本實用新型涉及燃煤鍋爐智能吹灰技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種智能吹灰裝置。

背景技術(shù)：

燃煤鍋爐運行過程中，其受熱面的積灰和結(jié)渣是個長期存在的問題。由于灰渣的熱阻很大，鍋爐受熱面上的積灰和結(jié)渣不僅會降低其受熱面熱效率，而且會引起受熱面表面溫度過高，導(dǎo)致受熱面金屬超溫和高溫腐蝕，甚至爐管爆漏。另一方面，受熱面效率降低會增加機組煤耗，使?fàn)t膛出口以及最終的爐鍋排煙溫度升高，導(dǎo)致鍋爐整體效率下降。此外，較大的渣塊墜落還會引發(fā)鍋爐安全問題。因此，嚴(yán)重的積灰和結(jié)渣對于鍋爐的正常運行非常不利。

而對燃煤鍋爐受熱面進(jìn)行吹灰是解決上述問題的重要手段，其作用是清除受熱面的結(jié)渣和積灰，維持受熱面的清潔，以保證電站鍋爐安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行。因此，鍋爐吹灰器是當(dāng)前所有電站鍋爐必須匹配的一種輔助設(shè)備。而傳統(tǒng)的吹灰裝置由于無法對積灰結(jié)渣進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測，只能采用定時、定量的吹掃方式，這種方式盲目性大、造成的損耗很大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種智能吹灰裝置，通過在鍋爐受熱面周圍設(shè)有若干吹灰器，使每一吹灰器朝向的受熱面的區(qū)域均不相同，并結(jié)合圖像獲取單元和圖像處理單元實現(xiàn)對鍋爐整體受熱面上的灰渣的實時監(jiān)測、實現(xiàn)局部受熱面按需吹灰，優(yōu)化吹灰時長和降低吹灰能耗，同時提高鍋爐整體熱效率。

為解決上述問題，本實用新型提供了一種智能吹灰裝置，包括圖像獲取單元、圖像處理單元、吹灰執(zhí)行單元和吹灰控制單元；

所述圖像獲取單元設(shè)置于需要被監(jiān)測的鍋爐受熱面的外側(cè)，用于獲取需要被監(jiān)測的鍋爐受熱面的二維圖像，并發(fā)送至圖像處理器；

所述圖像處理單元與所述圖像獲取單元電連接，其對從圖像獲取單元接收到的二維圖像處理得到三維圖像信息，并發(fā)送至吹灰控制單元；

所述吹灰執(zhí)行單元包括若干吹灰器，所述若干吹灰器設(shè)置于所述需要被監(jiān)測的鍋爐受熱面周圍；

所述吹灰控制單元分別與圖像處理單元和吹灰執(zhí)行單元電連接，其根據(jù)三維圖像信息處理得到相應(yīng)的控制指令，并通過控制指令分別控制若干吹灰器的工作狀態(tài)。

通過上述技術(shù)方案，本實用新型通過在需要被監(jiān)測的鍋爐受熱面周圍設(shè)有若干吹灰器，使每一吹灰器分別對應(yīng)受熱面的某一區(qū)域，并結(jié)合圖像獲取單元和圖像處理單元實現(xiàn)對鍋爐整體受熱面上的灰渣的實時監(jiān)測，實現(xiàn)吹灰控制單元能夠控制局部吹灰器向局部受熱面按需 吹灰，優(yōu)化吹灰時長和降低吹灰能耗，同時提高鍋爐整體熱效率。

作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述若干吹灰器所朝向的鍋爐受熱面區(qū)域各不相同；所述吹灰控制單元根據(jù)每一吹灰器所朝向的受熱面區(qū)域的三維圖像信息分別處理得到控制每一吹灰器的控制指令，并通過每一吹灰器的控制指令分別控制每一吹灰器的工作狀態(tài)。通過此處設(shè)置，進(jìn)一步實現(xiàn)每一吹灰器朝向的鍋爐受熱面的區(qū)域均不相同，也可從另一角度理解，即根據(jù)吹灰器的位置分布及其對應(yīng)的受熱面區(qū)域?qū)⑹軣崦鎰澐譃榕c若干吹灰器一一對應(yīng)的若干吹灰區(qū)域。

進(jìn)一步，所述圖像處理單元包括三維重建處理器；所述三維重建處理器的輸入端與所述圖像獲取單元電連接，其輸出端與吹灰控制單元電連接。

進(jìn)一步，所述吹灰控制單元包括模糊控制器；所述模糊控制器輸入端與所述三維重建處理器輸出端電連接，并根據(jù)三維重建處理器輸入的三維圖像信息處理分別得到用于控制每一吹灰器的工作狀態(tài)的控制指令。

