使用FLIR紅外熱像儀實現(xiàn)對空冷島的實時遠程監(jiān)控

　　北方地區(qū)由于干旱少水，發(fā)電機組的選擇在發(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)可實時了解空冷系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對于及時發(fā)現(xiàn)、處理、預防重大事故的發(fā)生可以起到非常關(guān)鍵而有效的作用，給平時養(yǎng)護工作帶來了極大便利。

　　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。

　　空冷系統(tǒng)是大型火電廠的核心設(shè)備，也是較為復雜的換熱系統(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程檢測出來，給平時養(yǎng)護工作帶來極大便利，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)。

　　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面壁面（圖一），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)，由四臺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。四臺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。

空冷散熱器翅片管束

圖一：四臺紅外成像儀FLIR A310安裝在空冷島翹片管束背風面壁面

　　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FLIR A310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)進行傳輸。

　　“FLIR A310采用美國最先進的Indigo探測器，溫度靈敏度可達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)生死機停機故障，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、半導體致冷單元、專用遠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，無機械運動、無磨損、運行可靠、維護方便。

　　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)交換機之間使用光纖通訊。交換機與服務(wù)器安裝在區(qū)域監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)機柜中。系統(tǒng)可以在監(jiān)控中心內(nèi)通過計算機軟件系統(tǒng)完成紅外圖像采集與分析，同時可以完成遠程控制功能，還可以經(jīng)過電廠內(nèi)部局域網(wǎng)與遠程監(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)（圖二）。

圖二：四臺FLIR A310紅外熱成像儀安裝系統(tǒng)構(gòu)架

　　強大的內(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)。可通過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，及時報警的強大功能。

　　這套在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無人遠程紅外熱像監(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)客戶的特定需求進行功能定制（圖三），具有遠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，從而防止停機并增強工人工作環(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。當裝有FLIR A310的支架運動到某一區(qū)域時，F(xiàn)LIR A310對該區(qū)域內(nèi)所有翹片管束進行識別，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確的看出所有被監(jiān)測設(shè)備的運行情況，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、更準確的預警手段，大大提高了工作效率和降低了對人的依賴性。

　　因此，F(xiàn)LIR A310具有重點區(qū)域分析功能，可以對熱像圖進行區(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，如圖四所示：

圖四：FLIR A310具有重點區(qū)域分析功能

　　巡航和報警功能

　　“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軸方向往復運動，當運動到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)備運行故障診斷的一個參考依據(jù)。可以根據(jù)客戶的要求以及現(xiàn)場實際運行情況，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)備運行、維護和管理的要求。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)試運行至今未出現(xiàn)任何故障，其低故障率給用戶維護帶來了極大的便利。