过热器管壁温度红外在线测量系统研究
发布时间：2021-10-17 12:13
温度是燃煤电站锅炉安全运行中最重要的参数之一,锅炉的高温过热器所处环境十分恶劣,需要承受很高的温度和压力,其壁面温度的精确测量一直都是锅炉技术中的难点。基于红外图像法获取壁面温度的原理,考虑了发射率和飞灰等颗粒物对温度测量的影响,针对测量仪器高温和粉尘防护的需求,开发了一种高温过热器壁面温度的非接触式在线测量系统。成功将开发的测温系统应用于某电厂1 000 MW机组,实现了第二屏高温过热器第一根管道壁面温度的测量,并对机组从冷启动到并网发电过程中过热器壁面温度变化进行了分析讨论。结果表明:红外测温法可有效实现高温过热器壁面温度测量。
【文章来源】：锅炉技术. 2020,51(05)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
热辐射原理图
为了实现对锅炉过热器管屏温度的测量,测量装置需要能够适用于恶劣的工业现场环境。在实验现场,测温系统需要承受来自1 000 ℃左右高温烟气的热辐射烘烤以及墙体连接模块的高温传热,因此需要对CCD相机和红外镜头进行冷却处理。此外,在燃烧过程中产生的颗粒物极易污染光学系统,需要增加防尘设计以实现吹灰作用,从而能够保护测温测量系统不受积灰的影响。本文所开发的红外测温系统见图2。为达到保护相机镜头的目的,压缩空气直接用于基板冷却以防止热量通过热传导的方式使测量装置温度过高,经一次过滤和二次过滤装置的压缩空气用于相机镜头和镜筒的冷却,这还可实现镜头前端的吹扫作用,以防止燃烧过程中产生的颗粒物污染镜头,相机镜头系统的冷却装置示意图见图3。二次过滤装置以及温度压力显示和控制器均置于一控制箱中,控制箱可向压力和温度报警装置输出报警信号,并将温度和压力信号送至主控室。红外相机镜头经镜头移动支架固定在基板上,然后安装在炉墙上用于过热器管道温度测量。图3 在线测温系统冷却示意图
图2 红外图像测温系统示意图实际测量中,高温烟气中的二氧化碳和水蒸气等成分对高温壁面红外辐射有较强的吸收作用,会导致采集的红外信号偏离真实值,引起较大测量误差。为了避开烟气中吸收性成分对壁面温度测量的干扰,要求所选择的红外辐射波段在烟气中具有较强的穿透能力,能够有效避开二氧化碳和水蒸气的吸收峰,从而保证接收到的辐射信号的准确性。由于二氧化碳和水蒸气对10 μm波段的红外线具有较低的吸收能力,故选择10 μm作为测量系统的工作波长,进而,再根据此波长来设计镜头尺寸和选择CCD相机型号。实验用的红外镜头型号为ASY-00012,工作距离250 mm,视场区域180 mm×140 mm,CCD尺寸10.88 mm×8.16 mm,焦距15 mm,水平视场角39.9°,竖直视场角30.4°,调焦范围0.1 m～2 m,中心波长10 μm;红外CCD相机型号为MAG62,探测器类型为非制冷焦平面,像素大小640×480,采集帧率为50 Hz,像素尺寸为17 μm,测温范围:100 ℃～1 500 ℃。
【参考文献】：
期刊论文
[1]烟气覆盖表面红外温度测量的实验分析[J]. 钟万里,王伟,林介东,张彪,许传龙. 北京航空航天大学学报. 2017(02)
[2]基于多传感器融合算法的CCD测温系统设计[J]. 薛飞,杨友良,董福涛. 仪表技术与传感器. 2014(08)
[3]非朗伯体红外测温计算研究[J]. 杨桢,张士成,杨立. 光谱学与光谱分析. 2010(08)
[4]红外热像仪精确测温技术[J]. 李云红,孙晓刚,原桂彬. 光学精密工程. 2007(09)
[5]光学测温技术中的物理原理[J]. 彭利军,杨坤涛,章秀华. 红外. 2006(10)
[6]用于高温测量的红外热成像技术[J]. 邓建平,王国林,黄沛然. 流体力学实验与测量. 2001(01)
