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视频内窥镜在电站设备无损检测中的应用
发布时间：2017-11-22
1前言
采用工业内窥镜对设备内部进行远距离目视检查,作为有效保证设备安全运行、提高检修可靠性的无损检测手段之一,目前已广泛应用于火力发电站的锅炉、汽轮机、发电机设备检修的各个领域中。工业内窥镜主要有三大类产品。
1.1直杆硬性镜
结构简单、方便快捷、价格便宜、成像清晰稳定;但不能弯曲,只能通过目镜观察,多用于结构简单、尺寸较小的设备。是工业内窥镜的初级产品,应用范围较小,多用于检测条件单一、重复检测的工作环境,如锅炉受热面管排制作中短节对接焊缝根部的目视检测。
1.2光纤内窥镜
通过光导纤维将CCD目镜的图像传送到主机,处理成图像信号,在监视器上显示出来,检测距离可以达到几米,通过牵引机构,可改变目镜的角度,可有一定的弯曲角。缺点是图像由光纤传送,有一定损耗,分辨率低,图像清晰度较差;镜头可控性低,不能灵活的控制镜头的位置和方向。
1.3视频内窥镜
这种内窥镜分为两大类,一类是柔性探头数字式便携视频内窥镜,工作长度最长可达7～8 m,探头采用电动+气动导向等新技术,可控制探头的方向;CCD镜头采用高分辨率镜头,可获得500线以上的清晰度,45倍以上的放大倍数;定量测量物镜采用了“阴影测量系统”,有“距离”、“斜线”、“深度”三种测量功能模式,非接触式绝对测量,无须被检测物提供参照系,可由探头投射到被检测物表面的阴影线的不同位置自行精确标定,直接测量内窥图像上点到点、点到线的距离及两个平面之间的垂直深度。
另一类是视频内窥镜爬行器(见图1),工作长度最长可达150 m,爬行器可携带直视镜头、旋转镜头、辅助大灯、回收工具,六轮驱动,可实现前进、后退、转弯、爬坡、跨越障碍物;CCD镜头采用更高分辨率镜头可获得更清晰图像,全密封压力保护可适应最深达10 m的水下检测。
2应用及辅助设备的研制
ROVVER400视频内窥镜及配套机械回收装置适用于内径大于100 mm(4英寸)管道、容器、设备的内部目视检测和回收,六轮驱动,全旋转CCD镜头,适应最深达10 m的水下检测。
经过多年的现场检验,在火力发电厂汽轮发电机转子中心孔检验,锅炉联箱和管道检验、变电站母线检验三方面制定了可靠的检验工艺,满足了电力设备检修的需要。并且,针对现有设备的不足和局限,研制了相应的辅助设备,拓展了应用范围,提高了设备适应现场检测的能力。
2.1火力发电厂汽轮发电机转子中心孔检验
汽轮发电机转子是火力发电厂的重要转动设备,它的安全状况对火力发电厂的安全连续运行至关重要,转子中心孔是制造过程中为了消除锻造缺陷,在转子中心加工的一个直径为 90 mm～180mm、贯穿转子全长的内孔。由于转子中心孔内壁应力集中,在长期运行中,又有产生表面疲劳裂纹的可能;因此对转子中心内壁的内窥镜检测是监测汽轮发电机转子安全状况的重要检测手段之一。早期的内窥镜检测中多采用直杆内窥镜和光纤内窥镜,如天津光学仪器厂的直杆侧视内窥镜和韦林VIDEO2000,通过前部的45°反光镜,旋转直杆侧视内窥镜时,可观察到转子中心孔内壁的状况;而光纤内窥镜通过镜头前部的弯曲部,实现对转子中心孔内壁的检测。
