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視頻內(nèi)窺鏡在電站設備無損檢測中的應用
發(fā)布時間：2017-11-22
1前言
采用工業(yè)內(nèi)窺鏡對設備內(nèi)部進行遠距離目視檢查,作為有效保證設備安全運行、提高檢修可靠性的無損檢測手段之一,目前已廣泛應用于火力發(fā)電站的鍋爐、汽輪機、發(fā)電機設備檢修的各個領域中。工業(yè)內(nèi)窺鏡主要有三大類產(chǎn)品。
1.1直桿硬性鏡
結(jié)構(gòu)簡單、方便快捷、價格便宜、成像清晰穩(wěn)定;但不能彎曲,只能通過目鏡觀察,多用于結(jié)構(gòu)簡單、尺寸較小的設備。是工業(yè)內(nèi)窺鏡的初級產(chǎn)品,應用范圍較小,多用于檢測條件單一、重復檢測的工作環(huán)境,如鍋爐受熱面管排制作中短節(jié)對接焊縫根部的目視檢測。
1.2光纖內(nèi)窺鏡
通過光導纖維將CCD目鏡的圖像傳送到主機,處理成圖像信號,在監(jiān)視器上顯示出來,檢測距離可以達到幾米,通過牽引機構(gòu),可改變目鏡的角度,可有一定的彎曲角。缺點是圖像由光纖傳送,有一定損耗,分辨率低,圖像清晰度較差;鏡頭可控性低,不能靈活的控制鏡頭的位置和方向。
1.3視頻內(nèi)窺鏡
這種內(nèi)窺鏡分為兩大類,一類是柔性探頭數(shù)字式便攜視頻內(nèi)窺鏡,工作長度最長可達7～8 m,探頭采用電動+氣動導向等新技術(shù),可控制探頭的方向;CCD鏡頭采用高分辨率鏡頭,可獲得500線以上的清晰度,45倍以上的放大倍數(shù);定量測量物鏡采用了“陰影測量系統(tǒng)”,有“距離”、“斜線”、“深度”三種測量功能模式,非接觸式絕對測量,無須被檢測物提供參照系,可由探頭投射到被檢測物表面的陰影線的不同位置自行精確標定,直接測量內(nèi)窺圖像上點到點、點到線的距離及兩個平面之間的垂直深度。
另一類是視頻內(nèi)窺鏡爬行器(見圖1),工作長度最長可達150 m,爬行器可攜帶直視鏡頭、旋轉(zhuǎn)鏡頭、輔助大燈、回收工具,六輪驅(qū)動,可實現(xiàn)前進、后退、轉(zhuǎn)彎、爬坡、跨越障礙物;CCD鏡頭采用更高分辨率鏡頭可獲得更清晰圖像,全密封壓力保護可適應最深達10 m的水下檢測。
2應用及輔助設備的研制
ROVVER400視頻內(nèi)窺鏡及配套機械回收裝置適用于內(nèi)徑大于100 mm(4英寸)管道、容器、設備的內(nèi)部目視檢測和回收,六輪驅(qū)動,全旋轉(zhuǎn)CCD鏡頭,適應最深達10 m的水下檢測。
經(jīng)過多年的現(xiàn)場檢驗,在火力發(fā)電廠汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子中心孔檢驗,鍋爐聯(lián)箱和管道檢驗、變電站母線檢驗三方面制定了可靠的檢驗工藝,滿足了電力設備檢修的需要。并且,針對現(xiàn)有設備的不足和局限,研制了相應的輔助設備,拓展了應用范圍,提高了設備適應現(xiàn)場檢測的能力。
2.1火力發(fā)電廠汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子中心孔檢驗
汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子是火力發(fā)電廠的重要轉(zhuǎn)動設備,它的安全狀況對火力發(fā)電廠的安全連續(xù)運行至關重要,轉(zhuǎn)子中心孔是制造過程中為了消除鍛造缺陷,在轉(zhuǎn)子中心加工的一個直徑為 90 mm～180mm、貫穿轉(zhuǎn)子全長的內(nèi)孔。由于轉(zhuǎn)子中心孔內(nèi)壁應力集中,在長期運行中,又有產(chǎn)生表面疲勞裂紋的可能;因此對轉(zhuǎn)子中心內(nèi)壁的內(nèi)窺鏡檢測是監(jiān)測汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子安全狀況的重要檢測手段之一。早期的內(nèi)窺鏡檢測中多采用直桿內(nèi)窺鏡和光纖內(nèi)窺鏡,如天津光學儀器廠的直桿側(cè)視內(nèi)窺鏡和韋林VIDEO2000,通過前部的45°反光鏡,旋轉(zhuǎn)直桿側(cè)視內(nèi)窺鏡時,可觀察到轉(zhuǎn)子中心孔內(nèi)壁的狀況;而光纖內(nèi)窺鏡通過鏡頭前部的彎曲部,實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子中心孔內(nèi)壁的檢測。
