一种结焦滤镜成像与壁面观测系统的制作方法

1.本实用新型属于火电厂锅炉结焦监测技术领域，特别是涉及一种结焦滤镜成像与壁面观测系统。


背景技术：

2.锅炉的结焦是燃煤火电厂普遍存在的问题，它会破坏正常燃烧工况，降低锅炉效率，破坏正常水循环，甚至造成爆管事故，严重时还会使炉膛出口堵塞而被迫停炉，影响锅炉运行的经济性与安全性。目前在火电厂锅炉炉膛除焦时，需要派专业技术人员通过观火口观测并预判结焦状态，再凭借经验进行除焦，因为在热态工况下无法准确的判断结焦情况，所以没有合适的数字解决方案，其中存在的问题包括：(1)现有结焦监测方法，只能观测观火口的结焦情况，然而锅炉体积大，观火口的数目有限，无法通过有限的观火口预测整体炉膛的结焦状态；(2)由于高温火焰的遮挡，无法直接观测到炉壁，锅炉相当于一个“黑匣子”，现有高温火焰电视无法实现透火焰观测，具有局限性，无法对结焦的位置和结焦的程度进行准确的定量判断。
3.现在有一种在线结焦预警系统，是通过采集水冷壁背面及炉膛内高温区的温度数据，间接预测锅炉的结焦；还有一种“基于卷积神经网络的锅炉结焦预警方法”，其采集同一时间段多个测点的温度数据，通过神经网络得到测点温度数据的图像特征，判断其是否结焦，但其不能判断结焦类型，也不能直接地观测到结焦状态，这种间接测量方式属于小样本数据的预测，预测结焦状态及程度不够准确，并且不能够直观的显示。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本实用新型提供了一种结焦滤镜成像与壁面观测系统，能够实时观测炉内结焦状态，实时采集视频图像数据，提高检测精度和效率。
5.本实用新型提供的一种结焦滤镜成像与壁面观测系统，包括用于获得火电锅炉内的结焦图像的红外透火焰成像装置、用于将所述红外透火焰成像装置伸入或退出炉膛的保护装置，其中，所述红外透火焰成像装置包括用于成像的红外机芯、用于采集锅炉内的辐射光线的红外耐高温长镜头以及用于衰减炉内火焰辐射能量的衰减片。
6.优选的，在上述结焦滤镜成像与壁面观测系统中，所述保护装置包括上位机、电力网络桥接器、主控制器、电磁阀、气缸、压力传感器、温度传感器、保护罩、气泵、工业级显示器，所述主控制器用于控制所述电磁阀的开闭、接收压力和温度信号、判断压力和温度是否超出设定的阈值、输出压力和温度信息并显示在所述工业级显示器上；所述电力网络桥接器用于连接所述上位机和所述主控制器，以通过所述上位机上的人机交互界面远程控制所述主控制器，所述压力传感器用于采集压力信息，所述温度传感器用于采集温度信息，所述气泵作为所述保护罩的冷却气和气缸的气源，所述电磁阀的开闭用于控制所述气缸以实现所述红外耐高温长镜头的伸入和退出，通过所述上位机和所述电力网络桥接器的配合实现远程控制所述主控制器，所述主控制器用于控制所述电磁阀的开关，与所述气缸和所述气
泵配合，实现伸入炉膛和退出炉膛的动作，所述压力传感器和所述温度传感器与所述主控制器连接，当所述保护罩内的温度和气压不在设定的阈值范围内时，所述主控制器自动控制所述电磁阀，实现退出炉膛的动作。
7.优选的，在上述结焦滤镜成像与壁面观测系统中，所述红外透火焰成像装置具有数字视频网络接口、电源接口和模拟视频接口。
8.优选的，在上述结焦滤镜成像与壁面观测系统中，所述红外耐高温长镜头的接口直径为25mm。
9.优选的，在上述结焦滤镜成像与壁面观测系统中，所述工业级显示器利用网线与所述红外透火焰成像装置相连。
10.优选的，在上述结焦滤镜成像与壁面观测系统中，所述主控制器为plc控制器。
