使用FLIR紅外熱像儀實(shí)現(xiàn)對(duì)空冷島的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控

【儀器儀表商情網(wǎng) 產(chǎn)品應(yīng)用】北方地區(qū)由于干旱少水，發(fā)電機(jī)組的選擇在發(fā)電系統(tǒng)中顯得尤其重要，而空冷系統(tǒng)不僅是大型火電廠的核心設(shè)備，也是“富煤少水”地區(qū)或干旱地區(qū)建設(shè)火力發(fā)電廠的最佳選擇。通過紅外成像技術(shù)可實(shí)時(shí)了解空冷系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理、預(yù)防重大事故的發(fā)生可以起到非常關(guān)鍵而有效的作用，給平時(shí)養(yǎng)護(hù)工作帶來了極大便利。

在我國(guó)，70%的電力供應(yīng)依靠火力發(fā)電，由于北方某些地區(qū)獨(dú)特的資源優(yōu)勢(shì)，最近幾年火電裝機(jī)容量持續(xù)增長(zhǎng)，為了減少對(duì)水資源的依賴和響應(yīng)國(guó)家的節(jié)能環(huán)保政策，空氣冷卻系統(tǒng)（空冷島）在火力發(fā)電廠的應(yīng)用越來越普及。

空冷系統(tǒng)是大型火電廠的核心設(shè)備，也是較為復(fù)雜的換熱系統(tǒng)，主要包括空冷凝汽器、空氣供應(yīng)系統(tǒng)、翅片管清洗系統(tǒng)。由于北方某些地區(qū)干旱少水，工作環(huán)境惡劣，翹片管束時(shí)常出現(xiàn)密封度下降或凍裂等現(xiàn)象。這些故障現(xiàn)象均可通過紅外成像方式遠(yuǎn)程檢測(cè)出來，給平時(shí)養(yǎng)護(hù)工作帶來極大便利，同時(shí)也可以通過紅外成像技術(shù)實(shí)時(shí)了解翹片管表面溫度場(chǎng)分布，監(jiān)測(cè)空冷凝汽器溫差溫升變化，可以實(shí)時(shí)了解空冷系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

選取最佳安裝點(diǎn)

在空冷島翹片管束背風(fēng)面壁面（圖一），通過紅外成像儀檢測(cè)翹片管束溫度場(chǎng)，紅外熱成像儀布成線陣結(jié)構(gòu)，由四臺(tái)FLIR A310熱成像儀組成，采用廣角鏡頭，可以覆蓋整個(gè)空冷島A字斜面。四臺(tái)FLIR A310熱成像儀安裝在空冷島的清洗裝備支架上，清洗支架可以沿導(dǎo)軌方向移動(dòng)，從而可以完成對(duì)整個(gè)斜面上所有翹片管束壁面溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)。

空冷散熱器翅片管束

圖一：四臺(tái)紅外成像儀FLIR A310安裝在空冷島翹片管束背風(fēng)面壁面

FLIR A310熱成像儀內(nèi)置的廣角鏡頭，實(shí)時(shí)自動(dòng)對(duì)焦，可監(jiān)控翹片管束壁面溫度差和特定環(huán)境的臨界狀態(tài)，其包含的紅外探測(cè)器能夠生成320 x240像素的全輻射熱像，清晰呈現(xiàn)50 mK的溫度差，并且FLIR A310具有報(bào)警和控制外部設(shè)備的數(shù)字輸出，數(shù)據(jù)能通過TCP IP或以太網(wǎng)進(jìn)行傳輸。

“FLIR A310采用美國(guó)最先進(jìn)的Indigo探測(cè)器，溫度靈敏度可達(dá)0.05℃，且一年365天24小時(shí)不間斷監(jiān)控，工作狀態(tài)穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生死機(jī)停機(jī)故障，這為客戶減少了很多人力和時(shí)間成本。”必創(chuàng)科技產(chǎn)品部經(jīng)理沈唯真如是說。

關(guān)鍵技術(shù)的保障

因該系統(tǒng)在夏天工況下需長(zhǎng)時(shí)間工作在80℃左右溫度下，紅外熱成像儀必須要考慮冷卻問題，因此FLIR A310的殼體冷卻與控制系統(tǒng)是保障該監(jiān)測(cè)方案順利實(shí)施的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，需要非標(biāo)設(shè)計(jì)定制完成，采用電子式冷卻方式開發(fā)制作而成。包括不銹鋼殼體部分、半導(dǎo)體致冷單元、專用遠(yuǎn)程控制單元等幾部分組成。該套系統(tǒng)具有較好的抗腐蝕能力，能在高溫多塵腐蝕性氣體較多的環(huán)境中使用，適應(yīng)的環(huán)境溫度為-40℃ 至+120℃。具有如下特點(diǎn)：

1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，無機(jī)械運(yùn)動(dòng)、無磨損、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便。

2) 冷卻速度快，其冷卻速度可通過調(diào)節(jié)工作電流來控制。

3) 體積小、重量輕，可大大節(jié)約面積。

4) 不使用制冷劑，制冷效果好，不污染環(huán)境。

四臺(tái)FLIR A310紅外熱成像儀安裝在特制的自冷卻殼體內(nèi)，接入現(xiàn)場(chǎng)控制箱?，F(xiàn)場(chǎng)控制箱與千兆網(wǎng)交換機(jī)之間使用光纖通訊。交換機(jī)與服務(wù)器安裝在區(qū)域監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜中。系統(tǒng)可以在監(jiān)控中心內(nèi)通過計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)完成紅外圖像采集與分析，同時(shí)可以完成遠(yuǎn)程控制功能，還可以經(jīng)過電廠內(nèi)部局域網(wǎng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心連接起來，實(shí)現(xiàn)紅外監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)共享和報(bào)警監(jiān)控等功能，系統(tǒng)按多級(jí)組網(wǎng)的方式，形成大規(guī)模的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)（圖二）。