進(jìn)一步，所述圖像獲取單元包括與所述三維重建處理器電連接的兩攝像機，所述兩攝像機分別設(shè)置于需要被監(jiān)測的鍋爐受熱面的相對兩側(cè)，且其攝像頭設(shè)置于同一水平面和同一直線上。此處通過兩攝像機設(shè)置于需要被監(jiān)測的鍋爐受熱面相對兩側(cè)，并且其攝像頭設(shè)置于同一水平面和同一直線上，實現(xiàn)了對鍋爐受熱面的同一片區(qū)域的不同角度拍攝，由此能夠得到更加準(zhǔn)確和全面的二維圖像。

作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述圖像獲取單元還包括第一攝像氣路保護(hù)部分；所述第一攝像保護(hù)氣路部分包括至少一第一吹風(fēng)機，所述第一吹風(fēng)機設(shè)置于兩攝像機的同一側(cè)，且其吹出口與所述兩攝像機的攝像頭位于同一水平高度上。由此實現(xiàn)在兩攝像機的鏡頭前端形成具有一定壓力的風(fēng)簾，有利于防止鍋爐內(nèi)正壓時火焰的噴出，并防止飛灰玷污光學(xué)鏡頭，也能有效地對攝像機進(jìn)行冷卻。

作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述圖像獲取單元還包括第二攝像保護(hù)氣路部分；所述第二攝像保護(hù)氣路部分包括至少兩第二吹風(fēng)機，所述兩第二吹風(fēng)機分別與所述兩攝像機相鄰設(shè)置并分別朝向所述兩攝像機的鏡頭側(cè)面，且其吹出口分別與所述兩攝像機的攝像頭位于同一水平高度上。由此實現(xiàn)對兩攝像機及兩攝像機的鏡頭直接施加冷風(fēng)，有利于進(jìn)一步對攝像機進(jìn)行冷卻，達(dá)到更好的冷卻效果。

作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述圖像處理單元還包括存儲器和顯示器；所述三維重建處理器輸出端與存儲器和顯示器電連接。通過此處設(shè)置，方便了對鍋爐受熱面灰渣的積結(jié)狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測、查看和了解。

通過上述技術(shù)方案，本實用新型達(dá)到了以下有益的技術(shù)效果：

1)實現(xiàn)了對鍋爐積灰結(jié)渣的整體和直接的監(jiān)測，并依據(jù)三維重建，實現(xiàn)在線監(jiān)測受熱面的清潔度和積灰結(jié)渣的具體部位；

2)以模糊控制器的模糊控制處理決定是否需要吹灰及調(diào)動哪些吹灰器，解決了現(xiàn)有吹灰技術(shù)中的定時定量、受熱面整體吹灰的方法所帶來的過度吹灰的問題；

3)通過攝像機實現(xiàn)對受熱面的積灰結(jié)渣過程、及受熱面的被吹灰過程的全程監(jiān)測，根據(jù)吹灰前后受熱面的清潔狀況，評判吹灰的效果。且通過模糊控制器的自適應(yīng)學(xué)習(xí)改變或設(shè)定模糊值范圍，有利于優(yōu)化了吹灰時長，使吹灰效果達(dá)到最佳，進(jìn)一步解決現(xiàn)有技術(shù)中對受熱面的過度吹灰和欠吹灰等問題。

為了更好地理解和實施，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實用新型。

附圖說明

圖1是本實用新型智能吹灰裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型智能吹灰裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本實用新型智能吹灰裝置與鍋爐受熱面的位置關(guān)系結(jié)構(gòu)圖；

圖4是圖1中的智能吹灰裝置進(jìn)一步優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4中的智能吹灰裝置進(jìn)一步優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實用新型智能吹灰裝置的具體結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

請同時參閱圖1～3，本實用新型智能吹灰裝置包括圖像獲取單元1、圖像處理單元2、吹灰執(zhí)行單元3和吹灰控制單元4。所述圖像獲取單元1設(shè)置于需要被監(jiān)測的鍋爐受熱面A的外側(cè)，用于獲取需要被監(jiān)測的鍋爐受熱面A的二維圖像，并發(fā)送至圖像處理器。所述圖像處理單元2與所述圖像獲取單元1電連接，其對從圖像獲取單元1接收到的二維圖像處理得到三維圖像信息，并發(fā)送至吹灰控制單元4。所述吹灰執(zhí)行單元3包括若干吹灰器31，所述若干吹灰器31設(shè)置于所述需要被監(jiān)測的鍋爐受熱面A周圍。所述吹灰控制單元4分別與圖像處理單元2和吹灰執(zhí)行單元3電連接，其根據(jù)三維圖像信息處理得到相應(yīng)的控制指令，并通過控制指令分別控制若干吹灰器31的工作狀態(tài)。

