空气预热器弧形板与转子间隙可视化测量装置及其测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了空气预热器弧形板与转子间隙可视化测量装置及其测量方法，可视化测量装置，包括设置在安装主体上的视频采集单元及补光机构；可视化测量方法，在使用前每个可视化测量装置先进行标定，找到位移增量与像素增量之间的对应关系；使用时将可视化测量装置安装良好，通过摄像机获取目标区域的双线激光图像，输送给图像处理器，图像处理器将处理得到的间隙值反馈至视频监视器，实时看到间隙大小，当间隙大小超出正常范围时，系统自动报警提示，以便操作人员根据监视画面及时进行弧形板位置调整；本发明专利技术能够实时观察间隙画面及间隙大小信息，大大方便了操作人员对空预器弧形板与转子侧面间隙的精确调整，提高机组的运行效率，维护、更换方便。

【技术实现步骤摘要】
空气预热器弧形板与转子间隙可视化测量装置及其测量方法
本专利技术属于视频监控与视觉测量
，用于在平行线激光照射下的物体间隙视觉测量。具体涉及空气预热器弧形板与转子间隙可视化测量装置及其测量方法。
技术介绍
火电机组中“回转式空气预热器”是大型工业锅炉的主要辅机之一，简称“空预器”。空预器在工作时，由于上下受热不均匀会产生“蘑菇状”变形，且随着锅炉工作负荷的不同变形量在不断变化，即空预器的弧形板与转子间的间隙是一个变化量。间隙的存在将使大量的热空气泄露到烟道，使风机电耗增大；同时热空气带走大量热能，直接导致锅炉的热效率降低。因此预热器的弧形板与转子间隙应当尽可能小，但随着间隙的减小，转子运转阻力增大，过小时将会发生转子卡死，为了防止此类事故发生则需要热态调节预热器弧形板与转子间的间隙。但由于空气预热器的内部温度达到350～450℃，且含有大量的灰尘及腐蚀性物质，对传感器的设计和安装带来挑战，导致当前工程中普遍采用设计预留的方式，即冷态时技术人员根据设计预留间隙，把弧形板调整到一定位置，热态不再调整。此方案导致经常出现由于预留间隙不足，在热态高负荷时转子阻力过大，导致空预器驱动过载，甚至转子卡死。如果不仅可以进行检测，而且可以以图像的形式实时显示空气预热器弧形板与转子间隙，必然可以方便操作人员热态调整弧形板到合适位置，避免转子卡死问题，提高机组的运行安全及效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供空气预热器弧形板与转子间隙可视化测量装置及其测量方法，解决现有技术中调节弧形板与转子间隙不可测、不可见，单纯依赖经验，导致间隙大小不佳，甚至热态时由于转子受热蘑菇状变形导致扇形板不能下放到位，引起漏风偏大，大大降低机组工作效率，或者转子与弧形板卡死，空预器驱动电机过载，机组跳机，严重影响机组安全工作效率的问题。为可靠的调整空预器弧形板位置提供可视化监测方案。为实现上述目的本专利技术采用以下技术方案：空气预热器弧形板与转子间隙可视化测量装置，包括设置在安装主体上的视频采集单元及补光机构；视频采集单元及补光机构包括安装在设备安装座外侧的摄像机和双线激光光源，以及安装在设备安装座内侧的加长镜头和双线激光管路及一字激光头；摄像机与加长镜头对应设置连通，双线激光光源、双线激光管路及一字激光头对应设置连通；双线激光管路与加长镜头制作为轴心线平行的一体三孔管道结构为三通道；同时设备安装座的外侧安装有设备保护壳，摄像机与双线激光光源包围在设备保护壳腔中；同时设备保护壳设置有微调顶丝和定位环分别与摄像机和双线激光光源对应连接，微调顶丝和定位环分别用于校正摄像机与双线激光光源的位置；设备保护壳上同时设有线缆接口，摄像机和双线激光光源的线缆通过线缆接口与图像处理器连接，用于给摄像机与线激光光源供电并进行通信；安装主体的结构包括高温保护壳，高温保护壳靠近外端口安装有球阀，接近球阀的外围圆周上设置有固定法兰，固定法兰用于与设备安装座的法兰安装边对口连接；高温保护壳末端设有外螺纹，球阀与固定法兰之间的高温保护壳壳上有输入压缩气体的吹气口，定期从吹气口输入压缩气体用于降低加长镜头与双线激光管路的温度并进行吹灰。优选的，加长镜头、双线激光管路及一字激光头均为耐高温材料，能够承受800℃的高温。