СИСТЕМА И СПОСОБ ОЦЕНКИ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПОТОКА ПАРА Российский патент 2016 года по МПК F01K7/16 

[0001] Настоящее изобретение относится в общем к турбомашинам, таким как паровая турбина, и, в частности, к устройству и способу измерения влагосодержания потока пара через турбомашину.

[0002] Измерение качества пара в паровой турбине часто является необходимым для разработки усовершенствованных моделей и способов оценки, проведения тестов, улучшения способов расчета в инструментах для наружной и внутренней обработки, улучшения оценки производительности турбины, улучшения управления турбиной и управления предприятием (например, настройка рабочих характеристик конденсатора, регулировки парового генератора для регенерации тепла (HRSG, heat recovery steam generator) и функционирование газовой турбины) и других соответствующих элементов, которые могут получить преимущество от точного измерения этого параметра. Однако используемые в настоящее время способы измерения качества пара в паровой турбине не обеспечивают точные бесконтактные и/или экономически эффективные средства для измерения качества пара во время нормального функционирования турбины.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] В настоящем описании раскрывается решение, предлагающее устройство и способы бесконтактного измерения качества пара в паровой турбине. В частности, по меньшей мере часть пути потока пара через турбину освещают с использованием по меньшей мере одного лазерного узла и получают множество цифровых изображений освещенной части потока пара, например, через дискретные интервалы времени. Цифровые изображения анализируют для измерения количества рассеянного света в каждом цифровом изображении, и результаты этого анализа каждого цифрового изображения сравнивают для оценки влагосодержания потока пара.

[0004] Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена система для оценки влагосодержания потока пара через паровую турбину, включающая: по меньшей мере один лазерный узел, конфигурированный для освещения по меньшей мере части указанного потока пара; по меньшей мере один датчик изображений, конфигурированный для получения множества цифровых изображений освещенной части потока пара; и вычислительное устройство, функционально соединенное с указанным по меньшей мере одним датчиком изображений, при этом указанное вычислительное устройство конфигурировано для анализа указанного множества цифровых изображений для измерения количества рассеянного света в каждом цифровом изображении и сравнения результатов анализа указанного множества цифровых изображений для оценки влагосодержания потока пара.

[0005] Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен способ оценки влагосодержания потока пара через паровую турбину, включающий освещение по меньшей мере части указанного потока пара с использованием лазерного узла; получение множества цифровых изображений освещенной части потока пара с использованием по меньшей мере одного датчика изображений; анализ указанного множества цифровых изображений для измерения количества рассеянного света в каждом цифровом изображении; и сравнение результатов анализа указанного множества цифровых изображений для оценки влагосодержания потока пара.

[0006] Эти и другие аспекты, преимущества и выраженные явным образом признаки настоящего изобретения будут более очевидны из последующего подробного описания, в котором, при его рассмотрении совместно с приложенными чертежами, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми номерами позиций, раскрываются варианты осуществления настоящего изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0007] Эти и другие признаки настоящего изобретения будут более понятны из нижеследующего подробного описания различных аспектов настоящего изобретения, рассмотренных совместно с сопровождающими чертежами, на которых проиллюстрированы различные варианты осуществления настоящего изобретения, где:

[0008] на фиг.1 показан вид паровой турбины в перспективе с местным разрезом;

[0009] на фиг.2 показан местный вид паровой турбины, включающей систему для оценки влагосодержания потока пара в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, раскрытым в настоящем описании;

[0010] на фиг.3 показан местный вид паровой турбины, включающей систему для оценки влагосодержания потока пара в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения, раскрытым в настоящем описании;

[0011] на фиг.4 показана иллюстративная блок-схема внешних соединений по меньшей мере частично снаружи от паровой турбины, которая соединена с системами, раскрытыми в настоящем описании;

[0012] на фиг.5 показана блок-схема, иллюстрирующая способ оценки влагосодержания потока пара в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, раскрытыми в настоящем описании;

[0013] на фиг.6 показан типичный график зависимости интенсивности от количества пикселов в проанализированном цифровом изображении, полученном в сухом состоянии, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, раскрытыми в настоящем описании; и

[0014] на фиг.7 показан типичный график зависимости интенсивности от количества пикселов в проанализированном цифровом изображении, полученном во влажном состоянии, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, раскрытыми в настоящем описании.