為保證每一吹灰器朝向的鍋爐受熱面A的區(qū)域均不相同，使鍋爐受熱面A能夠劃分為與若干吹灰器31一一對應(yīng)的若干吹灰區(qū)域，作為一種更優(yōu)的技術(shù)方案，所述若干吹灰器31所朝向的鍋爐受熱面A區(qū)域各不相同；并且，所述吹灰控制單元4根據(jù)每一吹灰器所朝向的受熱面區(qū)域的三維圖像信息分別處理得到控制每一吹灰器的控制指令，并通過每一吹灰器的控制指令分別控制每一吹灰器的工作狀態(tài)。

在本實施例中，所述圖像獲取單元1包括兩攝像機(11和12)，所述兩攝像機(11和12) 分別設(shè)置于需要被監(jiān)測的鍋爐受熱面A的相對兩側(cè)，且其攝像頭設(shè)置于同一水平面和同一直線上，實現(xiàn)對鍋爐受熱面A的同一片區(qū)域的不同角度拍攝。

請同時參閱圖4，為在兩攝像機(11和12)的鏡頭前端形成具有一定壓力的風(fēng)簾，以防止鍋爐內(nèi)正壓時火焰的噴出和防止飛灰玷污光學(xué)鏡頭，并有效地對攝像機進(jìn)行冷卻，作為一種更優(yōu)的技術(shù)方案，所述圖像獲取單元1還包括第一攝像保護(hù)氣路部分，所述第一攝像保護(hù)氣路部分包括至少一第一吹風(fēng)機。在本實施例中，所述第一攝像保護(hù)氣路部分包括一第一吹風(fēng)機13，所述第一吹風(fēng)機13設(shè)置于兩攝像機(11和12)的同一側(cè)，且其吹出口與所述兩攝像機(11和12)的攝像頭位于同一水平高度上，由此實現(xiàn)在兩攝像機(11和12)的鏡頭前端形成具有一定壓力的風(fēng)簾。

請同時參閱圖5，為對兩攝像機(11和12)及兩攝像機(11和12)的鏡頭直接施加冷風(fēng)，以進(jìn)一步對攝像機進(jìn)行冷卻，達(dá)到更好的冷卻效果，作為一種更優(yōu)的技術(shù)方案，所述圖像獲取單元1還包括第二攝像保護(hù)氣路部分，所述第二攝像保護(hù)氣路部分包括至少兩第二吹風(fēng)機。在本實施例中，所述第二攝像保護(hù)氣路部分包括兩第二吹風(fēng)機(14和15)，所述兩第二吹風(fēng)機(14和15)分別與所述兩攝像機(11和12)相鄰設(shè)置并分別朝向所述兩攝像機(11和12)的鏡頭側(cè)面，且其吹出口分別與所述兩攝像機(11和12)的攝像頭位于同一水平高度上。

請參閱圖6，具體地，所述圖像處理單元2包括三維重建處理器21；所述三維重建處理器21的輸入端與所述圖像獲取單元1中的兩攝像機(11和12)電連接，其輸出端與吹灰控制單元4電連接。在本實施例中，所述三維重建處理器21通過無線接收裝置接收由兩攝像機發(fā)送的二維圖像。

請繼續(xù)參閱圖6，為方便對鍋爐受熱面A灰渣的積結(jié)狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測、查看和了解，作為一種更優(yōu)的技術(shù)方案，所述圖像處理單元2還包括存儲器22和顯示器23；所述三維重建處理器21輸出端與存儲器22和顯示器23電連接。

請繼續(xù)參閱圖6，具體地，所述吹灰控制單元4包括模糊控制器41；所述模糊控制器41輸入端與所述三維重建處理器21輸出端電連接，并根據(jù)三維重建處理器21輸入的三維圖像信息處理分別得到用于控制每一吹灰器的工作狀態(tài)的控制指令。

