到锅炉换热管寿命及生产安全的重要问题。
公开号为CN110345992A的专利文献公开了一种基于高温红外成像的垃圾焚烧电厂积灰监测方法及装置，该装置面向垃圾焚烧厂换热面积灰，主要采用摄像机用于积灰厚度的实时监测从而指导吹灰策略。公开号为CN106093062A的专利文献公开了一种基于CCD的锅炉受热面积灰结渣智能吹灰系统，该系统主要应用于指导锅炉吹灰，采用CCD获取的红、蓝两色作为基色计算积灰温度分布。上述方法和技术，仅关注积灰而未关注影响换热管寿命的直接重要因素-表面温度分布。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种管屏换热器换热管表面温度分布的测量方法及装置，用于实现换热管表面温度分布的实时测量。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量方法，所述方法包括：获取换热管外图像；针对所述换热管外图像提取分波段的光学信号值和像素点灰度值；根据所述分波段的光学信号值，基于梯度选择温度计算方法获取积灰表面温度Ta的分布信息；根据所述分波段的光学信号值和所述像素点灰度值，基于像素区间选择形貌信息计算方法获取形貌参数，所述形貌参数包括厚度Ec；以及根据所述积灰表面温度Ta、所述厚度Ec，基于管屏换热管壁面积灰导热计算模型获取换热管外壁温度Tto的分布信息。
可选的，所述根据所述分波段的光学信号值，基于梯度选择温度计算方法获取积灰表面温度Ta的分布信息包括根据以下公式计算所述积灰表面温度Ta：
其中，fa为光路系数，Gr为光学信号积分梯度系数，dp为飞灰粒径，Cp为飞灰组分，Tb为标定基准温度值，A，B分别为根据所述换热管外图像得到的对应波长τ1至τ2和τ3至τ4的光学信号值。
可选的，所述根据所述分波段的光学信号值和所述像素点灰度值，基于像素区间选择形貌信息计算方法获取形貌参数包括根据以下公式计算所述厚度Ec：
Ec＝fεετ+Lb，
其中，
其中fε为空隙率修正系数，Lb为基于所述灰度值计算的基础厚度，ετ为空隙率，fd空隙率计算系数，A，B分别为根据所述换热管外图像得到的对应波长τ1至τ2和τ3至τ4的光学信号值。
可选的，所述根据所述积灰表面温度Ta、所述厚度Ec，基于管屏换热管壁面积灰导热计算模型获取换热管外壁温度Tto的分布信息包括根据以下公式计算换热管外壁温度Tto的分布信息：
其中Tti为汽水侧的管内壁温度，θεd为积灰导热系数，D为换热管外径。
相应的，本发明实施例还提供一种针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量装置，所述装置包括：第一获取模块，用于获取换热管外图像；提取模块，用于针对所述换热管外图像提取分波段的光学信号值和像素点灰度值；第二获取模块，用于根据所述分波段的光学信号值，基于梯度选择温度计算方法获取积灰表面温度Ta的分布信息；第三获取模块，用于根据所述分波段的光学信号值和所述像素点灰度值，基于像素区间选择形貌信息计算方法获取形貌参数，所述形貌参数包括厚度Ec；以及第四获取模块，用于根据所述积灰表面温度Ta、所述厚度Ec，基于管屏换热管壁面积灰导热计算模型获取换热管外壁温度Tto的分布信息。
可选的，所述第二获取模块根据以下公式计算所述积灰表面温度Ta：
其中，fa为光路系数，Gr为光学信号积分梯度系数，dp为飞灰粒径，Cp为飞灰组分，Tb为标定基准温度值，A，B分别为根据所述换热管外图像得到的对应波长τ1至τ2和τ3至τ4的光学信号值。
可选的，所述第三获取模块根据以下公式计算所述厚度Ec：
Ec＝fεετ+Lb，
其中，
其中fε为空隙率修正系数，Lb为基于所述灰度值计算的基础厚度，ετ为空隙率，fd空隙率计算系数，A，B分别为根据所述换热管外图像得到的对应波长τ1至τ2和τ3至τ4的光学信号值。
可选的，所述第四获取模块根据以下公式计算换热管外壁温度Tto的分布信息：
其中Tti为汽水侧的管内壁温度，θεd为积灰导热系数，D为换热管外径。
相应的，本发明实施例还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量方法。
相应的，本发明实施例还提供一种处理器，用于运行程序，其中，所述程序被运行时用于执行上述的针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量方法。
本发明实施例提供的针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量方法及装置具有以下优势：
(1)通过精确的受热面壁温在线监测手段，能够有效控制受热面温度，避免超温，不仅能够降低受热面管道漏、爆风险，保证锅炉运行安全稳定，而且能够提高锅炉系统对宽负荷的适应性。
(2)通过将本发明涉及的系统的直接监测信息与汽水侧的监测信息相结合，能够极大的增加现有高温管屏监测系统的准确和适应性，从而更精细、灵敏地指导吹灰策略，实现“程序吹灰”向“按需吹灰”过渡，减少“过吹”，降低运行能耗，提升经济效益。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1示出了根据本发明一实施例的针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量方法的流程示意图；
