一種鍋爐關(guān)鍵管道在線測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鍋爐關(guān)鍵管道在線測量系統(tǒng)，兩塊具有明顯標(biāo)識的徑向變形測量金屬塊、徑向測量雙目攝像機、兩塊具有明顯標(biāo)識的軸向變形測量金屬塊、軸向測量雙目攝像機、一位移傳感器、至少一個應(yīng)力應(yīng)變傳感器，設(shè)置在所述金屬塊底部；位移傳感器位于兩預(yù)定軸向變形測量金屬塊之間且兩感測頭分別與所述金屬塊接觸，應(yīng)力應(yīng)變傳感器設(shè)置在所述金屬塊底部，所述所有雙目攝像機分別連接一工業(yè)交換機，然后經(jīng)發(fā)送網(wǎng)橋、接收網(wǎng)橋連接至以主控機。該系統(tǒng)能夠全面、實時和高效地檢測鍋爐管道應(yīng)力、應(yīng)變以及位移等數(shù)據(jù)，以反映鍋爐管道的損傷程度，并用于判斷鍋爐管道剩余壽命，進行失效預(yù)警，保障電力的安全和穩(wěn)定運行。
【專利說明】一種鍋爐關(guān)鍵管道在線測量系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鍋爐關(guān)鍵管道在線測量系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力系統(tǒng)容量和規(guī)模的擴大，電力設(shè)備失效給人們的生產(chǎn)和現(xiàn)代生活所帶來的影響越來越大，電力用戶對系統(tǒng)的安全運行和可靠供電也提出了越來越高的要求。這使得電力系統(tǒng)安全可靠性問題變得越來越突出。因此，保障火電機組安全穩(wěn)定運行，提高電力系統(tǒng)可靠性，是電力企業(yè)現(xiàn)代化管理的一項重要內(nèi)容。
[0003]過熱器、再熱器、蒸汽管道、聯(lián)箱等是鍋爐汽水管道系統(tǒng)中承受蒸汽溫度和壓力參數(shù)最高的部件，也是對超溫最為敏感的部件。隨著超臨界、超超臨界機組新材料應(yīng)用、運行參數(shù)提高和系統(tǒng)復(fù)雜化趨勢，由于過熱導(dǎo)致的過熱器、再熱器爆管事故時有發(fā)生，蒸汽管道、聯(lián)箱等也常處于高溫蠕變導(dǎo)致的帶缺陷運行狀態(tài)。因此，有效地監(jiān)測重要部件的安全狀態(tài)，實現(xiàn)材料壽命評估，是火電機組大容量、高參數(shù)發(fā)展趨勢下，鍋爐安全穩(wěn)定運行亟待解決的問題。
[0004]經(jīng)過多年的開發(fā)與應(yīng)用，盡管電站鍋爐重要部件的失效分析和壽命評估方法已形成較為完善的體系，但由于鍋爐關(guān)鍵管道所處環(huán)境十分惡劣，其主要方法仍是基于離線的檢測和實驗數(shù)據(jù)來評估剩余壽命。近年來，針對單一部件的在線壽命評估系統(tǒng)開始出現(xiàn)，但由于這些系統(tǒng)大都沒有考慮到多種失效機理的相互作用，存在監(jiān)測和評估誤差較大的問題。歐洲和日本的技術(shù)專家針對鍋爐關(guān)鍵管道系統(tǒng)建立了系統(tǒng)的壽命評估導(dǎo)則，其中考慮了失效形式的交互影響，并開發(fā)了相應(yīng)的計算軟件，但是依然需要依靠離線檢測數(shù)據(jù)輸入來得到計算結(jié)果，很多關(guān)鍵參數(shù)如溫度和位移等都缺乏在線測量系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種鍋爐關(guān)鍵管道在線測量系統(tǒng)，其能夠全面、實時和高效地檢測鍋爐關(guān)鍵管道應(yīng)力、應(yīng)變以及位移數(shù)據(jù)，以反映鍋爐關(guān)鍵管道的損傷程度，并用于判斷鍋爐關(guān)鍵管道剩余壽命，進行失效預(yù)警，保障電力的安全和穩(wěn)定運行。
[0006]解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
一種鍋爐關(guān)鍵管道在線測量系統(tǒng)，其特征是包括:
兩塊具有明顯標(biāo)識的徑向變形測量金屬塊，分別固定于所述鍋爐關(guān)鍵管道外壁上且位于同一橫截面上的兩個預(yù)定徑向測量點上，所述的兩徑向變形測量金屬塊2的徑向中心線之間的夾角小于180度；
