CN114508389B - 一种汽轮机阀门运动及故障监控方法 - Google Patents

一种汽轮机阀门运动及故障监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽轮机阀门运动及故障监控方法，属于汽轮机阀门运行及故障监控技术领域；主要在汽轮机平台上固定装配高频摄像装置，高频摄像装置通过基架固定装配汽轮机平台上，在阀杆上进行标记，再通过监控系统对准标定点，调整监控系统，计算获取阀门的开度或/和阀门的阀门运行状态；本发明的一种汽轮机阀门运行及故障监控方法通过高频摄像设备能够在短时间内实现对被监测件进行高频率的拍摄，有效的解决了人工无法观察的问题，借助设备的作用有效的实现整个结构的运行状态的分析和监测，从而提供更加精准的监测效果。

Description

一种汽轮机阀门运动及故障监控方法
技术领域
本发明涉及一种汽轮机阀门运动及故障监控方法，属于汽轮机阀门运动及故障监控技术领域。
背景技术
汽轮机阀门在不规则的汽流冲击下，阀杆产生圆周方向转动及不规则的摆动。同时，阀杆在油动机的作用下在垂直方向将往返移动。该发明使用高速摄像头并结合后台算法，能有效的分析阀杆的运动情况（形变、位移、振动、加速度等）并对故障进行监控分析。
视觉增强系统是美国RDI公司研发并推出了全球首款允许用户通过肉眼直接观察设备振动形态的可视化 Motion Amplification® 视觉增强影像系统，基于视觉的高效能“ODS”测试结果是其功能之一。擅长通过可视化方式解决设备基础松动、基础/结构刚性不足、结构裂纹、拍振、管线振动等问题。借助视觉增强影像系统，将彻底解决工厂中有关设备振动和运动模态问题的能力。
该系统可测量人眼无法识别的形变、位移、运动及振动，其将高清高速摄像与相应的算法融合。将摄像机的全部像素“化身”为可测量振动或运动的数百万个高精度传感器，测量精细程度远超常规检测手段。识别微小振动形态并将其放大至人眼可视的程度。该设备提供的数据滤波技术可用于查看任何关心频率下的振动形态，提供的振幅、位移、加速度等多个数据。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种汽轮机阀门运动及故障监控方法，该方法有效的利用视觉增强影像系统，并通过采集汽轮机阀门特定的参数，解决汽轮机DCS系统只是监测油动机，填补了油动机若与阀杆脱离对阀门监控的空缺，从而有效的实现实时监控汽轮机阀门状态。
本发明采用的技术方案如下：
一种汽轮机阀门运动及故障监控方法，包括一下步骤：
A、在汽轮机平台上固定装配高频摄像装置，高频摄像装置通过基架固定装配汽轮机平台上；
B、调整高频摄像装置对准至汽轮机阀门，在阀杆上进行标记，再通过视觉增强系统对准标定点，调整视觉增强系统，使阀杆的标记位置中心位于视场中心；
C、计算获取阀门的开度或/和阀门的阀门运动状态；
C1、根据视觉增强系统获取视场横向像素PL和视场纵向像素PH，并初始化视场的实际尺寸，从而计算获取阀门开度；
或/和，C2、根据视觉增强系统获取阀杆的上下位移量，并通过上下的位移量计算高频摄像装置与标定点之间的距离，从而获取阀门的运行状态。
进一步的，在步骤C中，还包括步骤C3，监测阀杆的转动，利用高频摄像装置对标定点进行监测，再通过视觉增强系统识别阀杆的转动。
进一步的，在步骤C1中，还包括以下步骤：
C1a，获取视场横向像素PL和视场纵向像素PH；
C1b，初始化视场的实际尺寸，获取纵向实际空间尺寸H，计算每像素代表的实际距离；
C1c，运行过程中，系统识别阀杆标记在视场中的实际纵向移动像素值△PH，计算阀门移动的实际行程M；
C1d，根据阀杆移动的总行程T，计算阀门开度C。
进一步的，在步骤C1b中，每像素代表的实际距离计算方式为：H/PH。
进一步的，在步骤C1c中，阀门移动的实际行程M计算方式为：
。
进一步的，在步骤C1d中，阀门开度C的计算方式为：
。
进一步的，在步骤C1d中，将计算得出的阀门开度C的值与汽轮机DCS系统的阀门开度数据进行对比分析。
进一步的，在步骤C2中，包括以下步骤：
C2a、根据现场测量高频摄像装置距离阀杆标记位置的水平距离D，以及高频摄像头距离阀杆标记位置的垂直距离N；
C2b、根据阀杆标记位置的垂直位移量M计算高频摄像装置至阀杆标记点的初始距离S1以及变动后的高频摄像装置至阀杆标记点的距离S2；
C2c，以高频摄像装置至阀杆标记点的初始距离S1以及变动后的高频摄像装置至阀杆标记点的距离S2作为输入条件，输送给视觉增强系统以获取振动数据。
进一步的，在步骤C2b中，当标记点产生垂直向上的移动时，高频摄像装置至阀杆标记点的初始距离S1以及变动后的高频摄像装置至阀杆标记点的距离S2的计算方式为：