[0015] Необходимо отметить, что чертежи в настоящем описании не обязательно изображены в масштабе. На чертежах проиллюстрированы только типичные аспекты настоящего изобретения, и, следовательно, их не следует считать ограничивающими объем настоящего изобретения. На чертежах одинаковые элементы представлены одинаковыми номерами позиций.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0016] Далее описан по меньшей мере один вариант осуществления настоящего изобретения в отношении его применения в связи с работой турбомашины. Хотя варианты осуществления настоящего изобретения проиллюстрированы в отношении турбомашины в виде паровой турбины, должно быть понятно, что идеи настоящего изобретения в равной степени применимы к другим турбомашинам, включая газовые турбины, но не ограничиваются ими. Кроме того, по меньшей мере один вариант осуществления настоящего изобретения описан далее со ссылкой на номинальный размер и включает набор номинальных размеров. Однако специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что настоящее изобретения также применимо к любой подходящей турбине и/или генератору. Кроме того, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что настоящее изобретение также применимо к различным масштабам номинального размера и/или номинальных размеров.

[0017] На фиг.1 показан вид паровой турбины 10 в перспективе с местным разрезом. Паровая турбина 10 включает ротор 12, который содержит вал 14 и множество отстоящих друг от друга в осевом направлении рабочих колес 18. Множество поворотных лопастей 20 механически соединены с каждым рабочим колесом 18. Более конкретно, лопасти 20 расположены рядами, которые размещены по окружности вокруг каждого рабочего колеса 18. Множество неподвижных лопаток 22 размещены по окружности вокруг вала 14 и расположены в осевом направлении между соседними рядами лопастей 20. Неподвижные лопатки 22 объединены с лопастями 20 с формированием ступени турбины и для задания части пути потока пара через турбину 10.

[0018] При работе пар 24 поступает во входное отверстие 26 турбины 10 и проходит по каналу через неподвижные лопатки 22. Лопатки 22 направляют пар 24 вниз по потоку к лопастям 20. Пар 24 проходит через множество ступеней, прикладывая силу к лопастям 20, что приводит к вращению вала 14. По меньшей мере один конец турбины 10 может быть вытянут в осевом направлении от ротора 12 и может быть прикреплен к нагрузке или машинному оборудованию (не показано), например, к генератору и/или другой турбине, но не ограничивается вышеуказанным. Таким образом, большой блок паровой турбины может фактически включать несколько турбин, которые соединены соосно с одним и тем же валом 14. Такой блок может включать, например, турбину высокого давления, соединенную с турбиной среднего давления, которая соединена с турбиной низкого давления.

[0019] Как показано на фиг.1, турбина 10 может содержать множество ступеней, например пять ступеней, обозначенных на фиг.1 как L0, L1, L2, L3 и L4. Ступень L4 является первой и наименьшей ступенью (в радиальном направлении) из пяти ступеней. Ступень L3 представляет собой вторую ступень и является следующей ступенью в осевом направлении. Ступень L2 является третьей ступенью и показана посередине среди упомянутых пяти ступеней. Ступень L1 является четвертой и предпоследней ступенью. Ступень L0 является последней и наибольшей ступенью (в радиальном направлении). Необходимо понимать, что пять ступеней показаны только в качестве примера, и турбина может включать большее или меньшее количество ступеней.

[0020] До запуска турбины или почти перед ним пар через машину по существу не протекает. Это состояние называется «сухим» или «нерабочим» состоянием. При включении и запуске турбины, когда пар перемещается через паровую турбину 10, может начаться его конденсация и может сформироваться влага (например, вода, пар или смесь воды и пара). Это состояние называется «влажным» или «рабочим» состоянием. Часто желательным является измерение количества влаги в потоке пара в заданный момент времени при работе турбины. Для выполнения измерения предложена система 100 (фиг.2), которая обеспечивает бесконтактный способ точного измерения качества пара в паровой турбине.

