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視頻內窺鏡在電站設備無損檢測中的應用
發布時間：2017-11-22
1前言
采用工業內窺鏡對設備內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電站的鍋爐、汽輪機、發電機設備檢修的各個領域中。工業內窺鏡主要有三大類產品。
1.1直桿硬性鏡
結構簡單、方便快捷、價格便宜、成像清晰穩定;但不能彎曲,只能通過目鏡觀察,多用于結構簡單、尺寸較小的設備。是工業內窺鏡的初級產品,應用范圍較小,多用于檢測條件單一、重復檢測的工作環境,如鍋爐受熱面管排制作中短節對接焊縫根部的目視檢測。
1.2光纖內窺鏡
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,在監視器上顯示出來,檢測距離可以達到幾米,通過牽引機構,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視頻內窺鏡
這種內窺鏡分為兩大類,一類是柔性探頭數字式便攜視頻內窺鏡,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,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;定量測量物鏡采用了“陰影測量系統”,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、旋轉鏡頭、輔助大燈、回收工具,六輪驅動,可實現前進、后退、轉彎、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視頻內窺鏡及配套機械回收裝置適用于內徑大于100 mm(4英寸)管道、容器、設備的內部目視檢測和回收,六輪驅動,全旋轉CCD鏡頭,適應最深達10 m的水下檢測。
經過多年的現場檢驗,在火力發電廠汽輪發電機轉子中心孔檢驗,鍋爐聯箱和管道檢驗、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,提高了設備適應現場檢測的能力。
2.1火力發電廠汽輪發電機轉子中心孔檢驗
汽輪發電機轉子是火力發電廠的重要轉動設備,它的安全狀況對火力發電廠的安全連續運行至關重要,轉子中心孔是制造過程中為了消除鍛造缺陷,在轉子中心加工的一個直徑為 90 mm～180mm、貫穿轉子全長的內孔。由于轉子中心孔內壁應力集中,在長期運行中,又有產生表面疲勞裂紋的可能;因此對轉子中心內壁的內窺鏡檢測是監測汽輪發電機轉子安全狀況的重要檢測手段之一。早期的內窺鏡檢測中多采用直桿內窺鏡和光纖內窺鏡,如天津光學儀器廠的直桿側視內窺鏡和韋林VIDEO2000,通過前部的45°反光鏡,旋轉直桿側視內窺鏡時,可觀察到轉子中心孔內壁的狀況;而光纖內窺鏡通過鏡頭前部的彎曲部,實現對轉子中心孔內壁的檢測。
目前采用的ROVVER400視頻內窺鏡具有上述兩種設備無可比擬的優點,其視野寬闊,視場明亮,爬行器的機動性可實現對轉子中心孔內壁任意一點的多角度檢測,可獲得穩定清晰的圖像,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鏡頭檢測的需要。
2.2鍋爐聯箱檢驗
鍋爐聯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,其內部構件和聯箱自身及其上連接的管座易產生裂紋,導致零部件斷裂脫落,聯箱筒體和管座角焊縫開裂,以致引發嚴重的事故。
火力發電廠的鍋爐聯箱內徑從200 mm～500mm不等,聯箱的手孔有從端頭開口和從側面開口兩種形式,手孔的內徑尺寸多數為113 mm。聯箱的手孔小,檢驗時內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箱內部,但進入手孔后,聯箱內徑大,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箱時,CCD鏡頭能夠獲得較為理想的檢測效果。
經過長期對現場檢驗的結果進行總結分析,發現在所有的聯箱中,以減溫器聯箱的問題最為突出。蒸發量220 t/h以上的高溫高壓鍋爐均設有減溫器,目的是控制和調節汽溫。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,將進一步導致聯箱損壞。在現場檢驗中多次發現套筒開裂、聯箱內壁裂紋、套筒支座焊縫開裂、噴水管斷裂、噴頭失效等問題。
減溫器套筒與聯箱間形成一個高度20 mm～35 mm的臺階,內窺鏡爬行器到此臺階,由于爬行器高度低,經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,使其更好地發揮了作用,以在某發電廠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現甲、乙側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,推測掉入減溫器聯箱和高再進口聯箱內部。采用ROVVER 400視頻內窺鏡對減溫器聯箱與高再進口聯箱內壁進行檢查,檢查是否存在內壁裂紋,并找到了脫落的3套噴水嘴零件(螺母,墊片,噴水板),并且采用視頻內窺鏡回收裝置進行了回收,消除了設備隱患,并且大大節約了檢修工時,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生故障時,由于設備的結構限制,檢修人員無法直接查找問題的根源,采用ROVVER 400視頻內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結束語
經過長期的現場檢驗,證實ROVVER 400視頻內窺鏡在電站鍋爐和汽輪發電機組設備的檢驗中,發揮了重要的作用,發現并排除了大量的設備缺陷,保證了設備的安全運行,創造了可觀的經濟和社會效益。我們設計的輔助裝置在現場檢驗中發揮了作用,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