图2示出了上述本发明实施例中所需参数的标定实验逻辑图；以及
图3示出了根据本发明一实施例的针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量装置的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
图1示出了根据本发明一实施例的针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例提供一种针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量方法，所述方法包括步骤S110至步骤S150。
在步骤S110，获取换热管外图像。
在步骤S120，针对所述换热管外图像提取分波段的光学信号值和像素点灰度值。
所述换热管外图像是针对换热管烟温高于800℃的区域的图像，并且该图像为全波段图像。针对换热管外图像，首先提取其分波段的光学信号值和像素点的灰度值，所述关顾额信号值为针对不同波长的光学信号值。然后，基于实验室标定实验结果和应用实际需求综合得到判定标准进行选择性异波段信号积分。
在步骤S130，根据所述分波段的光学信号值，基于梯度选择温度计算方法获取积灰表面温度Ta的分布信息。
具体的，可以根据以下公式计算所述积灰表面温度Ta：
其中，fa为光路系数，Gr为光学信号积分梯度系数，dp为飞灰粒径，Cp为飞灰组分，Tb为标定基准温度值，A，B分别为根据所述换热管外图像得到的对应波长τ1至τ2和τ3至τ4的光学信号值。
fa，Gr，Tb可以为预先确定的值。fa主要与镜头和积灰表面间的光路特征相关，如镜头距测量表面0-20m的区域内，该值的范围约为1-0，其中镜头距离测量表面越近，fa取值可以越大。Gr主要与积灰层的发射率相关，而积灰层的整体发射率与飞灰粒径dp和飞灰组分Cp相关，当因飞灰粒径、组分等参数变化导致积灰层发射率在0.2-0.95范围内变化时，Gr值的范围为0-10，其中积灰层发射率越高，Gr取值可以越小。Tb的范围为700-1000℃，根据应用场景不同可以选择不同的值。τ1至τ2和τ3至τ4两个范围初值选取方法如下：当关注为可见光波段时，两个范围由以下三个波段中选取380nm-550nm，450-620nm和550-720nm；当关注波段为红外波段时，两个范围初始值为1-6μm和6-12μm。随后以应用精度为判据，缩小波段选取范围以满足精度。
fa，Gr，Tb这三个参数也可以由样品、滤光片、镜头和相机等设备组成的标定系统获得，或者也可以使用经验值。需要指出的是，该标定系统的结果可基于单色仪或相应仪器进行波长和RGB关联，然后关联波长和辐射信号及辐射强度和温度值，最终关联RGB信号和温度的关系。关注波长(τ1至τ2和τ3至τ4)的结果，即RGB信号计算得到的温度值需满足应用需求的不同波长范围。
dp，Cp等基础参数将分别通过激光粒径测试仪、X射线衍射仪(X-ray diffraction，XRD)和X射线荧光光谱分析仪(X-ray Fluorescence，XRF)等设备预先获取。
梯度选择温度计算方法基于源于实际工业过程中烟气在线监测系统(ContinuousEmission Monitoring System，CEMS)所得飞灰及气氛参数(包括氧气、二氧化碳、水蒸气等气体浓度)的标定参数，选择梯度值满足测量精度需求的异波段光信号积分比值，在克服单波段信号抗干扰性弱的基础上提高测量敏感度，其中测量精度需求可以综合标定精度和应用需求而确定。
在步骤S140，根据所述分波段的光学信号值和所述像素点灰度值，基于像素区间选择形貌信息计算方法获取形貌参数，所述形貌参数包括厚度Ec。
具体的，可以根据以下公式计算厚度Ec：
Ec＝fεετ+Lb (2)
其中，
其中fε为空隙率修正系数，Lb为基于灰度值计算的基础厚度，ετ为空隙率，fd空隙率计算系数。A，B的初值与公式(1)中的A，B的值相同，但波段区间(τ1-τ2，τ3-τ4)会随精度要求进行优化调整，A，B的值随之变化。所述灰度值为换热管外图像内像素点的灰度值。
fε与拍摄距离角度等参数直接相关，当镜头与积灰层平面夹角位于80-100°之间，距离范围0-20m时，该值的范围为1-0，其中距离越近，fε取值可以越大。Lb的范围为0-1.5倍的换热管外径，与应用场景相关。当飞灰空气动力学粒径和速度范围分别为0-100μm和0-30m/s时，可获得的积灰层空隙率范围约为0.35-1，对应fd值的范围约为0-5。
fd也可以通过标定系统标定获得。具体的，获取空隙率计算系数时，可以首先通过可控颗粒沉积平台获得不同空隙率的飞灰颗粒层，即通过控制不同粒径组分颗粒的斯托克斯数来控制颗粒与壁面之间的碰撞强度从而来调整空隙率的大小，然后结合相机系统拍摄不同空隙率的颗粒沉积层的图像信号值关联对应空隙率获得。
像素区间选择形貌信息计算方法是在灰度信号识别基础厚度值的基础上，通过实验室标定得到各波段光学信号与空隙率之间的关系，然后修正基于灰度值的基础厚度值得到结果，提升测量精度。