徑向測量雙目攝像機，其兩個攝像頭分別正對所述的兩徑向變形測量金屬塊，用于實時捕獲兩個預(yù)定徑向測量點的圖像數(shù)據(jù)；
兩塊具有明顯標(biāo)識的軸向變形測量金屬塊，分別固定于所述鍋爐關(guān)鍵管道外壁上且位于同一軸向剖面上同側(cè)的兩個預(yù)定軸向測量點上；
軸向測量雙目攝像機，其兩個攝像頭分別正對所述的兩軸向變形測量金屬塊，用于實時捕獲兩個預(yù)定軸向測量點的圖像數(shù)據(jù)；
一位移傳感器，位于兩預(yù)定軸向變形測量金屬塊之間且兩感測頭分別與所述金屬塊接觸，用于檢測管道軸向變形；
所述徑向變形測量金屬塊以及軸向變形測量金屬塊分別設(shè)置在鍋爐關(guān)鍵管道的一個直角彎頭的垂直管段和水平管段；
至少一個應(yīng)力應(yīng)變傳感器，設(shè)置在所述金屬塊底部，用于測定相應(yīng)測量點的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)；
所述所有雙目攝像機分別連接一工業(yè)交換機，然后經(jīng)發(fā)送網(wǎng)橋、接收網(wǎng)橋連接至一主控機。
[0007]所述位移傳感器為精度為um級的高精度位移傳感器。
[0008]所述的測量金屬塊穿過管道隔熱層直接固定在管壁上。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點:
(I)本發(fā)明通過應(yīng)力應(yīng)變傳感器實測測量點位置的應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)據(jù)，雙目攝像機實時捕獲測量點的圖像數(shù)據(jù)，并通過三維重構(gòu)建立測量點三維坐標(biāo)，高精度位移傳感器獲取測量點之間的拉伸位移，三方數(shù)據(jù)的綜合處理，可以有效實現(xiàn)電站鍋爐關(guān)鍵管道的實時狀態(tài)監(jiān)測，并根據(jù)獲知的參數(shù)進行壽命評估，保證實時提供鍋爐關(guān)鍵管道部位的應(yīng)力狀態(tài)、損傷程度、失效預(yù)警和剩余壽命，保障電力的安全和穩(wěn)定運行。
[0010](2)本發(fā)明中徑向變形監(jiān)測裝置中采用雙目攝像機捕獲徑向分布的兩個測量點的圖像數(shù)據(jù)，由于攝像機間距和攝像機各自焦距均為已知，利用立體視覺法原理，將左右兩個攝像機分別拍攝的圖像進行疊合，通過像素匹配分析并結(jié)合攝像機標(biāo)定參數(shù)推導(dǎo)深度信息，進而利用對極幾何算法實現(xiàn)三維重構(gòu)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的鍋爐關(guān)鍵管道精確測量系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明中所述預(yù)定徑向測量點的安裝示意圖。
[0012]附圖標(biāo)記說明:
1.鍋爐關(guān)鍵管道；2.徑向變形測量金屬塊；3.應(yīng)力應(yīng)變傳感器；4.管道隔熱層；5.高精度位移傳感器；6.發(fā)送網(wǎng)橋；7.接收網(wǎng)橋；8.徑向測量雙目攝像機；9.工業(yè)交換機；10.主控機；11.軸向變形測量金屬塊；12.軸向測量雙目攝像機。

【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明。
[0014]圖1所示的鍋爐關(guān)鍵管道在線測量系統(tǒng)是本發(fā)明的一個實施例，包括兩塊具有明顯標(biāo)識的徑向變形測量金屬塊2、徑向測量雙目攝像機8、兩塊具有明顯標(biāo)識的軸向變形測量金屬塊11、軸向測量雙目攝像機12、位移傳感器5、應(yīng)力應(yīng)變傳感器3、工業(yè)交換機9和主控機10。
[0015]兩塊具有明顯標(biāo)識的徑向變形測量金屬塊2，分別穿過管道隔熱層4直接固定在鍋爐關(guān)鍵管道外壁上，如圖2所示，兩徑向變形測量金屬塊2位于同一橫截面上且與鍋爐關(guān)鍵管道一個直角彎頭垂直管段的兩個預(yù)定徑向測量點上，且兩徑向變形測量金屬塊2的徑向中心線之間的夾角小于180度。
