灰熔点自动检测

　　1　绪论

　　目前大容量、高参数火电机组已成为我国火电的主力机组。随着机组容量的增大,炉膛结渣的问题也越严重。煤灰熔融温度的高低直接影响燃料的熔融难易程度,进而决定了炉膛内产生结渣现象的难易程度。因此及时准确的测定入炉煤炭的熔融性质是保证锅炉安全稳定运行的关键问题。

　　在煤灰的熔融性的实验测定中,一般以灰熔点为标识。灰熔点是指煤灰在规定的条件下得到的随加热温度而发生形态变化的一系列温度值。相关标准对其检测方法作了详细规定:煤灰制成一定尺寸的三角锥体,在一定的气体介质中以一定的升温速度加热。根据灰锥在受热过程中的形态变化,测定它的四个熔融特征温度———变形温度DT(℃)、软化温度ST、半球温度HT(℃)和流动温度FT(℃)。

　　由于煤灰的熔点一般都高于800℃,所以高温炉从800℃开始升温,一般到1500℃结束。为了获得较为准确的测量值,通常高温炉升温速率比较慢,测定者需要实时观察灰锥变化状况,因此实验人员的劳动强度较大。另外,灰熔点的判定一般由实验操作人员目测估计完成,因此也存在一定的人为误差。

　　2　灰熔点测定的图像处理系统

　　图1是灰熔点自动测定系统的示意图。晾干后的标准灰锥放入硅碳管高温炉中,通入弱还原性气体,加热到1500℃结束。从800℃到1500℃,CCD摄像机每间隔2℃拍摄一张灰锥图像,送入计算机。经专用的图像处理程序进行剪切、去噪、锐化等技术处理后,可得到四个熔融特征温度———变形温度DT(℃)、软化温度ST、半球温度HT(℃)和流动温度FT(℃)。

　　3　图形消噪与锐化

　　在获取原始图像后,要对图像进行消噪和锐化操作,以便于抽取特征和识别分析。采取中值滤波的方法对原始的灰锥图像进行去噪处理。中值滤波器是基于次序统计完成信号恢复的一种典型的非线性滤波器,其基本原理是把数字图像或数字序列中心点位置的值用该点邻域的中值覆盖。它的优点是运算简单而且速度快,除噪效果好。

　　二维图像中值滤波是把以某点(x,y)为中心的小窗口内的所有象素的灰度按从大到小的顺序排列,将中间值作为(x,y)处的灰度值。处理的结果如图2所示。

　　锐化技术用于加强图像中的目标边界和图像细节。锐化技术可以在空间域中进行,基本的方法是对图像进行微商处理,并将运算结果于原图像叠加,也可以在频域中运用高通滤波技术。在灰锥图像中,由于在加热过程中炉内的气氛发生了很大的变化,导致高温部分的图像品质急剧的降低。大量的研究表明,各种图像变模糊的过程都有相加或积分运算这一共同点,可在空间域中运用微分运算增强图像。常用的锐化工具是拉普拉斯(Laplacian)算子。