在步骤S150，根据所述积灰表面温度Ta、所述厚度Ec，基于管屏换热管壁面积灰导热计算模型获取换热管外壁温度Tto的分布信息。
具体的，可以根据以下公式计算换热管外壁温度Tto的分布信息：
其中Tti为汽水侧的管内壁温度，θεd为积灰导热系数，D为换热管外径，其中汽水侧的管内壁温度Tti可以从电站已设置的集散控制系统获得。所述积灰导热系数可以为经验值，当灰层空隙率和厚度范围在0.35-1和2倍换热管外径内时，θεd的范围为0.05-100W/m/℃。
本发明实施例中，可以实时获取换热管外图像，如此可以在线实时获得换热管外壁温度的分布信息。
本发明实施例中，光路系数、光学信号积分梯度系数、标定基准温度值、空隙率修正系数、空隙率计算系数等均可以基于综合煤质、飞灰采样、烟气在线监测系统和汽水侧等信息的实验室标定实验而获得。
图2示出了上述本发明实施例中所需参数的标定实验逻辑图，基于可用的信息来源，及应用方能提供的实际工业过程信息的多少，标定实验的数据可分为两种提供模式：正常模式和简洁模式。两种模式的区别在于，是否可以提供全部的煤质、飞灰采样、烟气在线监测系统和汽水侧信息，全部提供为正常模式，反之为简洁模式。简洁模式需要基本的工况参数(负荷和配风方式)，进而基于已有数据进行推导关联得到标定实验所需的输入参数。如图2所示，可以使用工业分析仪对煤质信息执行工业分析，所述工业分析包括对水分、灰分和挥发分的含量测量、元素分析(钠、钾、硅、硫等)获取煤质信息及粒径分布；对采样信息执行组分分析、获取采样信息的飞灰粒径分布，其中飞灰组分可以通过X射线衍射仪和X射线荧光光谱分析仪等设备获取，飞灰粒径分布可以通过激光粒径测试仪获得，所述采样信息是指采样的一部分飞灰的信息；针对CEMS(Continuous Emission Monitoring System，烟气在线监测系统)信息获取颗粒物浓度(浓度变化与粒径、组分相关)、烟气参数(流量、温度、压强及氧气、二氧化碳、水蒸气等气体浓度)；从汽水侧信息中获取管内壁温度参数。其中颗粒物浓度的变化与粒径、组分相关，所述烟气参数包括流量、温度、压强及氧气、二氧化碳、水蒸气等气体浓度。
标定系统由样品、滤光片、镜头和相机等设备组成。
梯度选择温度计算方法所需的温度-光学关联参数(包括：光路系数、梯度系数、飞灰粒径、飞灰组分、标定基准温度值、对应波长τ1至τ2和τ3至τ4的光学信号值)与煤质信息、飞灰采样信息和烟气参数相关；像素区间选择形貌信息计算方法所需的形貌光学关联参数(包括：空隙率修正系数、空隙率计算系数、基础厚度、对应波长τ1至τ2和τ3至τ4的光学信号值)与飞灰采样信息和烟气颗粒物浓度参数相关；管屏换热管壁面积灰导热模型所需的积灰导热参数(包括：积灰导热系数、换热管外径、汽水侧的管内壁温度)与飞灰采样、CEMS信息和汽水侧信息相关。需要指出的是，上述提及参数值的选择均基于综合实验室标定精度和应用精度得到判定标准进行选择性。如对波段的选择，实验室得到波长τ1(500nm)至τ2(600nm)和τ3(600nm)至τ4(700nm)的光学信号值代入公式(1)得到温度值误差在5％以内，而应用对象需求为10％以内，则可以选用该波段的值，反之则需要调整波段的范围。
本发明实施例提供的针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量方法具有以下优势：
(1)通过精确的受热面壁温在线监测手段，能够有效控制受热面温度，避免超温，不仅能够降低受热面管道漏、爆风险，保证锅炉运行安全稳定，而且能够提高锅炉系统对宽负荷的适应性。
(2)通过将本发明涉及的系统的直接监测信息与汽水侧的监测信息相结合，能够极大的增加现有高温管屏监测系统的准确和适应性，从而更精细、灵敏地指导吹灰策略，实现“程序吹灰”向“按需吹灰”过渡，减少“过吹”，降低运行能耗，提升经济效益。
图3示出了根据本发明一实施例的针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量装置的结构框图。如图3所示，本发明实施例还提供一种针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量装置，所述装置可以包括：第一获取模块310，用于获取换热管外图像；提取模块320，用于针对所述换热管外图像提取分波段的光学信号值和像素点灰度值；第二获取模块330，用于根据所述分波段的光学信号值，基于梯度选择温度计算方法获取积灰表面温度Ta的分布信息；第三获取模块340，用于根据所述分波段的光学信号值和所述像素点灰度值，基于像素区间选择形貌信息计算方法获取形貌参数，所述形貌参数包括厚度Ec；以及第四获取模块350，用于根据所述积灰表面温度Ta、所述厚度Ec，基于管屏换热管壁面积灰导热计算模型获取换热管外壁温度Tto的分布信息。
第二获取模块330例如可以根据公式(1)计算积灰表面温度Ta的分布信息，第三获取模块340例如可以根据公式(2)和(3)计算形貌参数，第四获取模块例如可以根据公式(4)计算换热管外壁温度Tto的分布信息。