目前采用的ROVVER400视频内窥镜具有上述两种设备无可比拟的优点,其视野宽阔,视场明亮,爬行器的机动性可实现对转子中心孔内壁任意一点的多角度检测,可获得稳定清晰的图像,为准确判断可疑情况,排除伪缺陷,提供了可靠的保证。ROVVER400视频内窥镜的爬行器最小尺寸为 100 mm,为了满足对 90 mm～ 98 mm范围内中心孔的检测,设计制造了如图2所示的辅助小车,配合手动推杆,可同时满足直视镜头和旋转镜头检测的需要。
2.2锅炉联箱检验
锅炉联箱是锅炉的重要部件,在运行过程中承受高温高压,长期运行,其内部构件和联箱自身及其上连接的管座易产生裂纹,导致零部件断裂脱落,联箱筒体和管座角焊缝开裂,以致引发严重的事故。
火力发电厂的锅炉联箱内径从200 mm～500mm不等,联箱的手孔有从端头开口和从侧面开口两种形式,手孔的内径尺寸多数为113 mm。联箱的手孔小,检验时内窥镜爬行器只能选择直径最小的轮子(直径100 mm)才能通过手孔进入联箱内部,但进入手孔后,联箱内径大,爬行器高度低,检测时的视场受到限制,影响检测效果。为此,我们设计了如图3的支撑装置,用于检测直径较大的联箱时,CCD镜头能够获得较为理想的检测效果。
经过长期对现场检验的结果进行总结分析,发现在所有的联箱中,以减温器联箱的问题最为突出。蒸发量220 t/h以上的高温高压锅炉均设有减温器,目的是控制和调节汽温。工作原理是过热器减温从给水泵出口取减温水(再热器减温从给水泵中间抽头取减温水),喷入蒸汽混合,达到降低汽温的目的。由于减温水温度低,导致相关部件工作温度梯度大,长期工作导致热疲劳;另外,由于减温水间歇工作方式和压力较高,减温水管工作时会产生震动,加剧了部件的失效。一旦减温水喷嘴和套筒损坏,将进一步导致联箱损坏。在现场检验中多次发现套筒开裂、联箱内壁裂纹、套筒支座焊缝开裂、喷水管断裂、喷头失效等问题。
减温器套筒与联箱间形成一个高度20 mm～35 mm的台阶,内窥镜爬行器到此台阶,由于爬行器高度低,经常碰到爬行器无法爬上台阶的情况,我们认为爬行器的扇形轮子不利于爬台阶,于是设计制作了如图4的轮子,提高了爬行器的爬台阶能力,最高能爬上35 mm的台阶。
实践证实,采用以上辅助装置,拓宽了设备的应用范围,使其更好地发挥了作用,以在某发电厂1025 t/h锅炉再热器微量喷水减温器检测为例,该台锅炉在大修中发现甲、乙侧再热器微量喷水减温器的3套减温水喷嘴零件(每套包括螺母、垫片、雾化片)脱落,推测掉入减温器联箱和高再进口联箱内部。采用ROVVER 400视频内窥镜对减温器联箱与高再进口联箱内壁进行检查,检查是否存在内壁裂纹,并找到了脱落的3套喷水嘴零件(螺母,垫片,喷水板),并且采用视频内窥镜回收装置进行了回收,消除了设备隐患,并且大大节约了检修工时,详见示意图5。
2.3GIS变电站母线检测
当六氟化硫气体绝缘开关(Gas lnsulatedSwitchgear)的母线、进出线套管和变压器母线发生故障时,由于设备的结构限制,检修人员无法直接查找问题的根源,采用ROVVER 400视频内窥镜对进出线套管和变压器母线进行检查,可以方便、快捷、准确地查找出放电点,确定故障点,大大缩短了检修工期。
3结束语
经过长期的现场检验,证实ROVVER 400视频内窥镜在电站锅炉和汽轮发电机组设备的检验中,发挥了重要的作用,发现并排除了大量的设备缺陷,保证了设备的安全运行,创造了可观的经济和社会效益。我们设计的辅助装置在现场检验中发挥了作用,拓宽了设备的适用范围,起到了良好的效果。
摘自：中国计量测控网
