在我國，70%的電力供應(yīng)依靠火力發(fā)電，由于北方某些地區(qū)獨特的資源優(yōu)勢，最近幾年火電裝機(jī)容量持續(xù)增長，為了減少對水資源的依賴和響應(yīng)國家的節(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?？绽湎到y(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)程檢測出來，給平時養(yǎng)護(hù)工作帶來極大便利，同時也可以通過紅外成像技術(shù)實時了解翹片管表面溫度場分布，監(jiān)測空冷凝汽器溫差溫升變化，可以實時了解空冷系統(tǒng)的工作狀態(tài)。
空冷散熱器翅片管束
選取最佳安裝點
北京必創(chuàng)科技股份有限公司是Flir自動化產(chǎn)品的有力合作伙伴，必創(chuàng)科技與紅外熱像儀全球領(lǐng)導(dǎo)廠商FLIR，為中國北方地區(qū)一家電廠空冷島提供了一套非常有吸引力的監(jiān)測方案，在空冷島翹片管束背風(fēng)面壁面（圖1），通過紅外成像儀檢測翹片管束溫度場，紅外熱成像儀布成線陣結(jié)構(gòu)，由4臺FLIR A310熱成像儀組成，采用廣角鏡頭，可以覆蓋整個空冷島A字斜面。4臺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，從而可以完成對整個斜面上所有翹片管束壁面溫度場監(jiān)測。
圖 1 ：4 臺紅外成像儀 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，實時自動對焦，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FLIRA310具有報警和控制外部設(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采用美國最先進(jìn)的Indigo探測器，溫度靈敏度可達(dá)0.05℃，且一年365天24小時不間斷監(jiān)控，工作狀態(tài)穩(wěn)定，不會發(fā)生死機(jī)停機(jī)故障，這為客戶減少了很多人力和時間成本?！北貏?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)在夏天工況下需長時間工作在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)測方案順利實施的一項關(guān)鍵技術(shù)，需要非標(biāo)設(shè)計定制完成，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：
1) 結(jié)構(gòu)簡潔，無機(jī)械運(yùn)動、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。
4 臺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)場控制箱?，F(xiàn)場控制箱與千兆網(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)通過計算機(jī)軟件系統(tǒng)完成紅外圖像采集與分析，同時可以完成遠(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，實現(xiàn)紅外監(jiān)控數(shù)據(jù)共享和報警監(jiān)控等功能，系統(tǒng)按多級組網(wǎng)的方式，形成大規(guī)模的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)（圖2）。
圖 2 ：4 臺 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時監(jiān)控的核心優(yōu)勢，如點/區(qū)域溫度測量和溫差計算。報警可以設(shè)置為分析、內(nèi)部溫度或數(shù)字輸入功能。紅外熱像儀可按時或按通知以電子郵件形式自動發(fā)送分析結(jié)果、紅外影像及其他數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^FTP或SMTP客戶端形式自動發(fā)送文件或電子郵件，實現(xiàn)實時監(jiān)控、分析，及時報警的強(qiáng)大功能。
這套在線監(jiān)測系統(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3），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到，從而防止停機(jī)并增強(qiáng)工人工作環(huán)境的安全性。
圖 3 ：本地監(jiān)控與分析診斷系統(tǒng)
本系統(tǒng)是通過圖像分割實現(xiàn)對整個翹片管束壁面的區(qū)域劃分和分對象數(shù)據(jù)采集，關(guān)于不同區(qū)域的識別是通過建立圖像與實物區(qū)域的映射關(guān)系實現(xiàn)的。當(dāng)裝有FLIR A310的支架運(yùn)動到某一區(qū)域時，FLIR A310對該區(qū)域內(nèi)所有翹片管束進(jìn)行識別，如發(fā)現(xiàn)某個設(shè)處翹片管溫度不正常時必須能夠及時把它找出來并提示用戶是哪個區(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。事先將實物尺寸寫到數(shù)據(jù)庫中，再根據(jù)物像關(guān)系找到出問題的翹片管具體位置。
這個系統(tǒng)通過紅外實時監(jiān)控把設(shè)備溫度實時顯示出來，讓值班人員能夠及時準(zhǔn)確的看出所有被監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行情況，是否過熱，是否有故障，另外一個作用是實時的發(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，一個提供直觀信息，一個做為設(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人的依賴性。
因此，FLIR A310具有重點區(qū)域分析功能，可以對熱像圖進(jìn)行區(qū)域分析、點分析和線分析，實時顯示所選區(qū)域最高、最低和平均溫度，如圖4所示：
圖 4 ：FLIR A310 具有重點區(qū)域分析功能
巡航和報警功能“4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，當(dāng)運(yùn)動到X軸某一個位置時，四臺紅外儀同時工作可以覆蓋沿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，就可以將XY平面內(nèi)的所有的翹片管束完整檢測一遍。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一處翹片管有問題時，系統(tǒng)自動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，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)對設(shè)備運(yùn)行故障診斷的一個參考依據(jù)?？梢愿鶕?jù)客戶的要求以及現(xiàn)場實際運(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)庫和硬件的一一對應(yīng)。
整個系統(tǒng)為多級監(jiān)控與分析結(jié)構(gòu)，是一個全方位智能監(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。
用于重要設(shè)備監(jiān)控的紅外熱像儀 FLIR A310
FliR A310 內(nèi)置的廣角鏡頭，實時自動對焦，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)。此外，它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℃。