所述装置可以包括处理器和存储器，上述各模块等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来执行本发明实施例提供的针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量方法。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供的针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量装置的具体工作原理及益处与上述本发明实施例提供的针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量方法的具体工作原理及益处相同，这里将不再赘述。
本发明实施例提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行根据本发明实施例提供的针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量方法
本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行本发明实施例提供的针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量方法方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量方法，其特征在于，所述方法包括：
获取换热管外图像；
针对所述换热管外图像提取分波段的光学信号值和像素点灰度值；
根据所述分波段的光学信号值，基于梯度选择温度计算方法获取积灰表面温度Ta的分布信息；
根据所述分波段的光学信号值和所述像素点灰度值，基于像素区间选择形貌信息计算方法获取形貌参数，所述形貌参数包括厚度Ec；以及
根据所述积灰表面温度Ta、所述厚度Ec，基于管屏换热管壁面积灰导热计算模型获取换热管外壁温度Tto的分布信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述分波段的光学信号值，基于梯度选择温度计算方法获取积灰表面温度Ta的分布信息包括根据以下公式计算所述积灰表面温度Ta：
其中，fa为光路系数，Gr为光学信号积分梯度系数，dp为飞灰粒径，Cp为飞灰组分，Tb为标定基准温度值，A，B分别为根据所述换热管外图像得到的对应波长τ1至τ2和τ3至τ4的光学信号值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述分波段的光学信号值和所述像素点灰度值，基于像素区间选择形貌信息计算方法获取形貌参数包括根据以下公式计算所述厚度Ec：
Ec＝fεετ+Lb，
其中，
其中fε为空隙率修正系数，Lb为基于所述灰度值计算的基础厚度，ετ为空隙率，fd空隙率计算系数，A，B分别为根据所述换热管外图像得到的对应波长τ1至τ2和τ3至τ4的光学信号值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述积灰表面温度Ta、所述厚度Ec，基于管屏换热管壁面积灰导热计算模型获取换热管外壁温度Tto的分布信息包括根据以下公式计算换热管外壁温度Tto的分布信息：
其中Tti为汽水侧的管内壁温度，θεd为积灰导热系数，D为换热管外径。
5.一种针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取换热管外图像；
提取模块，用于针对所述换热管外图像提取分波段的光学信号值和像素点灰度值；
第二获取模块，用于根据所述分波段的光学信号值，基于梯度选择温度计算方法获取积灰表面温度Ta的分布信息；
第三获取模块，用于根据所述分波段的光学信号值和所述像素点灰度值，基于像素区间选择形貌信息计算方法获取形貌参数，所述形貌参数包括厚度Ec；以及
第四获取模块，用于根据所述积灰表面温度Ta、所述厚度Ec，基于管屏换热管壁面积灰导热计算模型获取换热管外壁温度Tto的分布信息。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块根据以下公式计算所述积灰表面温度Ta：
其中，fa为光路系数，Gr为光学信号积分梯度系数，dp为飞灰粒径，Cp为飞灰组分，Tb为标定基准温度值，A，B分别为根据所述换热管外图像得到的对应波长τ1至τ2和τ3至τ4的光学信号值。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第三获取模块根据以下公式计算所述厚度Ec：
Ec＝fεετ+Lb，
其中，
其中fε为空隙率修正系数，Lb为基于所述灰度值计算的基础厚度，ετ为空隙率，fd空隙率计算系数，A，B分别为根据所述换热管外图像得到的对应波长τ1至τ2和τ3至τ4的光学信号值。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第四获取模块根据以下公式计算换热管外壁温度Tto的分布信息：
其中Tti为汽水侧的管内壁温度，θεd为积灰导热系数，D为换热管外径。