[0021] На фиг.2 показана система 100 для оценки влагосодержания потока пара через паровую турбину. В системе 100 используются способы измерения скорости с использованием цифровых изображений частиц с временным разрешением и тот факт, что светорассеивающие свойства пара частично зависят от влагосодержания в паре. Более конкретно, в вариантах осуществления настоящего изобретения, раскрытых в настоящем описании, применяют освещение потока пара с использованием лазера с последующим получением цифровых изображений освещенного потока пара. Для оценки качества влаги в потоке пара могут быть осуществлены анализ и сравнение указанных цифровых изображений. Использование устройства и способов, раскрытых в настоящем описании, обеспечивает анализ влагосодержания потока пара без прерывания естественного пути потока пара, то есть отсутствует добавление чего-либо в поток пара, как в ранее известных способах контроля влагосодержания.

[0022] Система 100 включает по меньшей мере один лазерный узел 102, конфигурированный для освещения по меньшей мере части пути потока пара через паровую турбину. Лазерный узел 102 может включать любые компоненты, которые могут освещать поток пара в турбине, например, волоконно-оптический кабель 103 и узел из цилиндрической и собирающей линз, при этом к волоконно-оптическому кабелю 103 может быть доступ снаружи турбины (например, путем соединения с лазерным источником 108, рассматриваемым в настоящем описании), так что лазерный луч может быть направлен так, чтобы освещать поток пара. Могут быть использованы один или более лазерных узлов 102 и они могут быть размещены так, как требуется для освещения части потока пара, например один лазерный узел 102 может быть размещен на одном конце пути пара, а второй - на другом конце пути пара, чтобы весь путь пара мог быть освещен двумя лазерными узлами. Например, на фиг.2 показано, что один лазерный узел 102 может быть размещен на вращающемся компоненте паровой турбины, в то время как на фиг.3 показано использование двух лазерных узлов 102, один из которых, например, размещают на вращающемся компоненте, а второй лазерный узел 102 размещают на неподвижном компоненте.

[0023] Как показано на фиг.2 и 3, независимо от размещения, лазерный узел 102 конфигурирован для освещения части потока пара через паровую турбину. Например, лазерный узел 102 излучает лазерный луч, который обеспечивает "полосу" лазерного излучения, показанную на фиг.2 и 3 с помощью штриховки IF (illuminated flow, освещенный поток), которая освещает часть потока пара. Этот освещенный поток IF может быть частью потока пара через паровую турбину, который необходимо измерить пользователю.

[0024] Система 100 также включает по меньшей мере один датчик 104 изображений, конфигурированный для получения множества цифровых изображений освещенной части IF потока пара через дискретные интервалы времени. Может быть использовано любое количество изображений, полученных в течение какого-либо периода времени, например, 1000 изображений в секунду, 1000 изображений за 30 секунд, 600 изображений в секунду и т.д. Датчик 104 изображений может представлять собой любой известный в настоящее время датчик или датчик, который будет разработан в будущем, имеющий возможность захвата цифровых изображений. Например, датчик может включать датчик изображений, сформированный по технологии изготовления комплементарной структуры металл-оксид полупроводник (КМОП) (complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS)) (КМОП-датчик), то есть датчик с активными пикселами, или датчик изображений на основе прибора с зарядовой связью (charge-coupled device (CCD)) (ПЗС-датчик). Датчики 104 изображений могут быть размещены в соответствии с требованиями, например, на вращающемся компоненте или неподвижном компоненте паровой турбины, при этом может быть использовано любое количество датчиков 104. Например, как показано на фиг.2, может быть использовано три датчика 104 изображений, каждый из которых размещен на поворотной лопасти. В этом примере датчики 104 изображений размещены почти перпендикулярно лазерному лучу, который освещает освещаемый поток, при этом поле зрения (показанное на фиг.2 пунктирными линиями) каждого датчика 104 изображений находится в освещенном потоке IF. В другом примере, показанном на фиг.3, датчики 104 изображений могут быть размещены по существу параллельно освещенному потоку IF, например, на неподвижном компоненте и/или на вращающемся компоненте.

