[发明专利]锅炉主蒸汽管道宏观位移的非接触式在线测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种锅炉主蒸汽管道宏观位移的非接触式测量方法,特指通过双目视觉技术对所获取的数字图像识别，进行三维重构，得到三维场景，从而利用几何关系对锅炉主蒸汽管道宏观位移实现非接触式在线测量方法。本发明还涉及专用于所述方法的锅炉主蒸汽管道宏观位移的非接触式测量装置。

背景技术

随着电力系统容量和规模的扩大，电力设备失效给人们的生产和现代生活所带来的影响越来越大，用户对电力系统的安全运行和可靠供电也提出了越来越高的要求。这使得电力系统安全可靠性问题变得越来越突出，因此，保障火电机组安全稳定运行，提高电力系统可靠性，是电力企业现代化管理的一项重要内容。

过热器、再热器、蒸汽管道和联箱等是锅炉汽水管道系统中承受蒸汽温度和压力参数最高的部件，也是对超温最为敏感的部件。随着超临界、超超临界机组新材料应用、运行参数提高和系统复杂化趋势，由于过热导致的过热器、再热器爆管事故时有发生，蒸汽管道、联箱等也常处于高温蠕变导致的带缺陷运行状态。因此，有效地监测重要部件的安全状态，实现材料寿命评估，是火电机组大容量、高参数发展趋势下，锅炉安全稳定运行亟待解决的问题。

经过几十年的开发与应用，尽管电站锅炉重要部件的失效分析和寿命评估方法已形成较为完善的体系，但其主要方法仍是基于离线的检测和实验数据来评估剩余寿命。近年来，针对单一部件的在线寿命评估系统开始出现，但由于这些系统大都没有考虑到多种失效机理的相互作用，存在监测和评估误差较大的问题。欧洲和日本的技术专家针对锅炉管道系统建立了系统的寿命评估导则，其中考虑了失效形式的交互影响，并开发了相应的计算软件，但是依然需要依靠离线检测数据输入来得到计算结果，很多关键参数如温度、蠕变和位移等都缺乏在线测量系统。另外，现有电厂锅炉管道外都包有一层绝热层，给直接测量管道应高温蠕变产生的位移带来了很大的不便。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题，就是提供一种锅炉主蒸汽管道宏观位移的非接触式在线测量方法。

本发明所要解决的第二个技术问题，就是提供专用于上述方法的锅炉主蒸汽管道宏观位移的非接触式在线测量装置。

采用本发明的装置和方法，能在线、非接触地获得具有较高稳定性和较高精度的锅炉主蒸汽管道宏观位移，且具有应用简便的优点。

解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种锅炉主蒸汽管道宏观位移的非接触式在线测量方法，所述的锅炉主蒸汽管道通过包括若干与管道垂直的弹性支吊架悬吊，其特征是：所述方法包括以下步骤：

步骤S1，设立分别以所述锅炉主蒸汽管道中心线和选定的弹性支吊架为Y、Z轴、二轴交点为坐标系原点的空间坐标系(X，Y，Z)；

步骤S2，将弹性支吊架简化为上、下两节刚性杆和中间一节弹簧，在下节刚性杆上分别设立两个标记点A₁与A₂；

步骤S3，在所述弹性支吊架附近，非接触地设立专用支架固定双目高清摄像机，双目高清摄像机拍摄方向正对于各标记点，双目高清摄像机通过无线网桥连接一主控机；

步骤S4，在锅炉主蒸汽管道因高温蠕变出现宏观位移前，主控机得到由双目高清摄像机获取的二维数字图像后，对双目高清摄像机进行标定，建立有效的成像模型，获取双目高清摄像机的内外参数，然后对标记点、管道边缘进行识别和提取，最后进行立体匹配，采用三维重建算法获取所述标记点在所设空间坐标系中的空间坐标，设为A₁(0，0,z₁)与A₂(0，0,z₂)；(三维重构的方法为现有技术)

步骤S5，当锅炉主蒸汽管道因高温蠕变出现宏观位移时，同样可得到标记点在空间坐标系中的坐标，设为A′₁(x′₁，y′₁,z′₁)与A′₂(x′₂，y′₂,z′₂)；

步骤S6，建立弹性支吊架下节直线l₁在所建空间坐标系中的直线方程式：

步骤S7，根据锅炉主蒸汽管道不包含管道隔热层的外表面在所建空间坐标系中的圆柱体曲线方程，即：

x²+z²＝r²(2)，