9.一种机器可读存储介质，其特征在于，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行根据权利要求1至4中任一项所述的针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量方法。
10.一种处理器，其特征在于，用于运行程序，其中，所述程序被运行时用于执行：根据权利要求1至4中任一项所述的针对燃煤电站高温管屏换热器换热管表面温度分布的测量方法。
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|---|---|---|---|---|
| CN113884194A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-01-04 | 广汉科峰电子有限责任公司 | 一种接触网温度动态检测系统 |
| CN114136679A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-04 | 南方电网电力科技股份有限公司 | 一种用于研究高温受热面积灰特性的实验装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5399016A (en) * | 1991-10-21 | 1995-03-21 | Institut Francais Du Petrole | Device and method for continuously and non-destructively monitoring variation in the thickness of shaped sections |
| JPH1038677A (ja) * | 1996-07-19 | 1998-02-13 | Texas Instr Inc <Ti> | 放射線検出器 |
| CN101324469A (zh) * | 2008-08-06 | 2008-12-17 | 中国航空工业第一集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种激光焊接温度场三维测量方法 |
| CN103676244A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-03-26 | 合肥京东方光电科技有限公司 | 一种检测隔垫物的方法、系统及装置 |
| CN108225718A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-29 | 中国航天空气动力技术研究院 | 一种基于温度效应的荧光油膜厚度标定方法 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5399016A (en) * | 1991-10-21 | 1995-03-21 | Institut Francais Du Petrole | Device and method for continuously and non-destructively monitoring variation in the thickness of shaped sections |
| JPH1038677A (ja) * | 1996-07-19 | 1998-02-13 | Texas Instr Inc <Ti> | 放射線検出器 |
| CN101324469A (zh) * | 2008-08-06 | 2008-12-17 | 中国航空工业第一集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种激光焊接温度场三维测量方法 |
| CN103676244A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-03-26 | 合肥京东方光电科技有限公司 | 一种检测隔垫物的方法、系统及装置 |
| CN108225718A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-29 | 中国航天空气动力技术研究院 | 一种基于温度效应的荧光油膜厚度标定方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113884194A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-01-04 | 广汉科峰电子有限责任公司 | 一种接触网温度动态检测系统 |
| CN113884194B (zh) * | 2021-09-29 | 2023-04-07 | 广汉科峰电子有限责任公司 | 一种接触网温度动态检测系统 |
| CN114136679A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-04 | 南方电网电力科技股份有限公司 | 一种用于研究高温受热面积灰特性的实验装置 |
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