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1、摘 要蒸汽锅炉的汽包水位是发电厂的最重要的工艺控制指标。为了保证水位监测系统的性，在一个汽包设备上，安装有多套以不同原理工作的水位监测仪表，包括通过平衡容器的差压变送器水位测量装置、电接点水位报警装置、磁翻板水位计和玻璃板水位计。其中只有玻璃板水位计显示的水位是可以直接观察的，但是这种水位计不能产生电传信号，以往是由人工爬上锅炉顶平台的汽包处直接观察记录。 近年来，采用了电视摄像传输的方式来对玻璃板水位计进行摄像和视频传输。但这个系统的信号无法进入锅炉监控信息系统。本设计采用先进的视频采集分析软件，对采集的图象进行数字化，变成标准的电厂监控信号，可以提供给人工观察和进入计算机监控系统、DCS系
2、统。关键词：蒸汽锅炉,汽包水位视频监控,分析软件,数字兼容AbstractSteam boiler drum water level is the most important power plant process control index. In order to guarantee the water level monitoring system, in a drum device, provided with a plurality of sleeves with different working principle of water level monitoring instr
3、ument, including through equilibrium container water level measuring device, a differential pressure transmitter electric contact water level alarm device, a magnetic flap level meter and glass plate water level meter. Only one glass plate water level meter level can be directly observed, but the wa
4、ter level gauge can not produce a teletype signal, formerly is by artificial climbing the top platform of boiler drum direct observation records. In recent years, the television camera transmission mode on the glass plate water level gauge for image and video transmission. But this system signal can
5、 not enter the boiler monitoring information system. This design uses the advanced video acquisition and analysis software, and the collection of image digitalization, became standard power plant monitoring signal, can be provided to the artificial observation and computer monitoring system, DCS sys
6、tem.Key words: steam drum water level of boiler, video monitoring, analysis software, digital compatible目 录1绪论11.1课题背景11.2 汽包的概念与作用21.2.1汽包的概念21.2.2汽包的作用31.3本文主要研究内容及研究意义31.4本文结构42设计原理52.1引言52.2汽包水位自动识别的设计原理52.3详细设计步骤62.3.1 提出总体设计方案63图像边缘检测的分类及算法研究83.1图像边缘检测的分类83.1.1经典算子83.1.2最优算子93.1.3多尺度方法93.1.4自适
7、应平滑滤波方法103.1.5其他方法103.2边缘检测的步骤103.2.1 边缘检测的“两难”问题113.2.2边缘分类及性能分析114图像处理数字化部署及方案144.1输入待处理的原始图像:144.2图像的灰度化144.3边缘检测164.3.1对得到图像开始操作进行滤波17432对二值图像进行区域提取，并计算区域特征参数174.3.3对水平投影进行峰谷分析184.4去水平（上下）边框,获取字符高度194.4.1计算计算获取的字符图像与样本库进行匹配，自动识别出字符代码205应用软件介绍215.1 LabVIEW简介215.2系统组成简介215.3软件设计与实现225.3.1 模块化设计22结
8、论24参考文献251绪论1.1课题背景在火力发电厂中锅炉，汽轮机，发电机是三大能量转换设备。其中锅炉是火炉的作用是使燃料在炉内燃烧放力发电厂三大主机中最基本的能量转换设备。锅热，并将锅内工质由水加热成具有足够数量和一定质量的过热蒸汽，供汽轮机使用。在锅炉中实现煤的化学能转换成蒸汽的热能时，进行四个相互关联的工作过程，即煤粉制备过程，燃烧过程，通风过程和过热蒸汽的生产过程。由此我们可将电厂锅炉划分为这样几个系统：制粉和燃烧系统，烟风系统，汽水系统。下面我们进一步研究和讨论汽水系统。汽水系统的任务是通过各换热设备将高温火焰和烟气的热量传递给锅炉内的工质。汽水过程是由送入的给水到送出的过热蒸汽，中间
