列管式换热器
螺纹管换热器
新闻动态
基于摄影测量技术的板式换热器静态变形试验研究点击：1857 日期：[ 2014-04-26 21:14:02 ] |
| 基于摄影测量技术的板式换热器静态变形试验研究 孔多1，贺成柱1，于忠武2 (1．甘肃省机械科学研究院，甘肃兰州730030;2．酒泉钢铁(集团)有限公司，甘肃酒泉735100) 摘要:从摄影测量所属学科门类的角度对摄影测量的概念进行描述，详细阐述摄影测量的基本原理及与经常使用的编码标志技术。通过对板式换热器结构、原理介绍，提出采用国内自主研发的XJTUSD三维光学摄影测量系统对BR1．9型板式换热器静态变形测试。测试结果得到了换热器的固定压紧板和活动压紧板的静态变形:固定压紧板的最大变形发生在1．2MPa，最大变形值为1．38mm。活动压紧板的最大变形发生在1．8MPa，最大变形值为3．29mm。 关键词:摄影测量;共线方程;编码标志;板式换热器;静态变形 中图分类号:TP234．1文献标识码:A文章编号:1007－4414(2012)01－0037－04 1·引言 摄影测量［1］是利用摄影影像信息，测定目标物的形状、大小、空间位置、性质和相互关系的科学技术，属于测绘学的分支学科。根据影像数据的获取方式不同，分为航空摄影测量、航天摄影测量和近景摄影测量等［2］。其中，近景摄影测量是利用物距不大于300m的目标物提取的立体像对进行的摄影测量。 随着数字传感器技术的发展，尤其是CCD器件和CMOS器件的迅速发展，利用CCD(或CMOS)像机不需要胶片就可直接获得被测物的数字影像，这种直接基于数字影像的近景摄影测量称为数字近景摄影测量［3］。 数字近景摄影测量以其非接触、大尺寸、高精度、测量速度快以及受温度、振动等外界环境干扰小等显著特点而在许多行业和领域得到越来越多重视和应用，如航空制造业中的飞机外壳和发动机的测量、汽车制造业中的车身模型和零部件检测、船舶制造业中的大型钢结构测量和通讯行业中的各种天线面型测量等［4～7］。 2·摄影测量基本原理 摄影测量的基本原理(如图1所示)是基于共线条件方程的摄影测量捆绑调整算法(Bundle Adjust-ment)，亦称光束平差算法，这是一种把控制点的图像坐标、待定点的图像坐标以及控制点的物方坐标等测量数据的部分或者全部视作观测值，以整体求解待定点物方坐标的解算方法。共线条件方程式是摄影测量中最重要、最基本的方程，也是摄影测量中投影的基础以及光束法平差的基本数学模型。共线方程利用摄影中心、像点、物点三点共线这样一个严密的数学关系，从而建立像方空间和物方空间之间坐标一一对应的关系［8］。 计算三维坐标的关键是找出同一标志点在不同图像中的像，即同名点匹配。手工匹配的方式费时费力，效率低容易出错。为实现标志点的自动匹配，引入了一种自身带有不同编码信息的标志点———编码标志点。在工业近景摄影测量中，经常使用图2的“编码标志点”用于多幅二维图像预定向计算，再经过绝对定向一次计算出图“非编码标志点”的三维坐标，从而实现各种工业几何量的检测［9～11］。 工业近景摄影测量通过测量放置于被测物体上关键位置的人工标志点的坐标来获取被测物的三维数据。其直接测量对象是人工标志点，而非被测物体本身。人工标志通常是一些圆点，如图3所示。目前编码标志已在数字近景摄影测量中广泛应用［12，13］。 3·板式换热器介绍 板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种新型高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行热量交换。它与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力和泵的功率消耗情况下，其传热系数要高出很多，在适用范围内有取代管壳式换热器的趋势。板式换热器是将板片以叠加的形式装在固定压紧板、活动压紧板中间，然后用夹紧螺栓夹紧而成［14］。本次试验板式换热器的具体参数参如表1所示。 4·板式换热器静压变形实验系统 针对本次试验环境和要求，采用工业近景摄影测量系统中的XJTUSD三维光学静态变形测量进行试验。XJTUSD三维光学静态变形测量以数字近景工业摄影测量为基础，基于XJTUDP摄影测量系统，采用高分辨率单反数码相机，通过拍摄变形前后物体的多幅图像，计算出物体关键点的三维坐标，获得物体在各个状态的数据。其次，将多个状态相互之间通过全球点或相关点进行拼合，对各个状态之间的变形点的变形量和变形方向通过三维色谱图的方式直观的显示出来，并可获得各个点及其所组成的一些空间元素在空间位置中的变形量。其系统组成主要包括五部分:①系统测量软件:系统测量软件安装在高性能的台式机或笔记本电脑上;②编码标志点:由一个中心点和周围的环状编码组成，每个点有自己的编号;③非编码标志点:圆形参考点，用来得到测量物体相关部分的三维坐标;④专业数码相机:固定焦距可互换镜头的高分辨率数码相机;⑤高精度定标尺:用刻度尺来测量结果的比例，具有极精确的已测量的参考点来确定其长度。具体仪器设备，如图4所示。 对板式换热器变形测试中，采用摄影测量技术和三维面扫瞄系统进行测量。通过拍摄板式换热器在未加压(基础状态)和每0．4MPa加压一次(最大压力1．8MPa)，得到各标志点的坐标。采用软件对数据进行处理，最终得到活动压紧板和固定压紧板的变形。 将XJTUSD三维光学静态变形测量系统中的编码标志点、非编码标志点、高精度定标尺分别置于板式换热器的固定压紧板和活动压紧板上及两侧位置。 具体分布情况，如表2所示。 拍摄的不同方向和位置部分效果图如图5所示。 5·试验数据及结果 将拍摄的多幅图像导入计算机装配的软件中进行数据处理。板式换热器上的编码标志点39、40、23、31的测试数据如表3、4所示。固定压紧板在各个压力下的变形如图6所示。 将各个压力下的变形绘制成曲线(见图7)，可以观察到固定压紧板的变化趋势。 通过图6、7可以得出如下结果: (1)固定压紧板的最大变形发生在1．2MPa，最大变形值为1．380mm。 (2)固定压紧板在0．4MPa时上下变形一致，在其它压力下，上下变形相反。可能的原因是固定压紧板出现侧移。 (3)在每个压力下，变形的线性度良好，没有出现粗大误差(即需要剔除的数据点)。 板式换热器上的编码标志点23、31的测试数据如表4所示。活动压紧板在各个压力下的变形如图8所示。 将各个压力下的变形绘制成曲线(见图9)，可以观察到活动压紧板的变化趋势。 通过图8、9可以得出如下结果: (1)活动压紧板的最大变形发生在最大压力1．8MPa下，最大变形值为3．286mm。 (2)活动压紧板在各个压力下的变形一致，并且从变形曲线看出线性度好，试验测得数据真实可靠。 6·结语 笔者在文中概述了摄影测量的基本原理、编码标志技术及板式换热器的基本结构、工业应用，主要进行基于工业近景摄影测量技术应用于BR1．9型板式换热器变形测试。通过采用XJTUSD三维光学摄影测量系统测试，得出换热器的固定压紧板和活动压紧板的静态变形。为设计人员在设计时奠定了一定的理论基础，在实际生产制造过程中具有重要意义。 参考文献:略 |
| 上一篇：大庆石化公司两台高压换热器实现在线检修 | 下一篇：板式换热器微变形特性导致润滑油压力波动原因分析 |