CN216051437U - 一种基于机器视觉的水轮机大轴蠕动监测报警系统 - Google Patents

Abstract

一种基于机器视觉的水轮机大轴蠕动监测报警系统，它包括蠕动测量标志，蠕动测量标志紧贴水轮机大轴的外部并首尾相连；蠕动测量标志展开面的形状为直角三角形，且蠕动测量标志的长边等于水轮机大轴的周长，蠕动测量标志的短边垂直于水轮机大轴的底部端面，环绕水轮机大轴且在水轮机大轴的外围设有若干台工业相机，工业相机的摄像头朝向水轮机大轴。本实用新型的目的是为了提供一种非接触式的，基于工业相机图像采集技术的对水轮机大轴蠕动进行监测的系统。

Description

一种基于机器视觉的水轮机大轴蠕动监测报警系统

技术领域

本实用新型属于水电设备监测技术领域，具体涉及一种基于机器视觉的水轮机大轴蠕动监测报警系统。

背景技术

发电机大轴在机组停机后，由于导叶关闭不严或风闸控制误差可能导致大轴在较长时间持续处于缓慢转动状态，从而造成大轴对导轴承的无油膜干摩擦，导致机组设备损坏，大多数大轴蠕动监测装置均采用机械摩擦方式进行测量，即通过将大轴蠕动监测装置的摩擦盘与机组大轴表面相接触，当大轴发生蠕动时，通过摩擦力带动摩擦盘发生偏转，转角达到一定角度后，触动装置发出蠕动报警信号。由于是接触式测量，当多次投退大轴蠕动监测装置后会发生装置位置偏移，与大轴接触不良的现象，从而导致测量不准，甚至无法检测到大轴蠕动发生，而且这种大轴蠕动监测装置结构复杂，安装和运行维护困难。

为了克服上述技术缺陷，授权公告号为CN212363641U的专利公开了一种非接触式大轴蠕动监测装置，它主要包括显示触摸屏、工作指示灯、核心处理单元、电源输入端口、信号输出端口、1号屏蔽连接电缆、传感器安装支架、信号输入端口、2号光电传感器、2号屏蔽连接电缆、1号光电传感器、齿盘、前面板、背板组成，本实用新型能够实现对机组大轴蠕动情况的实时监测，当监测到大轴发生蠕动时，该装置输出报警信号，提示电站人员投入制动闸，防止机组大轴继续蠕动而发生严重事故，保证机组安全。

除此之外，本申请也提出一种基于工业相机图像采集的对水轮机大轴蠕动进行监测的系统。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种非接触式的，基于工业相机图像采集技术的对水轮机大轴蠕动进行监测的系统。

一种基于机器视觉的水轮机大轴蠕动监测报警系统，它包括蠕动测量标志，蠕动测量标志紧贴水轮机大轴的外部并首尾相连；蠕动测量标志展开面的形状为直角三角形，且蠕动测量标志的长边等于水轮机大轴的周长，蠕动测量标志的短边垂直于水轮机大轴的底部端面，环绕水轮机大轴且在水轮机大轴的外围设有若干台工业相机，工业相机的摄像头朝向水轮机大轴。

在蠕动测量标志上垂直于蠕动测量标志且间隔式设置有若干测量线。

包括两台工业相机，两台工业相机对称设置在水轮机大轴外周，两台工业相机的摄像头均朝向水轮机大轴。

两台工业相机分为设置于水轮机大轴一侧的第一工业相机、以及设置于水轮机大轴另一侧的第二工业相机，第一工业相机、第二工业相机、水轮机大轴的中心点位于同一轴向上。

工业相机底部设有用于支撑工业相机的三角支撑架。

还包括照明光源，照明光源用于给蠕动测量标志补光。

还包括设置于水车室外的图像处理装置，图像处理装置的数据输入端通过数据线与工业相机的数据输出端连接，图像处理装置的数据输出端与监控端口连接。

监控端口包括近端监控端口和/或远方监控端口。

图像处理装置的数据输出端还与现地显示端口连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下技术效果：

1）本实用新型基于图像处理设备，结合蠕动前后照片给运维人员做判断依据，具有测量精度高、可靠性强的特点，由于不接触水轮机大轴，不会对大轴及图形标志造成磨损，即使长时间运行其测量精度和可靠性也不会降低，有利于现场安装调试以及日后的维护工作，大大降低了蠕动对机组造成损害的可能性、提高了工作效率；

2）本实用新型在大轴蠕动之后，存留了蠕动后的大轴位置照片与初始停机后初始状态的大轴位置照片，提供了最直接、最可靠的物证，便于人工对比。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中蠕动测量标志展开后的示意图；

图3为本实用新型中系统的结构框图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于机器视觉的水轮机大轴蠕动监测报警系统，它包括蠕动测量标志2，蠕动测量标志2紧贴水轮机大轴1的外部并首尾相连；

