一种可视化漏风控制系统的制作方法

本实用新型属于空气预热器(空预器)漏风控制技术领域，具体涉及一种可视化漏风控制系统。

背景技术：

空预器热态运行时，由于转子内部温度场分布不均匀，转子上部温度高，下部温度低，因此会使转子产生蘑菇状变形，这将造成有的地方间隙变大(如热端外侧)，有的地方间隙变小(如冷端外侧)。根据预热器转子的变形特点，预热器轴向、旁路、冷端径向密封间隙能够通过预先计算转子和预热器壳体变形差异来预留密封间隙，在满负荷运行时，这些部位的间隙能够有效得到减小，从而实现自密封效果(见图1)。但热端径向随着机组负荷的升高而间隙变大，无法通过固定式密封弥补。在1000MW等级机组上，这个间隙可以达50MM，产生的漏风几乎占预热器全部漏风的一半。因此，这些间隙如不进行调整将造成漏风率的大幅升高，漏风控制系统就是为了控制空气预热器热端径向密封的间隙而设计的，该系统可对扇形板底面和转子径向密封片之间的密封间隙进行自动跟踪、控制，使密封间隙保持在设定范围内，从而达到减小空气预热器漏风量的目的。

目前漏风控制系统有电涡流测距、激光测距、温度跟随等方式。一般进口涡流传感器最高温度不大于180℃，而国产的只能达到120℃，并且这些数据来源于生产厂家，其中有很大的不可靠性，据相关的各种资料分析，实际上，工作温度超过70℃时，电涡流传感器的灵敏度会显著降低，甚至会造成传感器的损坏，电涡流传感器的灵敏度受温度的影响，温度升高灵敏度降低。而空预器正常运行时温度在420℃，在这样的温度下用涡流传感器测距，误差很大。空预器正常运行时，内部有高温、灰尘、腐蚀气体等，激光测距先由激光二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，由于有灰尘，烟气的干扰，常使传感器的接收器接收不到反射光，导致误差很大。温度跟随是根据温度的变量来计算转子的变形量，计算出转子对扇形板之间的距离，这个计算值是理论上的值与实际有误差。

漏风控制系统中电涡流测距、激光测距、温度跟随等上述方式都是在空预器内部进行测量，因而在空预器正常运行的高温、高灰尘环境下，都存在着误差、测距不准确、不便于电厂的运行与维护的现象。

技术实现要素：

为解决目前漏风控制系统有电涡流测距、激光测距、温度跟随等方式，存在测距误差大、信号不稳定、不能真实反映实际间隙以及不便于电厂的运行与维护的问题。本实用新型提供了一种在空预器外部对间隙实时拍照测距的可视化漏风控制系统(VLCS)以实现可视化的实时调整、控制空预器的间隙。

本实用新型的技术方案为：一种可视化漏风控制系统，其特征在于：包括：孔径镜头、支架、工业相机、扇形板提升装置、控制终端和现场控制箱；其中孔径镜头通过支架安装在空气预热器外壳开设的孔上，并对准扇形板和转子之间的密封间隙；工业相机设置在孔径镜头后面；扇形板提升装置与现场控制箱连接；控制终端分别与现场控制箱、工业相机连接。

优选地，设有传感器，传感器与现场控制箱连接或传感器与控制终端连接。

优选地，所述控制终端为分布式控制系统DCS和/或工控机。

优选地，所述工控机设置在控制柜内。

优选地，所述传感器为温度传感器和/或位置传感器。

优选地，所述位置传感器为转子位置传感器。

优选地，在支架内加装吹扫冷却风部件。

优选地，支架前端设置照明灯。

本实用新型的优点：

1.本实用新型提供一种可视化漏风控制系统(VLCS)采用工业相机，在空预器外部对准扇形板和转子之间的间隙实时拍照测距，有图有真相，非常直观，应用工业相机的测距功能，即视觉测距，能精确到毫米级别，给控制系统提供准确、真实的间隙距离，以便提升机构准确跟踪，满足空预器漏风控制的需求。跟踪距离准确、可靠性高、便于安装维护、适于长期连续运行。

2.孔径镜头能够适应空预器高温多尘的恶劣环境，设备维护简便，维护量低，保证了系统漏风率控制的有效性和长期稳定投入。

3.此套系统也可以加装在冷端，解决了传统漏风控制系统无法控制低负荷工况下漏风率的问题。

4.机组主/辅电机电流信号和温度信号具有很好的稳定性，同时增加了过电流调节保护功能，保证了任何工况下漏风系统极高的自动投入率，保证系统运行的安全可靠。

5.扇形板提升装置设计结构合理完善，具有优良的机械传动性能和密封性能，双电机互为备用，可以实现手动操作，有效地避免运行事故的发生。

6.采用位置控制和温度控制两种模式互为备用的控制策略。通过工控机对采集到的信号数据作静态和动态误差处理，能够减小区域控制误差，最终有效控制漏风率的目的。

附图说明

图1为现有空气预热器理论热态运行时的剖视图；

图2为本实用新型一种可视化漏风控制系统中工控机单独作用的示意图；

图3为本实用新型一种可视化漏风控制系统中工控机-分布式控制系统DCS共同作用的示意图；

图4为本实用新型保证安全运行措施的逻辑关系示意图；

图中：1-转子位置传感器；2-现场控制箱；3-扇形板提升装置；4-控制柜；5-工控机；

具体实施方式

1.系统组成：

系统主要包括信号采集系统、扇形板提升装置3、控制系统等组成部分。信号采集系统：由孔径镜头、支架、前端照明及工业相机组成信号采集系统，由工业相机传出视频信号到分布式控制系统DCS或到就地图像显示控制系统5进行图像处理并输出控制信号到就地提升机构。