一种空气预热器弧形板与转子间隙可视化测量装置的拆装方法，包括如下步骤：在空预器上安装本专利技术装置时，在扇形板下方转子对应的弧形板中心偏上位置，开孔安装可视化测量装置，距离扇形板下边缘约为300mm，可视化测量装置的端头不能超出弧形板曲面，距弧面表面5mm；同时弧形板与炉壁通过膨胀管连接，连接方式为法兰连接，根据炉壁、弧形板热态变形膨胀管可伸缩；膨胀管与弧形板连接的固定法兰端有内螺纹，高温保护壳穿过膨胀管插入，插入到底端旋拧高温保护壳，使得高温保护壳上的外螺纹与膨胀管末端固定法兰内螺纹连接，将高温保护壳可靠固定，根据可视化测量装置与转子的安装距离需要进行旋入或者旋出；三通道的末端朝向炉壁对应的转子和弧形板之间的检测间隙；此时通过调节微调顶丝，使摄像机的视野范围能够覆盖双线激光，再通过定位环调节双线激光源位置使激光线垂直于转子侧面；待调节完成后，将设备安装座与固定法兰连接，使得视频采集机构和补光机构安装可靠，开始检测工作；当需要进行双线激光管路和摄像机设备维修或清洁时，拆开设备安装座和固定法兰的连接，将设备安装座和三通道一起从高温保护壳内腔中拨出，待拔出部分离开球阀时，需要手动将球阀关闭，从而确保炉内高温气体不会溢出，进行打开保护壳进行设备维修或者清洁；当双线激光管路或者摄像机设备维修完成后再次安装时，先手动打开球阀，将三通道缓缓推进到高温保护壳中，一直推到底，此时将安装座与固定法兰可靠锁紧安装，即完成清洁或者更换；利用权利所述的可视化测量装置进行测量，具体包括如下步骤：步骤1、每个可视化测量装置使用前需要先进行标定，即找到位移增量和像素增量的对应关系；具体标定过程是：在可视化测量装置前放置与激光线垂直的平板，选择不同的位置，记录位置hmm与激光线像素间距hpix，从而得到两者的对应关系，经过正反行程的多次实验，求得系数k的平均值k作为标定系数；步骤2、将可视化测量装置安装良好，通过摄像机获取目标区域双线激光图像，保证两条平行激光弧线在整个视野范围内，根据转子上侧板分布位置将图像分成n个条形区域，每个区域采用霍夫变换提取出该区域的两条平行激光线弧线，并计算弧线间距，选取n个区域的最大激光线间距，根据标定参数转换得到实际距离值，作为弧形板与转子间隙值；步骤3、视频采集系统在补光灯的配合下，将目标的图像信号输送给图像处理器，图像处理器将处理得到的间隙值反馈至视频监视器，以便实时看到间隙大小，间隙变化，当间隙大小超出正常范围时，系统自动报警提示，以便操作人员根据监视画面及时进行弧形板位置调整。优选的：所述步骤1中，对摄像机进行标定，根据公式(1)获得位移增量与像素增量对应关系:根据公式(2)系数k平均值:优选的：步骤2具体过程:2.1)相机姿态调整将可视化测量装置安装时，通过定位环调整安装角度，尽可能使激光线垂直于转子侧面，并锁紧定位环固定；通过图像处理，检测两条激光线是否水平平行，如果存在倾角，进行图像旋转校正使两条激光线在图像中水平；2.2)计算空预器弧形板与转子侧面间隙首先对图像进行感兴趣区域分割，取图像中心上下区域，把两条激光线覆盖，然后根据转子上侧板分布位置进行分块处理，对每一块采用霍夫变换从图像中提取出两条平行激光线弧线，并计算所有块中弧线间距hpix，比较得到最大间距hmax，根据步骤1标定的变换系数可以得到实际间距h；可视化测量装置安装固定好后，存储记录此时的h，作为初始零位Hzero；应用中当转子转动、热变形或调整弧形板时hmax随之变化，实际间隙h也同时变化，进而计算得到相对初始零位的变化增量△h，便于监视转子与弧形板间隙的变化。优选的：所述的步骤2.2)中根据公式(3)计算得到实际间隙：根据公式(4)计算得到相对初始零位的变化增量△h，计算公式为：△h＝h-Hzero(4)。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：通过补光灯投射两条平行的激光线到空预器转子侧面，在侧面形成两条平行弧线，利用相机采集对应位置的视频，根据转子上侧板分布位置进行分块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.空气预热器弧形板与转子间隙可视化测量装置，其特征在于，包括设置在安装主体上的视频采集单元及补光机构；视频采集单元及补光机构包括安装在设备安装座外侧的摄像机和双线激光光源，以及安装在设备安装座内侧的加长镜头和双线激光管路及一字激光头；摄像机与加长镜头对应设置连通，双线激光光源、双线激光管路及一字激光头对应设置连通；双线激光管路与加长镜头制作为轴心线平行的一体三孔管道结构为三通道；同时设备安装座的外侧安装有设备保护壳，摄像机与双线激光光源包围在设备保护壳腔中；同时设备保护壳设置有微调顶丝和定位环分别与摄像机和双线激光光源对应连接，微调顶丝和定位环分别用于校正摄像机与双线激光光源的位置；设备保护壳上同时设有线缆接口，摄像机和双线激光光源的线缆通过线缆接口与图像处理器连接，用于给摄像机与线激光光源供电并进行通信；安装主体的结构包括高温保护壳，高温保护壳靠近外端口安装有球阀，接近球阀的外围圆周上设置有固定法兰，固定法兰用于与设备安装座的法兰安装边对口连接；高温保护壳末端设有外螺纹，球阀与固定法兰之间的高温保护壳壳上有输入压缩气体的吹气口，定期从吹气口输入压缩气体用于降低加长镜头与双线激光管路的温度并进行吹灰。...