[0025] Независимо от количества или размещения датчиков 104 изображений, датчики 104 изображений конфигурированы для получения цифровых изображений части освещенного потока. Следовательно, датчики 104 изображений могут быть размещены произвольным образом, но так, чтобы поле зрения датчика изображений находилось в освещенном потоке. Более конкретно, датчики 104 изображений могут быть размещены так, чтобы линзовый узел датчика 104 изображений был точно сфокусирован на требуемом положении в поле освещенного потока.

[0026] Как показано на фиг.2 и 3, система 100 также включает внешние соединения для предоставления лазерного луча и для обработки цифровых изображений, полученных датчиками 104 изображений. На фиг.4 показан пример расположения внешних соединений по меньшей мере частично снаружи от паровой турбины, которая соединена с системой 100. Например, может быть использован блок 106 обработки камеры, функционально соединенный по меньшей мере с одним датчиком 104 изображений. Блок 106 обработки камеры конфигурирован для обработки множества цифровых изображений, полученных датчиками 104 изображений. Дополнительно, по меньшей мере один лазерный источник 108 (например, высокоскоростной лазер) может быть функционально соединен (например, посредством оптического кабеля 103, показанного на фиг.3) по меньшей мере с одним лазерным узлом 102. Лазерный источник 108 и блок 106 обработки камеры могут быть синхронизированы друг с другом для запуска лазера и захвата изображения с использованием блока 110 синхронизации и запуска, например, с использованием байонетного соединителя (ВМС-коннектора) (Bayonet Neill-Concelman). Как очевидно для специалиста в данной области техники, внешние соединения могут также включать контроллер 112 лазера и осциллограф 114, соединенные с лазерным источником 108 и байонетным соединителем 110 для синхронизации времени запуска лазера и получения цифрового изображения.

[0027] По меньшей мере одно вычислительное устройство 116 функционально соединено с датчиками 104 изображений (посредством блока 106 обработки камеры или соединено напрямую) для дальнейшей обработки цифровых изображений, полученных датчиками 104 изображений. Вычислительное устройство 116 также может быть функционально соединено с лазерным узлом 102 (посредством оптического кабеля 103 и лазерного источника 108 / контроллера 112 лазера). Анализ изображений, полученных датчиками 104 изображений, может быть выполнен блоком 106 обработки камеры или вычислительным устройством 116. В любом случае анализ цифровых изображений выполняют для измерения количества рассеянного света в каждом цифровом изображении. Затем проанализированные изображения сравнивают для оценки влагосодержания потока пара, как рассмотрено в настоящем описании.

[0028] Способ оценки влагосодержания потока пара с использованием системы 100 показан на фиг.5. Сначала, как показано на шаге S1, по меньшей мере один лазерный узел используют для освещения по меньшей мере части потока пара через турбину. Затем, как показано на шагах S2 и S3, получают множество цифровых изображений освещенной части потока пара через дискретные интервалы времени с использованием по меньшей мере одного датчика изображений. В одном из вариантов осуществления первое цифровое изображение получают в первый момент времени, когда паровая турбина находится в сухом состоянии, а второе цифровое изображение получают в более поздний второй момент времени, когда паровая турбина находится во влажном состоянии. Однако необходимо понимать, что все множество изображений может быть получено в сухом состоянии или все множество изображений может быть получено во влажном состоянии, или в любой их комбинации. Далее, как показано на шаге S4, цифровые изображения анализируют, например, для определения количества рассеянного света при освещении потока пара лазерным лучом. На шаге S5 сравнивают результаты анализа цифровых изображений для оценки влагосодержания потока пара. В одном из вариантов осуществления второе цифровое изображение, полученное во влажном состоянии, сравнивают с первым цифровым изображением, полученным в сухом состоянии, для оценки влагосодержания потока пара во второй момент времени. В этом случае первое цифровое изображение, полученное при сухом состоянии, используют в качестве калибровочного изображения (то есть, изображения потока с известным влагосодержанием), а все последующие цифровые изображения могут быть сравнены с калибровочным изображением для оценки влагосодержания в последующие моменты времени. В другом варианте осуществления все множество изображений получают во влажном состоянии и вместо сравнения с калибровочным изображением в сухом состоянии каждое изображение из указанного множества изображений сравнивают с другими изображениями для определения того, насколько со временем изменилось влагосодержание.