圖二：四臺(tái)FLIR A310紅外熱成像儀安裝系統(tǒng)構(gòu)架

強(qiáng)大的內(nèi)置分析功能

而FLIR A310內(nèi)置的分析功能也成為空冷島實(shí)時(shí)監(jiān)控的核心優(yōu)勢(shì)，如點(diǎn)/區(qū)域溫度測(cè)量和溫差計(jì)算。報(bào)警可以設(shè)置為分析、內(nèi)部溫度或數(shù)字輸入功能。 紅外熱像儀可按時(shí)或按通知以電子郵件形式自動(dòng)發(fā)送分析結(jié)果、紅外影像及其他數(shù)據(jù)。可通過FTP或SMTP客戶端形式自動(dòng)發(fā)送文件或電子郵件，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、分析，及時(shí)報(bào)警的強(qiáng)大功能。

這套在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無人遠(yuǎn)程紅外熱像監(jiān)控與分析診斷功能，本地監(jiān)控與分析診斷系統(tǒng)可以根據(jù)客戶的特定需求進(jìn)行功能定制（圖三），具有遠(yuǎn)程與本地的熱像故障智能監(jiān)控和智能分析診斷兩大基本功能，使問題在發(fā)展為維修成本高昂的故障之前就及早檢測(cè)到，從而防止停機(jī)并增強(qiáng)工人工作環(huán)境的安全性。

圖三：本地監(jiān)控與分析診斷系統(tǒng)

本系統(tǒng)是通過圖像分割實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)翹片管束壁面的區(qū)域劃分和分對(duì)象數(shù)據(jù)采集，關(guān)于不同區(qū)域的識(shí)別是通過建立圖像與實(shí)物區(qū)域的映射關(guān)系實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)裝有FLIR A310的支架運(yùn)動(dòng)到某一區(qū)域時(shí)，F(xiàn)LIR A310對(duì)該區(qū)域內(nèi)所有翹片管束進(jìn)行識(shí)別，如發(fā)現(xiàn)某個(gè)設(shè)處翹片管溫度不正常時(shí)必須能夠及時(shí)把它找出來并提示用戶是哪個(gè)區(qū)域內(nèi)的哪一處管出現(xiàn)問題，具體位置是通過物像對(duì)應(yīng)關(guān)系確定下來，記下它們分別在窗口中的坐標(biāo)位置。事先將實(shí)物尺寸寫到數(shù)據(jù)庫(kù)中，再根據(jù)物像關(guān)系找到出問題的翹片管具體位置。

這個(gè)系統(tǒng)通過紅外實(shí)時(shí)監(jiān)控把設(shè)備溫度實(shí)時(shí)顯示出來，讓值班人員能夠及時(shí)準(zhǔn)確的看出所有被監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行情況，是否過熱，是否有故障，另外一個(gè)作用是實(shí)時(shí)的發(fā)送設(shè)備溫度數(shù)據(jù)，以供后方處理。圖像可以供值班人員查看，而發(fā)送的數(shù)據(jù)可以給調(diào)度室人看，一個(gè)提供直觀信息，一個(gè)做為設(shè)備狀況的參考數(shù)據(jù)，兩相結(jié)合，給電力系統(tǒng)提供更科學(xué)、更準(zhǔn)確的預(yù)警手段，大大提高了工作效率和降低了對(duì)人的依賴性。

因此，F(xiàn)LIR A310具有重點(diǎn)區(qū)域分析功能，可以對(duì)熱像圖進(jìn)行區(qū)域分析、點(diǎn)分析和線分析，實(shí)時(shí)顯示所選區(qū)域最高、最低和平均溫度，如圖四所示：

圖四：FLIR A310具有重點(diǎn)區(qū)域分析功能

巡航和報(bào)警功能

“四套FLIR A310安裝在清洗支架上，采取固定式安裝，清洗支架可以沿X軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到X軸某一個(gè)位置時(shí)，四臺(tái)紅外儀同時(shí)工作可以覆蓋沿Y軸的一定范圍區(qū)域內(nèi)的翹片管。當(dāng)系統(tǒng)沿X軸走完全程時(shí)，就可以將XY平面內(nèi)的所有的翹片管束完整檢測(cè)一遍。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一處翹片管有問題時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將該處信息記錄下來，并把該處的溫度值發(fā)到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣在本地監(jiān)控室就可以看到每一根翹片管的溫度值，它將作為系統(tǒng)對(duì)設(shè)備運(yùn)行故障診斷的一個(gè)參考依據(jù)?？梢愿鶕?jù)客戶的要求以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，以供歷史查詢?！北貏?chuàng)科技研發(fā)總監(jiān)唐智斌講解了熱圖數(shù)據(jù)庫(kù)和硬件的一一對(duì)應(yīng)。

整個(gè)系統(tǒng)為多級(jí)監(jiān)控與分析結(jié)構(gòu)，是一個(gè)全方位智能監(jiān)控系統(tǒng)，采用的是開放式結(jié)構(gòu)，非常適合大型電廠設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)和管理的要求。而FLIR A310憑借其優(yōu)秀的控制方式和獨(dú)特的功能以及在空冷系統(tǒng)中的優(yōu)異節(jié)能表現(xiàn)，得到了這家北方地區(qū)發(fā)電廠的極大肯定，自從設(shè)備調(diào)試運(yùn)行至今未出現(xiàn)任何故障，其低故障率給用戶維護(hù)帶來了極大的便利。