9、要经过一系列加热过程。首先把给水加热到饱和温度，其次是饱和水的蒸发（相变），最后是饱和蒸汽的过热。给水经省煤气加热后进入汽包锅炉的汽包。经下降管引入水冷壁下联箱再分配给各水冷壁管。水在水冷壁中继续吸收炉内高温烟气的辐射热达到饱和状态，并使部分水蒸发变成饱和蒸汽。汽水混合物向上流动，并进入汽包。在汽包中通过汽水分离装置进行汽水分离，分离出来的饱和蒸汽进入过热器吸热变成过热蒸汽然后到汽轮机做功。而分离出来的饱和水与给水混合后再流入下降管继续循环。图1-1汽水分离图1汽包；2水冷壁；3集中下降管；4屏式过热器；5顶棚过热器；6高温对流过热器；7低温对流过热器；8省煤器；9空气预热器1.2 汽包的概念
10、与作用1.2.1汽包的概念汽水系统中最重要的设备是汽包。汽包是由钢板制成的长圆筒形容器，它由筒身和封头组成。筒身是由钢板卷制焊接而成；封头由钢板模压制成，焊接与筒身。在封头留有椭圆形或圆形人孔门，一备安装和检修时工作人员进出。在汽包上开有很多管孔，并焊上称作管座的短管，通过对焊，可分别连接给水管、下降管、汽水混合物引入管、蒸汽引出管以及连续排污管、给水再循环管、加药管和事故放水管等。还有一些连接仪表和自动装置的管座。为了保证汽包能自由膨胀，现代锅炉的汽包都用悬吊在炉顶大梁上。汽包横置与炉顶外部，不受火焰和烟气的直接加热，并具有良好的保温。汽包的尺寸和材料与锅炉的容量、参数及内部装置的形式等因素
11、有关。汽包的长度应适合锅炉的容量、宽度和连接管子的要求；汽包的内径由锅炉的容量、汽水分离装置的要求来决定。汽包的壁厚由锅炉的压力、汽包的直径与结构以及钢材的强度来决定。锅炉压力越高及汽包的直径越大，汽包壁越厚。但汽包壁太厚，使得制造困难、且变工况运行时还会产生较大的热应力。为了限制汽包的壁厚，一方面高压以上锅炉的汽包内径一般不超过1600-1800毫米。相应壁厚为80-150毫米，另一方面使用强度较高的低合金钢。另外，汽包内部采用合理的结构布置，可减少锅炉启停和变工况运行时汽包产生的热应力，汽包壁厚可相应减小。锅炉型号汽包内径（mm）汽包壁厚（mm）汽包长度（mm）汽包钢材牌号HG-220/1
12、001600901270022gHG-410/1001800971000022gSG-400/1401600751188615MnMoVNiDG-670/1401800902000018MnMoNbDG-1000/170177814522250BHW35表1-2大型锅炉的汽包尺寸和钢材牌号1.2.2汽包的作用汽包在汽包锅炉中具有很重要的作用，其主要作用是： 连接受热面管子与管道1 H w- t- s6 H5 S如图所示，水冷壁、下降管、分别连接于汽包，形成了自然循环回路；省煤器出口与汽包连接；汽包出口与过热器连接。汽包成为水冷壁、省煤器及过热器的连接中心。此外，还有一些辅助管道与汽包连接，如给
13、水管、事故放水管、加药管、排污管和蒸汽净化等装置。 ?5 # Q0 H! _ : w f 增加锅炉的蓄热量: a7 S+ j: j& S 汽包、下降管、水冷壁、联箱等金属和锅内储存的炉水在一定的温度下具有的热量称为锅炉的蓄热量。当锅炉输出的热量大于输出的热量时，锅炉就自发释放部分蓄热量补充输入热量的不足，以快速适应外界负荷的需要；反之，当锅炉增加蓄热量时就吸收部分多余的的输入热量。锅炉的蓄热量的变化的靠锅炉汽压的变化来实现的。蓄热能力大的锅炉具有较好的负荷调节特性。2 n $ O3 V! ) V p B+ / 汽水分离, r2 N7 X, F- E; q; f* b/ ?# m由水冷壁进入汽包
14、的汽水混合物，利用汽包内部的蒸汽空间和汽水分离装置进行汽水分离，使离开汽包的饱和蒸汽的水分降到最低值。超高压的锅炉汽包内部还装有蒸汽清洗装置，利用给水清洗蒸汽，减少蒸汽直接溶解的盐分。6 k/ R3 F* I4 Q. G- ( h 其他/ l! f! % o # w! R利用汽包水空间对炉水加药、排污，进行炉内水处理。1.3本文主要研究内容及研究意义汽包水位自动识别是一项利用汽包水位的动态视频或静态图像进行水位计号码、水位计颜色自动识别的模式识别技术。其硬件基础一般包括触发设备、摄像设备、照明设备、图像采集设备、识别水位计号码的处理机等，其软件核心包括汽包水位定位算法、水位计字符分割算法和光学
15、字符识别算法等。汽包水位监控系统的目的在于正确获取整个图像中汽包水位的区域，并识别出汽包水位的位置。通过设计实现汽包水位识别系统，能够提高我的分析问题和解决问题的能力，还能培养一定的科研能力。1.4本文结构本文共分五个部分，各部分主要内容安排如下：1.绪论：主要介绍了课题的研究背景及作用。2.设计原理：对汽包水位自动识别的设计原理介绍。3.图像边缘检测的分类及算法研究:论述了图像边缘检测的分类和方法。4.图像处理数字化部署及方案：论述了图像处理数字化部署。5.软件就介绍：介绍了LabVIEW软件的应用。6.结论：陈述本课题的研究结论及本课题对实际工程所起到的指导性作用。2设计原理2.1引言实现生产过程自动化对国民经济的发展有十分重要的意义。在火力发电厂中，实现热力过程自动化后，能使机组安全，可靠，经济的运行。1.提高