在本實施例中，所述圖像處理單元和所述吹灰控制單元集成于同一計算機中。

以下，簡述一下本實用新型的工作過程：

首先，根據(jù)上述技術(shù)方案在需要被監(jiān)測和吹灰的鍋爐受熱面A處安裝好本實用新型的圖像獲取單元1和吹灰執(zhí)行單元3，其中，最好保證安裝好后的吹灰執(zhí)行單元3中的若干吹灰器31在鍋爐受熱面A周圍均勻并間隔設(shè)置，且每一吹灰器所朝向的鍋爐受熱面A的區(qū)域互 不相同。然后，啟動本實用新型的智能吹灰裝置，則圖像獲取單元1中的兩攝像機(11和12)分別從不同角度拍攝得到鍋爐受熱面A的二維圖像，并發(fā)送至所述圖像處理單元2中的三維重建處理器21。所述三維重建處理器21對輸入的不同角度的二維圖像進(jìn)行三維重建，得到鍋爐受熱面A的三維圖像信息，如灰渣圖像的三維輪廓模型和灰渣層厚度，并于所述顯示器23中顯示和保存于所述存儲器22內(nèi)。隨后，所述存儲器22將所述三維輪廓模型和灰渣層厚度信息傳輸至吹灰控制單元4中的模糊控制器41，由模糊控制器41根據(jù)若干吹灰器31對鍋爐受熱面A劃分形成與所述若干吹灰器31一一對應(yīng)的若干吹灰區(qū)域，再根據(jù)若干吹灰區(qū)域?qū)崿F(xiàn)對灰渣三維輪廓模型進(jìn)行相應(yīng)的區(qū)域劃分，得到與若干吹灰區(qū)域一一對應(yīng)的若干區(qū)域的灰渣三維輪廓模型及灰渣厚度。并且，模糊控制器41繼續(xù)對每一區(qū)域的灰渣三維輪廓模型及灰渣厚度進(jìn)行模糊化處理，得到每一吹灰區(qū)域?qū)?yīng)的模糊值。然后，模糊控制器41根據(jù)每一吹灰區(qū)域的模糊值所在的模糊值范圍(在本實施例中，所述模糊值范圍時由模糊控制器41經(jīng)過多次學(xué)習(xí)，也可以理解為經(jīng)過多次結(jié)合實際情況計算和統(tǒng)計后所確定的模糊值范圍)和吹灰器與吹灰區(qū)域之間的對應(yīng)關(guān)系將相應(yīng)的控制指令發(fā)送至對應(yīng)的吹灰器，分別控制與每一吹灰區(qū)域?qū)?yīng)的每一吹灰器的工作狀態(tài)，具體的工作狀態(tài)為：

為便于理解，設(shè)模糊控制器41設(shè)定有四個模糊值范圍，分別為用于表示受熱面很干凈的第一模糊值范圍、用于表示受熱面干凈的第二模糊值范圍、用于表示受熱面一般干凈的第三模糊值范圍、及用于表示受熱面不干凈的第四模糊值范圍，則根據(jù)計算得到的每一吹灰區(qū)域的模糊值對與其對應(yīng)的吹灰器的控制如下：

(1)當(dāng)計算得到某些吹灰區(qū)域的的模糊值屬于第四模糊值范圍時，模糊控制器41得到執(zhí)行吹灰操作的控制指令，并將控制指令發(fā)送至該模糊值屬于第四模糊值范圍的吹灰區(qū)域?qū)?yīng)的吹灰器；此時，只有接收到執(zhí)行吹灰操作的控制指令的吹灰器才會對與其對應(yīng)的鍋爐受熱面A中的吹灰區(qū)域開始吹灰操作；

(2)當(dāng)計算得到某些吹灰區(qū)域的模糊值屬于第三模糊值范圍時，模糊控制器41得到維持吹灰操作的控制指令，并將控制指令發(fā)送至該模糊值屬于第三模糊值范圍的吹灰區(qū)域?qū)?yīng)的吹灰器；此時，只有接收到維持吹灰操作的控制指令的吹灰器才會對與其對應(yīng)的受熱面中的吹灰區(qū)域維持吹灰操作；

(3)當(dāng)計算得到的模糊值屬于第一模糊值范圍或第二模糊值范圍時，模糊控制器41得到停止吹灰或維持不吹灰操作的控制指令，并將控制指令發(fā)送至該模糊值屬于第一或第二模糊值范圍的吹灰區(qū)域?qū)?yīng)的吹灰器。此時，只有接收到停止吹灰或維持不吹灰操作的控制指令的吹灰器才會對與其對應(yīng)的受熱面中的吹灰區(qū)域停止吹灰或維持不吹灰操作。

由此本實用新型智能吹灰器實現(xiàn)對鍋爐受熱面A的合理吹灰，實現(xiàn)鍋爐整體受熱面實時 在線監(jiān)測、局部受熱面按需吹灰、吹灰時長優(yōu)化的智能吹灰，降低吹灰損耗并提高鍋爐整體熱效率。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型智能吹灰裝置通過在需要被監(jiān)測的鍋爐受熱面周圍設(shè)有若干吹灰器，使每一吹灰器分別對應(yīng)受熱面的某一區(qū)域，并結(jié)合圖像獲取單元和圖像處理單元實現(xiàn)對鍋爐整體受熱面上的灰渣的實時監(jiān)測，實現(xiàn)吹灰控制單元能夠控制局部吹灰器向局部受熱面按需吹灰，優(yōu)化吹灰時長和降低吹灰能耗，避免過度吹灰和欠吹灰問題的發(fā)生，同時提高鍋爐整體熱效率。

本實用新型并不局限于上述實施方式，如果對本實用新型的各種改動或變形不脫離本實用新型的精神和范圍，倘若這些改動和變形屬于本實用新型的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變形。