当标记点产生垂直向下的移动时，高频摄像装置至阀杆标记点的初始距离S1以及变动后的高频摄像装置至阀杆标记点的距离S2的计算方式为：
。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明的一种汽轮机阀门运动及故障监控方法通过高频摄像设备能够在短时间内实现对被监测件进行高频率的拍摄，有效的解决了人工无法观察的问题，借助设备的作用有效的实现整个结构的运行状态的分析和监测，从而提供更加精准的监测效果；
2、本发明的一种汽轮机阀门运动及故障监控方法借助视觉增强系统的能够有效的实现了对阀门的监测，在运行过程中，由于振动频率和振幅都无法采用人眼能够直观观测到，而高频摄像设备能够及时的获取到变化的振幅，通过振幅或者是移动带来的部分参数的变动，将这些细微的变动采用算法进行转化，并作为可以用来产生相关分析图的数据参考，从而有效的获取到阀门处的振动或者是阀杆上下移动的监测，填补了汽轮机DCS系统只是监测油动机的缺陷。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明现场的示意图；
图2是本发明监测系统画幅的示意图；
图3是本发明参数示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例
一种汽轮机阀门运动及故障监控方法，如图1-图3所示，包括一下步骤：
A、在汽轮机平台上固定装配高频摄像装置，高频摄像装置通过基架固定装配汽轮机平台上；
B、调整高频摄像装置对准至汽轮机阀门，在阀杆上进行标记，再通过视觉增强系统对准标定点，调整视觉增强系统，使阀杆的标记位置中心位于视场中心；
C、计算获取阀门的开度或/和阀门的阀门运动状态
C1、根据视觉增强系统获取视场横向像素PL和视场纵向像素PH，并初始化视场的实际尺寸，从而计算获取阀门开度；
或/和，C2、根据视觉增强系统获取阀杆的上下位移量，并通过上下的位移量计算高频摄像装置与标定点之间的距离，从而获取阀门的运行状态。
在上述具体的设计中，所述高频摄像装置是通过基架固定在汽轮机运行平台的，作为更加具体的设计，所述基架通过螺栓固定装配汽轮机的运行平台上，同时监控设备需对准受监控的阀门，从而保证监控数据采集过程有效性和不间断性。
基于上述具体的设计基础上，作为更加具体的设计，在步骤C中，还包括步骤C3，监测阀杆的转动，利用高频摄像装置对标定点进行监测，再通过视觉增强系统识别阀杆的转动。阀杆在转动过程中，高频摄像装置会对标记点进行检测，在短时间获取一定数量的画幅，通过画幅的识别和对比可有效的识别出扭转的情况。
作为上述具体的具体设计，运行机组运行过程中根据负荷的变化，阀杆在垂直方向上受油动机的拉力会上下移动，同时因阀门内部阀芯件受到汽流不规律的冲击，阀杆会存在周向的旋转或向某侧的摆动。利用该视觉增强系统直观的看到阀杆的周向旋转或摆动情况。同时，视觉增强系统后台会存储监测过程中的实时数据，可生成阀杆振动的频率、峰值等波形图，并通过算法分析出阀门运动状态。
为了进一步的优化设计，更加具体的，在步骤C1中，还包括以下步骤：
C1a，获取视场横向像素PL和视场纵向像素PH；
C1b，初始化视场的实际尺寸，获取纵向实际空间尺寸H，计算每像素代表的实际距离；
C1c，运行过程中，系统识别阀杆标记在视场中的实际纵向移动像素值△PH，计算阀门移动的实际行程M；
C1d，根据阀杆移动的总行程T，计算阀门开度C。
作为具体的具体设计，具体到上述的计算方式中，在步骤C1b中，每像素代表的实际距离计算方式为：H/PH。
更加具体的，在步骤C1c中，阀门移动的实际行程M计算方式为：
PH--监测系统视场纵向像素值；
△PH--阀杆标记垂直移动像素值；
H—监测系统视场纵向实际空间尺寸；
M—阀杆标记位置的垂直位移量。
基于上述具体的设计基础上，在步骤C1d中，阀门开度C的计算方式为：
C--阀门开度；
PH--监测系统视场纵向像素值；
△PH--阀杆标记垂直移动像素值；
H—监测系统视场纵向实际空间尺寸；
T—阀杆移动总行程。
在上述具体的工艺设计基础上，在步骤C1d中，将计算得出的阀门开度C的值与汽轮机DCS系统的阀门开度数据进行对比分析。采用该方式能够获取到上下数据情况，通过对两组数据的进行对比后能够进一步的监测油动机与阀杆之间的状态，能够及时发现问题。
在上述具体设计的基础上，作为更加具体的设计，在步骤C2中，包括以下步骤：
C2a、根据现场测量高频摄像装置距离阀杆标记位置的水平距离D，以及高频摄像头距离阀杆标记位置的垂直距离N；
C2b、根据阀杆标记位置的垂直位移量M计算高频摄像装置至阀杆标记点的初始距离S1以及变动后的高频摄像装置至阀杆标记点的距离S2；