如图2所示，蠕动测量标志2展开面的形状为直角三角形，且蠕动测量标志2的长边等于水轮机大轴1的周长，蠕动测量标志2的短边垂直于水轮机大轴1的底部端面，环绕水轮机大轴且在水轮机大轴1的外围设有若干台工业相机，工业相机的摄像头朝向水轮机大轴1。

在蠕动测量标志2上垂直于蠕动测量标志2且间隔式设置有若干测量线3。

包括两台工业相机，两台工业相机对称设置在水轮机大轴1外周，两台工业相机的摄像头均朝向水轮机大轴1。

两台工业相机分为设置于水轮机大轴1一侧的第一工业相机4、以及设置于水轮机大轴1另一侧的第二工业相机11，第一工业相机4、第二工业相机11、水轮机大轴的中心点位于同一轴向上。

工业相机底部设有用于支撑工业相机的三角支撑架5。

还包括照明光源6，照明光源6用于给蠕动测量标志2补光。

如图3所示，还包括设置于水车室外的图像处理装置7，图像处理装置7的数据输入端通过数据线10与工业相机的数据输出端连接，图像处理装置7的数据输出端与监控端口9连接。

监控端口9包括近端监控端口和/或远方监控端口。

图像处理装置7的数据输出端还与现地显示端口8连接。

图像处理装置7还可与声光报警模块连接。

其中，工业相机可采用萨伽（SAGA）电子目镜工业相机；图像处理装置7可采用惠普（HP）ML350 Gen10；现地显示端口8用于与近端显示器连接；远方监控端口用于与远方服务器11连接，远方服务器可选华为（HUAWEI）2288H-V5；对本领域技术人员来说，图像处理装置、工业相机等组件属于本领域技术人员公知技术，对它们型号的选用不局限于本说明书的记载，它们之间的连接及控制关系属于本领域技术人员的公知常识，在本说明书中不再赘述。

在其中的一个大轴蠕动的案例中，h1为刚停机时测量到的标志初始高度；h2为发生蠕动后测量到的标志高度；X为蠕动的距离；α为直角三角形标志的底角角度。

将蠕动测量标志2围绕水轮机大轴 1安装在水轮机大轴 1上，蠕动测量标志 2的长边等于水轮机大轴 1的周长，使标志紧贴在水轮机大轴 1上并首尾相接。

使用照明光源使得对应的工业相机可以获得清晰的蠕动测量标志 2的图片。

在机组停机后立即使用两个工业相机同时对蠕动测量标志 2进行拍摄；

并将采集到的图片信息使用数据线传输至图像采集处理模块，图像采集处理模块使用opencv图像处理库进行数字图像处理得到其轮廓信息，将h1设为感兴趣区域，统计蠕动测量标志 2中h1所占的像素个数并通过单位长度像素比换算出h1的真实高度，其中，opencv图像处理库的使用属于对现有技术的使用，在本说明书中不再赘述；

经过一段采样时间再次使用工业相机对蠕动测量标志进行拍摄，按照与h1相同的流程得到h2，通过简单的平面几何知识即可计算出采样时间内的蠕动距离X。设定一个允许误差阈值，当超过这个阈值即视为水轮机大轴1产生蠕动，即发出报警信息，同时将获取到的首张图片与蠕动后的图片显示在蠕动报警画面给运维人员做判断依据。

Claims (8)

1.一种基于机器视觉的水轮机大轴蠕动监测报警系统，其特征在于，它包括蠕动测量标志（2），蠕动测量标志（2）紧贴水轮机大轴（1）的外部并首尾相连；蠕动测量标志（2）展开面的形状为直角三角形，且蠕动测量标志（2）的长边等于水轮机大轴（1）的周长，蠕动测量标志（2）的短边垂直于水轮机大轴（1）的底部端面，环绕水轮机大轴且在水轮机大轴（1）的外围设有若干台工业相机，工业相机的摄像头朝向水轮机大轴（1）。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在蠕动测量标志（2）上垂直于蠕动测量标志（2）且间隔式设置有若干测量线（3）。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，包括两台工业相机，两台工业相机对称设置在水轮机大轴（1）外周，两台工业相机的摄像头均朝向水轮机大轴（1）。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，两台工业相机分为设置于水轮机大轴（1）一侧的第一工业相机（4）、以及设置于水轮机大轴（1）另一侧的第二工业相机（11），第一工业相机（4）、第二工业相机（11）、水轮机大轴的中心点位于同一轴向上。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工业相机底部设有用于支撑工业相机的三角支撑架（5）。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括照明光源（6），照明光源（6）用于给蠕动测量标志（2）补光。

7.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，还包括设置于水车室外的图像处理装置（7），图像处理装置（7）的数据输入端通过数据线（10）与工业相机的数据输出端连接，图像处理装置（7）的数据输出端与监控端口（9）连接。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述监控端口（9）包括近端监控端口和/或远方监控端口。

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