[0029] Также необходимо понимать, что вместо использования в качестве калибровочного изображения первого изображения, полученного датчиком изображений, калибровочное изображение может быть получено из лабораторных испытаний или других источников. Кроме того, калибровочное изображение может быть мгновенным изображением или может быть усредненным изображением, для которого известно значение влагосодержания (например, изображение при 100% сухости или изображение при 100% влажности или какое-либо изображение в этом промежутке с известным влагосодержанием). Независимо от того, как получено калибровочное или базовое изображение с известным влагосодержанием, может быть выполнено его сравнение с одним мгновенным изображением или изображением, усредненным в течение некоторого периода времени. Сравнения могут быть использованы для изучения и формирования широкого диапазона статистических данных, а также для получения лучшего представления о влагосодержании потока.

[0030] Хотя для упрощения иллюстраций рассмотренный выше способ был описан в связи с получением одного калибровочного цифрового изображения и одного цифрового изображения в более поздний момент времени, необходимо понимать, что может быть получено любое количество изображений. Например, может быть получено множество калибровочных изображений в сухом состоянии, и результаты анализа (например, распределение интенсивности) для каждого цифрового изображения могут быть усреднены для определения усредненного количества рассеянного света в каждом цифровом изображении. Аналогично, может быть получено множество цифровых изображений во влажном состоянии. Например, изображения могут быть получены почти непрерывно или с заданными интервалами. Может быть выполнен анализ множества цифровых изображений во влажном состоянии и результаты анализа (например, распределение интенсивности) для каждого цифрового изображения могут быть усреднены для определения усредненного количества рассеянного света. В этом случае, может быть усреднен набор цифровых изображений, полученных в заданные периоды времени, и может быть выполнено сравнение усредненного изображения с калибровочным изображением для оценки влагосодержания потока пара в течение заданного периода времени.

[0031] Анализ и сравнение цифровых изображений для оценки влагосодержания могут быть выполнены любым способом. В одном из вариантов осуществления проводят анализ каждого цифрового изображения для определения распределения интенсивностей, а затем сравнивают указанные распределения интенсивностей для каждого цифрового изображения. Распределение интенсивности может быть представлено в виде графика зависимости интенсивности от количества пикселов, как показано на фиг 6 и 7. Как известно, датчик цифровых изображений разделен на пикселы, и каждый пиксел по существу соответствует целому числу, представляющему уровень зарегистрированного им света. В зависимости от чувствительности датчиков изображений/пикселов (например, битовой ширины) это число может изменяться в диапазоне от 0 до 2ⁿ, где n представляет собой битовую ширину. Например, для 8-битового пиксела это число обычно составляет от 0 до 255. Следовательно, в зависимости от используемого датчика изображений интенсивность может быть представлена целым числом. Это число может быть показано на графике в зависимости от количества пикселов, и таким образом может быть построен профиль распределения для всего датчика. Область под кривой представляет общее количество света, зарегистрированного датчиком изображений.

[0032] На фиг.6 показано типичное распределение интенсивности для сухого состояния, демонстрирующее относительно пологую кривую (с областью A₀ под кривой), поскольку при меньшем влагосодержании наблюдается в целом меньшее изменение интенсивности по пикселам. В отличие от этого, на фиг.7 показано типичное распределение интенсивности во влажном состоянии, демонстрирующее кривую с относительно высокой кривизной (с областью A₁ под кривой), поскольку при большем влагосодержании наблюдается в целом большее изменение интенсивности по пикселам. Это объясняется тем, что влажный пар преломляет больше света, чем сухой пар, следовательно, если влагосодержание потока пара больше, будет наблюдаться большее преломление света. Поскольку поток пара освещается лазерным лучом, цифровое изображение будет демонстрировать количество лазерного излучения, преломленного влагой, содержащейся в потоке пара.