目前采用的ROVVER400視頻內(nèi)窺鏡具有上述兩種設備無可比擬的優(yōu)點,其視野寬闊,視場明亮,爬行器的機動性可實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子中心孔內(nèi)壁任意一點的多角度檢測,可獲得穩(wěn)定清晰的圖像,為準確判斷可疑情況,排除偽缺陷,提供了可靠的保證。ROVVER400視頻內(nèi)窺鏡的爬行器最小尺寸為 100 mm,為了滿足對 90 mm～ 98 mm范圍內(nèi)中心孔的檢測,設計制造了如圖2所示的輔助小車,配合手動推桿,可同時滿足直視鏡頭和旋轉(zhuǎn)鏡頭檢測的需要。
2.2鍋爐聯(lián)箱檢驗
鍋爐聯(lián)箱是鍋爐的重要部件,在運行過程中承受高溫高壓,長期運行,其內(nèi)部構(gòu)件和聯(lián)箱自身及其上連接的管座易產(chǎn)生裂紋,導致零部件斷裂脫落,聯(lián)箱筒體和管座角焊縫開裂,以致引發(fā)嚴重的事故。
火力發(fā)電廠的鍋爐聯(lián)箱內(nèi)徑從200 mm～500mm不等,聯(lián)箱的手孔有從端頭開口和從側(cè)面開口兩種形式,手孔的內(nèi)徑尺寸多數(shù)為113 mm。聯(lián)箱的手孔小,檢驗時內(nèi)窺鏡爬行器只能選擇直徑最小的輪子(直徑100 mm)才能通過手孔進入聯(lián)箱內(nèi)部,但進入手孔后,聯(lián)箱內(nèi)徑大,爬行器高度低,檢測時的視場受到限制,影響檢測效果。為此,我們設計了如圖3的支撐裝置,用于檢測直徑較大的聯(lián)箱時,CCD鏡頭能夠獲得較為理想的檢測效果。
經(jīng)過長期對現(xiàn)場檢驗的結(jié)果進行總結(jié)分析,發(fā)現(xiàn)在所有的聯(lián)箱中,以減溫器聯(lián)箱的問題最為突出。蒸發(fā)量220 t/h以上的高溫高壓鍋爐均設有減溫器,目的是控制和調(diào)節(jié)汽溫。工作原理是過熱器減溫從給水泵出口取減溫水(再熱器減溫從給水泵中間抽頭取減溫水),噴入蒸汽混合,達到降低汽溫的目的。由于減溫水溫度低,導致相關部件工作溫度梯度大,長期工作導致熱疲勞;另外,由于減溫水間歇工作方式和壓力較高,減溫水管工作時會產(chǎn)生震動,加劇了部件的失效。一旦減溫水噴嘴和套筒損壞,將進一步導致聯(lián)箱損壞。在現(xiàn)場檢驗中多次發(fā)現(xiàn)套筒開裂、聯(lián)箱內(nèi)壁裂紋、套筒支座焊縫開裂、噴水管斷裂、噴頭失效等問題。
減溫器套筒與聯(lián)箱間形成一個高度20 mm～35 mm的臺階,內(nèi)窺鏡爬行器到此臺階,由于爬行器高度低,經(jīng)常碰到爬行器無法爬上臺階的情況,我們認為爬行器的扇形輪子不利于爬臺階,于是設計制作了如圖4的輪子,提高了爬行器的爬臺階能力,最高能爬上35 mm的臺階。
實踐證實,采用以上輔助裝置,拓寬了設備的應用范圍,使其更好地發(fā)揮了作用,以在某發(fā)電廠1025 t/h鍋爐再熱器微量噴水減溫器檢測為例,該臺鍋爐在大修中發(fā)現(xiàn)甲、乙側(cè)再熱器微量噴水減溫器的3套減溫水噴嘴零件(每套包括螺母、墊片、霧化片)脫落,推測掉入減溫器聯(lián)箱和高再進口聯(lián)箱內(nèi)部。采用ROVVER 400視頻內(nèi)窺鏡對減溫器聯(lián)箱與高再進口聯(lián)箱內(nèi)壁進行檢查,檢查是否存在內(nèi)壁裂紋,并找到了脫落的3套噴水嘴零件(螺母,墊片,噴水板),并且采用視頻內(nèi)窺鏡回收裝置進行了回收,消除了設備隱患,并且大大節(jié)約了檢修工時,詳見示意圖5。
2.3GIS變電站母線檢測
當六氟化硫氣體絕緣開關(Gas lnsulatedSwitchgear)的母線、進出線套管和變壓器母線發(fā)生故障時,由于設備的結(jié)構(gòu)限制,檢修人員無法直接查找問題的根源,采用ROVVER 400視頻內(nèi)窺鏡對進出線套管和變壓器母線進行檢查,可以方便、快捷、準確地查找出放電點,確定故障點,大大縮短了檢修工期。
3結(jié)束語
經(jīng)過長期的現(xiàn)場檢驗,證實ROVVER 400視頻內(nèi)窺鏡在電站鍋爐和汽輪發(fā)電機組設備的檢驗中,發(fā)揮了重要的作用,發(fā)現(xiàn)并排除了大量的設備缺陷,保證了設備的安全運行,創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟和社會效益。我們設計的輔助裝置在現(xiàn)場檢驗中發(fā)揮了作用,拓寬了設備的適用范圍,起到了良好的效果。
摘自：中國計量測控網(wǎng)