C2c，以高频摄像装置至阀杆标记点的初始距离S1以及变动后的高频摄像装置至阀杆标记点的距离S2作为输入条件，输送给视觉增强系统以获取振动数据。
作为更加具体的，在步骤C2b中，当标记点产生垂直的移动时，高频摄像装置至阀杆标记点的初始距离S1以及变动后的高频摄像装置至阀杆标记点的距离S2的计算方式为：
当标记点产生垂直向下的移动时，高频摄像装置至阀杆标记点的初始距离S1以及变动后的高频摄像装置至阀杆标记点的距离S2的计算方式为：
。
当然，作为上述的输入条件，也可以采用其中一个计算方式，而此时需要分别给于垂直位移量M的值分正负。
综上所述：
1、本发明的一种汽轮机阀门运动及故障监控方法通过高频摄像设备能够在短时间内实现对被监测件进行高频率的拍摄，有效的解决了人工无法观察的问题，借助设备的作用有效的实现整个结构的运行状态的分析和监测，从而提供更加精准的监测效果；
2、本发明的一种汽轮机阀门运动及故障监控方法借助视觉增强系统的能够有效的实现了对阀门的监测，在运行过程中，由于振动频率和振幅都无法采用人眼能够直观观测到，而高频摄像设备能够及时的获取到变化的振幅，通过振幅或者是移动带来的部分参数的变动，将这些细微的变动采用算法进行转化，并作为可以用来产生相关分析图的数据参考，从而有效的获取到阀门处的振动或者是阀杆上下移动的监测，填补了汽轮机DCS系统只是监测油动机的缺陷。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种汽轮机阀门运动及故障监控方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、在汽轮机平台上固定装配高频摄像装置，高频摄像装置通过基架固定装配汽轮机平台上；
B、调整高频摄像装置对准至汽轮机阀门，在阀杆上进行标记，再通过视觉增强系统对准标定点，调整视觉增强系统，使阀杆的标记位置中心位于视场中心；
C、计算获取阀门的开度或/和阀门的阀门运动状态；
C1、根据视觉增强系统获取视场横向像素PL和视场纵向像素PH，并初始化视场的实际尺寸，从而计算获取阀门开度；
或/和，C2、根据视觉增强系统获取阀杆的上下位移量，并通过上下的位移量计算高频摄像装置与标定点之间的距离，从而获取阀门的运行状态；
步骤C3、监测阀杆的转动，利用高频摄像装置对标定点进行监测，再通过视觉增强系统识别阀杆的转动，结合阀杆的周向旋转或摆动情况，通过算法分析出阀门运动状态。
2.如权利要求1所述的一种汽轮机阀门运动及故障监控方法，其特征在于：在步骤C1中，还包括以下步骤：
C1a，获取视场横向像素PL和视场纵向像素PH；
C1b，初始化视场的实际尺寸，获取纵向实际空间尺寸H，计算每像素代表的实际距离；
C1c，运行过程中，系统识别阀杆标记在视场中的实际纵向移动像素值△PH，计算阀门移动的实际行程M；
C1d，根据阀杆移动的总行程T，计算阀门开度C。
3.如权利要求2所述的一种汽轮机阀门运动及故障监控方法，其特征在于：在步骤C1b中，每像素代表的实际距离计算方式为：H/PH。
4.如权利要求2所述的一种汽轮机阀门运动及故障监控方法，其特征在于：在步骤C1c中，阀门移动的实际行程M计算方式为：
。
5.如权利要求2所述的一种汽轮机阀门运动及故障监控方法，其特征在于：在步骤C1d中，阀门开度C的计算方式为：
。
6.如权利要求2所述的一种汽轮机阀门运动及故障监控方法，其特征在于：在步骤C1d中，将计算得出的阀门开度C的值与汽轮机DCS系统的阀门开度数据进行对比分析。
7.如权利要求2所述的一种汽轮机阀门运动及故障监控方法，其特征在于：在步骤C2中，包括以下步骤：
C2a、根据现场测量高频摄像装置距离阀杆标记位置的水平距离D，以及高频摄像头距离阀杆标记位置的垂直距离N；
C2b、根据阀杆标记位置的垂直位移量M计算高频摄像装置至阀杆标记点的初始距离S1以及变动后的高频摄像装置至阀杆标记点的距离S2；
C2c，以高频摄像装置至阀杆标记点的初始距离S1以及变动后的高频摄像装置至阀杆标记点的距离S2作为输入条件，输送给视觉增强系统以获取振动数据。
8.如权利要求7所述的一种汽轮机阀门运动及故障监控方法，其特征在于：在步骤C2b中，当标记点产生垂直向上的移动时，高频摄像装置至阀杆标记点的初始距离S1以及变动后的高频摄像装置至阀杆标记点的距离S2的计算方式为：
当标记点产生垂直向下的移动时，高频摄像装置至阀杆标记点的初始距离S1以及变动后的高频摄像装置至阀杆标记点的距离S2的计算方式为：
。
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