[0033] Для сравнения количества преломленного света в каждом цифровом изображении могут быть использованы различные алгоритмы. В одном из вариантов осуществления, в котором используется пример, показанный на фиг.6 и 7, может быть применен следующий алгоритм, который использует разность Δ_Area между двумя областями A₀ и A₁ для измерения качества пара Q:

Q=ΔA_rea/A₀=((A₁-А₀)/А₀)×100%

[0034] Необходимо понимать, что этот алгоритм и подход для сравнения никоим образом не являются ограничивающими и что существует ряд способов анализа и сравнения данных изображений. Например, может быть выполнено нормирование интенсивностей и их последующее сравнение, что таким образом обеспечивает формирование «карт влагосодержания» или таблиц, которые могут быть легко считаны для заданного соотношения интенсивности. По существу, после получения данных интенсивности, как рассмотрено в настоящем описании, может быть осуществлено любое количество способов статистического анализа для получения представления о поле потока. Например, путем их усреднения в течение конкретного периода времени, например, 1000 изображений, 100 изображений и т.д., полученных в течение 1 минуты, 5 минут, 2 секунд и т.д. (возможна любая комбинация), может быть определена приблизительная усредненная частота для надлежащего анализа данных. Кроме того, также могут быть сопоставлены части изображения вместо целого изображения.

[0035] Также необходимо понимать, что части турбины, упомянутые в данном описании, приведены только в качестве примеров того, как система 100 может быть размещена и использована в паровой турбине. Например, лопасти, показанные на фиг.2 и 3, могут включать поворотные лопасти (с направлением вращения, показанным на фиг.2 стрелкой R) или могут включать неподвижные сопла. На фиг.2 и 3 для иллюстрации системы 100 показан поток пара через поворотные лопасти, но необходимо понимать, что система 100 может быть использована для оценки влагосодержания в любой точке внутри паровой турбины или около нее. По существу, где бы ни присутствовал поток пара, источник света, например лазер, может быть использован для освещения потока, и могут быть получены цифровые изображения освещенного потока, которые могут быть проанализированы для оценки влагосодержания.

[0036] Вычислительное устройство 116 может включать одно или более вычислительных изделий общего назначения для исполнения программного кода, установленного на них, например, программного кода, конфигурированного для анализа и сравнения цифровых изображения, как было рассмотрено в настоящем описании. Необходимо понимать, что используемый в настоящем описании термин «программный код» означает любой набор инструкций на любом языке, в любом коде или системе обозначений, которые обеспечивают осуществление вычислительным устройством, обладающим возможностью обработки информации, выполнения конкретного действия либо непосредственно, либо после любой комбинации следующих действий: а) преобразования в другой язык, код или систему обозначений; b) воспроизведения в другой материальной форме и/или с) распаковки. В этих пределах программный код может быть реализован в виде любой комбинации программного обеспечения системы и/или прикладного программного обеспечения.

[0037] Кроме того, рассматриваемый в настоящем описании программный код может быть реализован с использованием модуля или набора модулей. Используемый в настоящем описании термин «компонент» означает любую конфигурацию аппаратных средств с программным обеспечением или без него, которые реализуют функциональные возможности, описанные в связи с ними с использованием любого решения, в то время как термин «модуль» означает программный код, который обеспечивает возможность реализации вычислительным устройством 116 действий, описанных в связи с ним с использованием любого решения. При установке в память или запоминающий блок вычислительного устройства 116, которое включает блок обработки, модуль представляет собой существенную часть компонента, который осуществляет действия. Независимо от этого, необходимо понимать, что два или более компонентов, модулей и/или систем могут совместно использовать некоторые/все их соответствующие аппаратные средства и/или программное обеспечение. Также необходимо понимать, что некоторые функциональные возможности, рассмотренные в настоящем описании, могут не быть реализованы, или могут быть включены дополнительные функциональные возможности как часть вычислительного устройства 116.