11.通过上述描述可知，本实用新型提供的上述结焦滤镜成像与壁面观测系统，由于包括用于获得火电锅炉内的结焦图像的红外透火焰成像装置、用于将所述红外透火焰成像装置伸入或退出炉膛的保护装置，其中，所述红外透火焰成像装置包括用于成像的红外机芯、用于采集锅炉内的辐射光线的红外耐高温长镜头以及用于衰减炉内火焰辐射能量的衰减片，这样就直接观测到了火电锅炉内的图像，因此能够实时观测炉内结焦状态，实时采集视频图像数据，提高检测精度和效率。
附图说明
12.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
13.图1为本实用新型提供的一种结焦滤镜成像与壁面观测系统的实施例的示意图；
14.图2为结焦滤镜成像与壁面观测系统的保护装置的控制示意图；
15.图3为红外透火焰成像装置的一个具体例子的示意图。
具体实施方式
16.本实用新型的核心是提供一种结焦滤镜成像与壁面观测系统，能够实时观测炉内结焦状态，实时采集视频图像数据，提高检测精度和效率。
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.本实用新型提供的一种结焦滤镜成像与壁面观测系统的实施例如图1所示，图1为本实用新型提供的一种结焦滤镜成像与壁面观测系统的实施例的示意图，该系统包括用于获得火电锅炉内的结焦图像的红外透火焰成像装置1、用于将红外透火焰成像装置1伸入或退出炉膛的保护装置2，其中，红外透火焰成像装置1包括用于成像的红外机芯101、用于采集锅炉内的辐射光线的红外耐高温长镜头102以及用于衰减炉内火焰辐射能量的衰减片103。
19.需要说明的是，上述红外透火焰成像装置1能穿透锅炉高温火焰来观测炉壁的结焦情况，其内部的红外耐高温长镜头102用于采集锅炉内的辐射光线，衰减片103用于滤除锅炉火焰特定的辐射波段，从而实现透火焰观测炉壁的功能，红外机芯101用于接收红外光线以实现红外光成像，进一步的，该红外机芯101所在的红外相机可以包括数字视频网络接口、电源接口和模拟视频接口，红外耐高温长镜头102的接口直径可以优选为25mm，红外耐高温长镜头102有能量衰减功能，依据炉壁的辐射波段，在镜头内设计了一套耐高温的光路系统，衰减片103用于衰减炉内火焰的辐射能量，衰减片103安装在红外耐高温长镜头102与机芯之间，可以通过网线将该红外透火焰成像装置连接至工业级显示器，用于接收视频图像数据，便于实时观测炉内情况，这样就能够辅助人工针对结焦现象实时监控，上述保护装置2主要是保护红外透火焰成像装置1和实现把红外耐高温长镜头102伸入及退出炉膛的动作。
20.通过上述描述可知，本实用新型提供的上述结焦滤镜成像与壁面观测系统的实施例中，由于包括用于获得火电锅炉内的结焦图像的红外透火焰成像装置、用于将红外透火焰成像装置伸入或退出炉膛的保护装置，其中，红外透火焰成像装置包括用于成像的红外机芯、用于采集锅炉内的辐射光线的红外耐高温长镜头以及位于红外耐高温长镜头用于衰减炉内火焰辐射能量的衰减片，因此能够实时观测炉内结焦状态，实时采集视频图像数据，提高检测精度和效率。
21.在上述结焦滤镜成像与壁面观测系统的一个具体实施例中，参考图2，图2为结焦滤镜成像与壁面观测系统的保护装置的控制示意图，保护装置2可以包括上位机201(可以是上面提到的显示装置4)、电力网络桥接器202、主控制器203、电磁阀204、气缸205、压力传感器206、温度传感器207、保护罩208、气泵209、工业级显示器210，主控制器203用于控制电磁阀204的开闭、接收压力和温度信号、判断压力和温度是否超出设定的阈值、输出压力和温度信息并显示在工业级显示器210上；电力网络桥接器202用于连接上位机201和主控制器203，以通过上位机201上的人机交互界面远程控制主控制器203，压