[0016]徑向測量雙目攝像機8，其兩個攝像頭分別正對兩徑向變形測量金屬塊2，用于實時捕獲兩個預(yù)定徑向測量點的圖像數(shù)據(jù)。
[0017]兩塊具有明顯標(biāo)識的軸向變形測量金屬塊11，分別穿過管道隔熱層4直接固定在鍋爐關(guān)鍵管道外壁上，并位于鍋爐關(guān)鍵管道的一個直角彎頭水平管段的同一軸向剖面上的同側(cè)兩個預(yù)定軸向測量點上。
[0018]軸向測量雙目攝像機12，其兩個攝像頭分別正對所述的兩軸向變形測量金屬塊8，用于實時捕獲兩個預(yù)定軸向測量點的圖像數(shù)據(jù)。
[0019]位移傳感器5為精度為um級的高精度位移傳感器，位于兩預(yù)定軸向變形測量金屬塊11之間且兩感測頭分別與金屬塊接觸，用于檢測管道軸向變形。
[0020]應(yīng)力應(yīng)變傳感器，設(shè)置在徑向變形測量金屬塊2和軸向變形金屬塊11底部，用于測定相應(yīng)測量點的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。
[0021]徑向測量雙目攝像機8和軸向測量雙目攝像機12的所有雙目攝像機分別連接工業(yè)交換機9，然后經(jīng)發(fā)送網(wǎng)橋6、接收網(wǎng)橋7連接至以主控機10。
[0022]主控機10對圖像進行一系列處理步驟，包括圖像去噪、對比度增強、圖像配準(zhǔn)、特征提取、目標(biāo)識別、三維重構(gòu)，并經(jīng)過運算后，獲得鍋爐關(guān)鍵管道一定時間內(nèi)的長度拉伸以及直徑變化，并根據(jù)鍋爐關(guān)鍵管道關(guān)鍵部件的失效研宄成果進行損傷程度分析和剩余壽命評估。
【權(quán)利要求】
1.一種鍋爐關(guān)鍵管道在線測量系統(tǒng)，其特征是，包括: 兩塊具有明顯標(biāo)識的徑向變形測量金屬塊，分別固定于所述鍋爐關(guān)鍵管道外壁上且位于同一橫截面上的兩個預(yù)定徑向測量點上，所述的兩徑向變形測量金屬塊的徑向中心線之間的夾角小于180度； 徑向測量雙目攝像機，其兩個攝像頭分別正對所述的兩徑向變形測量金屬塊，用于實時捕獲兩個預(yù)定徑向測量點的圖像數(shù)據(jù)； 兩塊具有明顯標(biāo)識的軸向變形測量金屬塊，分別固定于所述鍋爐關(guān)鍵管道外壁上且位于同一軸向剖面上同側(cè)的兩個預(yù)定軸向測量點上； 軸向測量雙目攝像機，其兩個攝像頭分別正對所述的兩軸向變形測量金屬塊，用于實時捕獲兩個預(yù)定軸向測量點的圖像數(shù)據(jù)； 一位移傳感器，位于兩預(yù)定軸向變形測量金屬塊之間且兩感測頭分別與所述金屬塊接觸，用于檢測管道軸向變形； 所述徑向變形測量金屬塊以及軸向變形測量金屬塊分別設(shè)置在鍋爐關(guān)鍵管道的一個直角彎頭的垂直管段和水平管段； 至少一個應(yīng)力應(yīng)變傳感器，設(shè)置在所述金屬塊底部，用于測定相應(yīng)測量點的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)； 所述所有雙目攝像機分別連接一工業(yè)交換機，然后經(jīng)發(fā)送網(wǎng)橋、接收網(wǎng)橋連接至一主控機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鍋爐關(guān)鍵管道在線測量系統(tǒng)，其特征是，所述位移傳感器為精度為um級的高精度位移傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述鍋爐關(guān)鍵管道在線測量系統(tǒng)，其特征是，所述的測量金屬塊穿過管道隔熱層直接固定在管壁上。
【文檔編號】G01B11/16GK104501725SQ201410838197
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】王偉, 鐘卓穎, 李文勝, 林介東, 聶銘, 樊紹勝 申請人:廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院, 長沙理工大學(xué)