[0038] Если вычислительное устройство 116 включает множество вычислительных устройств, каждое из них может содержать только часть программы, установленной на нем (например, один или более модулей). Однако необходимо понимать, что вычислительное устройство 116 и программный код, рассмотренные в настоящем описании, являются только примерами различных возможных эквивалентных компьютерных систем, которые могут осуществлять процесс, рассмотренный в настоящем описании. В других вариантах осуществления функциональные возможности, обеспечиваемые вычислительным устройством 116 и программным кодом, рассмотренными в настоящем описании, могут быть по меньшей мере частично реализованы одним или более вычислительными устройствами, которые включают любую комбинацию аппаратных средств общего и/или специального назначения с программным кодом или без него, включая портативное устройство для измерения воздушного зазора между статором и ротором, но не ограничиваются этим. В каждом варианте осуществления аппаратные средства и программный код, если они включены, могут быть созданы с использованием стандартных машиностроительных технологий и методик программирования, соответственно.

[0039] Если вычислительное устройство 116 включает множество вычислительных устройств, они могут взаимодействовать друг с другом посредством линии связи любого типа. Кроме того, при выполнении рассмотренного в настоящем описании процесса вычислительное устройство 116 может взаимодействовать с одним или более другими компьютерными системами с использованием линии связи любого типа. Так или иначе, линия связи может включать любую комбинацию проводных и/или беспроводных линий различных типов, любую комбинацию сетей одного или более типов и/или использовать любую комбинацию технологий и протоколов передачи различных типов.

[0040] Как было ранее упомянуто и рассмотрено в настоящем описании, устройство и способы, раскрытые в настоящем описании, производят технический эффект, заключающийся в обеспечении оценки влагосодержания потока пара. Применяя лазерный узел 102 для освещения пути потока пара в паровой турбине, получают цифровые изображения с использованием по меньшей мере одного датчика 104 изображений. Затем цифровые изображения сравнивают для оценки влагосодержания потока пара в заданные моменты времени.

[0041] Используемая в настоящем описании терминология предназначена только для описания конкретных вариантов осуществления, а не для ограничения настоящего изобретения. Используемые в настоящем описании формы единственного числа подразумевают также включение форм множественного числа, пока в контексте не будет явным образом указано обратное. Также необходимо понимать, что термины «включает» или «включающий» при использовании в настоящем описании определяют наличие указанных признаков, целых чисел, шагов, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают наличие или добавление одного или более других признаков, целых чисел, шагов, операций, элементов, компонентов и/или их групп. Также необходимо понимать, что термины «передний» и «задний» не предназначены для ограничения и являются взаимозаменяемыми, где это применимо.

[0042] В данном описании использованы примеры для раскрытия настоящего изобретения, включая предпочтительный вариант его осуществления, и для предоставления специалисту в данной области техники возможности реализовать на практике настоящее изобретение, включая создание и использование любых устройств или систем и выполнение любых включенных в него способов. Настоящее изобретение ограничено формулой изобретения и может включать другие примеры, которые очевидны специалистам в данной области. Эти другие примеры не выходят за рамки формулы изобретения, если они имеют структурные элементы, которые не отличаются от буквального языка формулы изобретения, или если они включают эквивалентные структурные элементы с несущественными отличиями от буквального языка формулы изобретения.