硕士论文
[1]基于CCD图像传感器的温度场测量系统的研究[D]. 陈凯迪.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3441748
【文章来源】：锅炉技术. 2020,51(05)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
热辐射原理图
为了实现对锅炉过热器管屏温度的测量,测量装置需要能够适用于恶劣的工业现场环境。在实验现场,测温系统需要承受来自1 000 ℃左右高温烟气的热辐射烘烤以及墙体连接模块的高温传热,因此需要对CCD相机和红外镜头进行冷却处理。此外,在燃烧过程中产生的颗粒物极易污染光学系统,需要增加防尘设计以实现吹灰作用,从而能够保护测温测量系统不受积灰的影响。本文所开发的红外测温系统见图2。为达到保护相机镜头的目的,压缩空气直接用于基板冷却以防止热量通过热传导的方式使测量装置温度过高,经一次过滤和二次过滤装置的压缩空气用于相机镜头和镜筒的冷却,这还可实现镜头前端的吹扫作用,以防止燃烧过程中产生的颗粒物污染镜头,相机镜头系统的冷却装置示意图见图3。二次过滤装置以及温度压力显示和控制器均置于一控制箱中,控制箱可向压力和温度报警装置输出报警信号,并将温度和压力信号送至主控室。红外相机镜头经镜头移动支架固定在基板上,然后安装在炉墙上用于过热器管道温度测量。图3 在线测温系统冷却示意图
图2 红外图像测温系统示意图实际测量中,高温烟气中的二氧化碳和水蒸气等成分对高温壁面红外辐射有较强的吸收作用,会导致采集的红外信号偏离真实值,引起较大测量误差。为了避开烟气中吸收性成分对壁面温度测量的干扰,要求所选择的红外辐射波段在烟气中具有较强的穿透能力,能够有效避开二氧化碳和水蒸气的吸收峰,从而保证接收到的辐射信号的准确性。由于二氧化碳和水蒸气对10 μm波段的红外线具有较低的吸收能力,故选择10 μm作为测量系统的工作波长,进而,再根据此波长来设计镜头尺寸和选择CCD相机型号。实验用的红外镜头型号为ASY-00012,工作距离250 mm,视场区域180 mm×140 mm,CCD尺寸10.88 mm×8.16 mm,焦距15 mm,水平视场角39.9°,竖直视场角30.4°,调焦范围0.1 m～2 m,中心波长10 μm;红外CCD相机型号为MAG62,探测器类型为非制冷焦平面,像素大小640×480,采集帧率为50 Hz,像素尺寸为17 μm,测温范围:100 ℃～1 500 ℃。
【参考文献】：
期刊论文
[1]烟气覆盖表面红外温度测量的实验分析[J]. 钟万里,王伟,林介东,张彪,许传龙. 北京航空航天大学学报. 2017(02)
[2]基于多传感器融合算法的CCD测温系统设计[J]. 薛飞,杨友良,董福涛. 仪表技术与传感器. 2014(08)
[3]非朗伯体红外测温计算研究[J]. 杨桢,张士成,杨立. 光谱学与光谱分析. 2010(08)
[4]红外热像仪精确测温技术[J]. 李云红,孙晓刚,原桂彬. 光学精密工程. 2007(09)
[5]光学测温技术中的物理原理[J]. 彭利军,杨坤涛,章秀华. 红外. 2006(10)
[6]用于高温测量的红外热成像技术[J]. 邓建平,王国林,黄沛然. 流体力学实验与测量. 2001(01)
硕士论文
[1]基于CCD图像传感器的温度场测量系统的研究[D]. 陈凯迪.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3441748
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3441748.html