扇形提升装置3：减速电机是扇形板提升下降装置的动力来源，通过驱动盘控制减速电机的正反转，驱动螺旋升降机的上升或下降，从而通过两个吊杆控制空预器扇形板的上升或下降。

控制系统：包含分布式控制系统DCS、含工控机5的控制柜4、现场控制箱2。控制柜内有工控机一台，模拟量输入装置及显示设定装置，温度表，继电器等，预热器的每只扇型板的控制子系统自成回路，均能单独实现自动、手动的操作，运行操作及状态显示、数值显示均采用触摸屏完成。现场控制箱2内部有微断开关，接触器，继电器，端子排等，控制电机的提升或下降。

2.工作过程：

在空预器壁上开一适当的孔，用支架固定安装好孔径镜头，对准扇形板和转子之间的缝隙，调整好焦距，孔径镜头后面加装工业相机，在支架内加吹扫冷却风，在支架前端加照明灯，照向间隙位置。

实施例1

从工业相机输出视频信号到分布式控制系统DCS(未示出)并计算间隙的距离，设定好间隙的范围，输出提升、下降、停止三种信号，到就地提升机构，使其密封间隙都能维持在最佳的设定范围。系统自动控制程序可以实时探测并跟踪转子热变形，保持热态时扇形板和转子径向密封片之间的间隙为设定值，例如4mm。

实施例2

从工业相机输出视频信号到就地工控机5显示图像并计算间隙的距离，设定好间隙的范围，输出提升、下降、停止三种信号，到就地提升机构，使其密封间隙都能维持在最佳的设定范围。系统自动控制程序可以实时探测并跟踪转子热变形，保持热态时扇形板和转子径向密封片之间的间隙为设定值，例如4mm。具体如图2所示，从图2中可以看出就地图像采集：工业相机将就地图像采集信息传送给工控机，工控机还接收控制箱发出的反馈信号和空预器的传感信号(测温元件信号和/或测温变送器信号，图中PT表示温度)，工控机计算图像距离并处理距离信号，计算温度产生的变形量，处理成距离信号传至现场控制箱，现场控制箱分别通过提升电机实现对上、下限位开关的控制，进而实现扇形板的升降。

实施例3

从工业相机输出视频信号到分布式控制系统DCS-就地工控机5显示图像并计算间隙的距离，设定好间隙的范围，输出提升、下降、停止三种信号，到就地提升机构，使其密封间隙都能维持在最佳的设定范围。系统自动控制程序可以实时探测并跟踪转子热变形，保持热态时扇形板和转子径向密封片之间的间隙为设定值，例如4mm。具体如图3所示，转子位置传感器1、扇形板提升装置3分别与现场控制箱2连接，现场控制箱2与工控机5(设置在控制柜4内)连接(中间通过分布式控制系统DCS，未示出)；工控机5(设置在控制柜4内)通过分布式控制系统DCS发出对空气预热器主、辅电机电流及机组负荷的控制信号，通过分布式控制系统DCS接收各种报警信号，从而实现工控机对扇形板提升装置的控制。

3.控制方式：

位置控制

以可视化工业相机为第一信号源，通过其检测到的扇形板底面与转子角钢之间的间隙信号，通过工控机控制程序驱动扇形板提升装置阶段性动作，调整扇形板的位置，完成对密封间隙的自动跟踪控制。

温度控制

以温控方式为第二信号源，由工控机采集空预器热端和冷端进出口空气和烟气的温度数据，结合机组负荷信号和转子主电机电流信号，由程序判断并控制执行机构来调整扇形板的位置，完成对密封间隙的自动控制，这是温控的基本原理。

保证安全运行措施

扇形板下放位移传感器送出4～20mA模拟信号，对应扇形板实际位移值送入控制柜中。监测转子转速，当转子运转速度减慢或停转时，发出信号可编程控制器，紧急提升扇形板并启动报警继电器。另外可以由DCS监控转子电机的电流，当电流值大于额定值时，DCS发出信号到控制柜，控制柜发出提升扇形板信号，其逻辑关系如图4，即来至DCS转子电机电流小于额定、来至停转装置的转子运行、来至图像处理系统的间隙过大时，控制柜控制扇形板下降；来至DCS转子电机电流大于额定、来至停转装置的转子停转、来至图像处理系统的间隙过小时，控制柜控制扇形板上升。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种可知的更改和变化。凡在本实用新型的原则和精神之内，所作出的任何等同替换、修改、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。