Изобретение относится к энергетике. Предложены устройство и способ оценки влагосодержания потока пара, проходящего через паровую турбину. По меньшей мере часть потока пара освещают с использованием по меньшей мере одного лазерного узла и получают множество цифровых изображений освещенной части потока пара. Осуществляют анализ цифровых изображений для измерения количества рассеянного света в каждом цифровом изображении и сравнение результатов анализа каждого цифрового изображения для оценки влагосодержания потока пара. Изобретение позволяет повысить точность оценки влагосодержания потока пара. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Система для оценки влагосодержания потока пара, проходящего через паровую турбину, включающая:
по меньшей мере один лазерный узел, конфигурированный для освещения по меньшей мере части указанного потока пара;
по меньшей мере один датчик изображений, конфигурированный для получения множества цифровых изображений освещенной части потока пара; и
вычислительное устройство, функционально соединенное с указанным по меньшей мере одним датчиком изображений, при этом указанное вычислительное устройство конфигурировано для:
анализа указанного множества цифровых изображений для измерения количества рассеянного света в каждом цифровом изображении; и
сравнения результатов анализа указанного множества цифровых изображений для оценки влагосодержания потока пара.

2. Система по п.1, в которой указанный по меньшей мере один лазерный узел включает волоконно-оптический кабель и линзовый узел.

3. Система по п.1, в которой указанный по меньшей мере один датчик изображений включает датчик на комплементарной структуре металл-оксид-полупроводник (КМОП) или датчик изображений на основе прибора с зарядовой связью (ПЗС).

4. Система по п.1, в которой первое цифровое изображение получают в первый момент времени, когда паровая турбина находится в сухом состоянии, а второе цифровое изображения получают в более поздний второй момент времени и указанное второе изображение сравнивают с указанным первым цифровым изображением для оценки влагосодержания потока пара во второй момент времени.

5. Система по п.1, в которой указанный по меньшей мере один датчик изображений размещен на вращающемся или неподвижном компоненте паровой турбины.

6. Система по п.1, в которой указанный анализ включает анализ набора цифровых изображений, полученных в течение периода времени, и усреднение результатов анализа каждого цифрового изображения совместно с определением усредненного количества рассеянного света; при этом указанное сравнение включает сравнение усредненных результатов анализа каждого цифрового изображения для оценки влагосодержания потока пара в течение указанного периода времени.

7. Система по п.1, в которой указанный анализ включает анализ каждого цифрового изображения для определения распределения интенсивностей, а указанное сравнение включает сравнение распределений интенсивностей для каждого цифрового изображения.

8. Способ оценки влагосодержания потока пара, проходящего через паровую турбину, включающий:
освещение по меньшей мере части указанного потока пара с использованием лазерного узла;
получение множества цифровых изображений освещенной части потока пара с использованием по меньшей мере одного датчика изображений;
анализ указанного множества цифровых изображений для измерения количества рассеянного света в каждом цифровом изображении; и
сравнение результатов анализа указанного множества цифровых изображений для оценки влагосодержания потока пара.

9. Способ по п.8, в котором указанный по меньшей мере один лазерный узел включает волоконно-оптический кабель и линзовый узел.

10. Способ по п.8, в котором указанный по меньшей мере один датчик изображений включает датчик на комплементарной структуре металл-оксид-полупроводник (КМОП) или датчик изображений на основе прибора с зарядовой связью (ПЗС).

11. Способ по п.8, в котором первое цифровое изображение получают в первый момент времени, когда паровая турбина находится в сухом состоянии, а второе цифровое изображение получают в более поздний второй момент времени и указанное второе изображение сравнивают с указанным первым цифровым изображением для оценки влагосодержания потока пара во второй момент времени.

12. Способ по п.8, в котором указанный по меньшей мере один датчик изображений размещают на вращающемся компоненте или неподвижном компоненте паровой турбины.

13. Способ по п.8, в котором указанный анализ включает анализ набора цифровых изображений, полученных в течение периода времени, и усреднение результатов анализа каждого цифрового изображения совместно с определением усредненного количества рассеянного света; при этом указанное сравнение включает сравнение усредненных результатов анализа каждого цифрового изображения для оценки влагосодержания потока пара в течение указанного периода времени.

14. Способ по п.8, в котором указанный анализ включает анализ каждого цифрового изображения для определения распределения интенсивностей, а указанное сравнение включает сравнение распределений интенсивностей для каждого цифрового изображения.