力传感器206用于采集压力信息，温度传感器207用于采集温度信息，气泵209作为保护罩的冷却气和气缸205的气源，电磁阀204的开闭用于控制气缸205以实现红外耐高温长镜头102的伸入和退出，通过上位机201和电力网络桥接器202的配合实现远程控制主控制器203，主控制器203用于控制电磁阀204的开关，与气缸205和气泵209配合，实现伸入炉膛和退出炉膛的动作，压力传感器206和温度传感器207与主控制器203连接，当保护罩内的温度和气压不在设定的阈值范围内时，主控制器203自动控制电磁阀204，实现退出炉膛的动作，上述上位机201可显示出两个界面，第一个是图像处理界面，包括要选用的各种图像处理算法，计算焦块面积、显示原始图像和处理后的图像等内容，第二个是故障诊断界面，包括识别结焦图像的显示、结焦图像分类结果显示、诊断结果显示、分值显示、报警指示灯显示、处理方法建议显示等。
22.本技术采用的上述红外透火焰成像装置的一个具体例子可以如图3所示，图3为红外透火焰成像装置的一个具体例子的示意图，该红外透火焰成像装置包括相机保护罩提手301、红外相机302、红外长镜头303、镜头固定环304、镜头导向环305、相机出线孔306、相机保护罩307、镜头保护罩内体308、内体进气口309、镜头保护罩外体310、外体进气口311、光线入射孔312等组成，相机302与红外长镜头303通过螺纹连接，红外长镜头303与镜头固定环304通过螺钉紧固，镜头固定环304通过螺钉固定在镜头保护罩内体308的内部端面上，镜
头导向环305在安装红外长镜头303时，起导向作用，安装后起固定作用，镜头保护罩内体308与镜头保护罩外体310通过焊接密封连接，镜头保护罩内体308与相机保护罩307通过螺纹密封连接，相机保护罩提手301焊接在相机保护罩307上，相机保护罩307左端面开有相机的出线孔306，包括电源线孔、网络视频输出线孔和模拟视频输出线孔，镜头保护罩内体308的圆柱面上开有内体进气孔309，镜头保护罩外体310的圆柱面上开有外体进气孔311，进而形成两路进气，镜头保护罩内体308与镜头保护罩外体310的右端皆开有光线入射孔312，光线入射孔312在工作时也作为两路冷却气的出气口，用于风冷和吹灰。红外长镜头303内相关光学元件能承受较高温度，红外长镜头303为直式镜头，红外长镜头303接口直径为25mm，自带能量衰减，红外长镜头303内还有其它基于硅材质的光学器件；采用的衰减片的材料为硅，衰减片安装在红外长镜头303与红外相机302之间；红外相机302有数字视频网络接口和电源接口和模拟视频接口，红外相机302的非制冷机芯优选工作温度为75℃以上的，红外相机302的机芯优选的配备有非均匀性校正、自适应动态范围压缩和智能图像增强等图像算法；还可以采用一个工业级显示器与红外相机302连接，接收视频图像数据，便于实时观测炉内情况。
23.在上述结焦滤镜成像与壁面观测系统的另一个具体实施例中，上述主控制器203可以优选为plc控制器，通过上位机和电力网络桥接器配合，实现远程控制plc控制器，该plc控制器控制电磁阀的开关，与气缸和气泵配合，实现伸入炉膛和退出炉膛的动作；传感器与西门子plc控制器连接，当保护罩内温度值和管内气压值不在设定的阈值范围内时，该plc控制器可以自动控制电磁阀实现退出炉膛的动作，达到保护设备的目的。
24.综上所述，本技术提供的上述结焦滤镜成像与壁面观测系统，能够穿透火焰，较为清晰地观测炉壁结焦、积灰的状态，为现场工作人员提供操作依据，确保锅炉安全经济运行。
25.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。