【技术特征摘要】
1.空气预热器弧形板与转子间隙可视化测量装置，其特征在于，包括设置在安装主体上的视频采集单元及补光机构；视频采集单元及补光机构包括安装在设备安装座外侧的摄像机和双线激光光源，以及安装在设备安装座内侧的加长镜头和双线激光管路及一字激光头；摄像机与加长镜头对应设置连通，双线激光光源、双线激光管路及一字激光头对应设置连通；双线激光管路与加长镜头制作为轴心线平行的一体三孔管道结构为三通道；同时设备安装座的外侧安装有设备保护壳，摄像机与双线激光光源包围在设备保护壳腔中；同时设备保护壳设置有微调顶丝和定位环分别与摄像机和双线激光光源对应连接，微调顶丝和定位环分别用于校正摄像机与双线激光光源的位置；设备保护壳上同时设有线缆接口，摄像机和双线激光光源的线缆通过线缆接口与图像处理器连接，用于给摄像机与线激光光源供电并进行通信；安装主体的结构包括高温保护壳，高温保护壳靠近外端口安装有球阀，接近球阀的外围圆周上设置有固定法兰，固定法兰用于与设备安装座的法兰安装边对口连接；高温保护壳末端设有外螺纹，球阀与固定法兰之间的高温保护壳壳上有输入压缩气体的吹气口，定期从吹气口输入压缩气体用于降低加长镜头与双线激光管路的温度并进行吹灰。2.根据权利要求1所述的空气预热器弧形板与转子间隙可视化测量装置，其特征在于，加长镜头、双线激光管路及一字激光头均为耐高温材料，能够承受800℃的高温。3.一种空气预热器弧形板与转子间隙可视化测量装置的拆装方法，其特征在于，包括如下步骤：在空预器上安装本发明装置时，在扇形板下方转子对应的弧形板中心偏上位置，开孔安装可视化测量装置，距离扇形板下边缘约为300mm，可视化测量装置的端头不能超出弧形板曲面，距弧面表面5mm；同时弧形板与炉壁通过膨胀管连接，连接方式为法兰连接，根据炉壁、弧形板热态变形膨胀管可伸缩；膨胀管与弧形板连接的固定法兰端有内螺纹，高温保护壳穿过膨胀管插入，插入到底端旋拧高温保护壳，使得高温保护壳上的外螺纹与膨胀管末端固定法兰内螺纹连接，将高温保护壳可靠固定，根据可视化测量装置与转子的安装距离需要进行旋入或者旋出；三通道的末端朝向炉壁对应的转子和弧形板之间的检测间隙；此时通过调节微调顶丝，使摄像机的视野范围能够覆盖双线激光，再通过定位环调节双线激光源位置使激光线垂直于转子侧面；待调节完成后，将设备安装座与固定法兰连接，使得视频采集机构和补光机构安装可靠，开始检测工作；当需要进行双线激光管路和摄像机设备维修或清洁时，拆开设备安装座和固定法兰的连接，将设备安装座和三通道一起从高温保护壳内腔中拨出，待拔出部分离开球阀时，需要手动将球阀关闭，从而确保炉内高温气体不会溢出，进行打开保护壳进行设备维修或者清洁；当双线激光管路或者摄像机设备维修完成后再次安装时，先手动...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨延西，田瑞明，邓毅，李听团，宋念龙，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61