視頻內(nèi)窺鏡在電站的應(yīng)用

1、70華電扌支術(shù)第30卷第30卷第4期2008年4月華電技術(shù)Huadian TechnologyVol. 30 No. 4Apr. 200870華電扌支術(shù)第30卷70華電扌支術(shù)第30卷視頻內(nèi)窺鏡在電站設(shè)備無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用Application of video 一 endoscope in the nondestructive detection ofpower plant equipments郭學(xué)-何佩排2GUO Xue1, HE Pei-pai2(1鄭州俱進(jìn)熱電能源有限公司，河南 登封452477 ；2.水利部水工金屬結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心,河南鄭州450006)(1 Zhengzhou Ju

2、jin Thermal Power Energy Corporation Limited, Dengfeng 452477 , China;2. National Center of Quality Inspection & Testing for Hydro Steel Structure, Ministry ofWater Resources, Zhengzhou 450006, China)摘要：介紹了視頻內(nèi)窺鏡的種類、作用及其發(fā)展歷程和方向。重點(diǎn)論述了視頻內(nèi)窺鏡在電力系統(tǒng)的應(yīng)用及 其輔助設(shè)備的研制狀況。通過(guò)實(shí)例，介紹了視頻內(nèi)窺錢在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔檢測(cè)、鍋爐聯(lián)箱檢測(cè)、GIS變電

3、站母線檢測(cè)的方法，通過(guò)技術(shù)改進(jìn)設(shè)計(jì)附件，擴(kuò)大了視頻內(nèi)窺僥的應(yīng)用范圍，獲得了良好的檢測(cè)效果 關(guān)鍵詞：內(nèi)窺鏡；輔助設(shè)備;研制；視頻檢測(cè)；電站設(shè)備;現(xiàn)場(chǎng)檢臉中圖分類號(hào):P 204：TM 621文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào)：1674 - 1951(2008)04 - 0069 - 04Abstract:In this paper the species and the effects of video 一 endoscopes were introduced, the history and the technical development tendency were described The app

4、lication in power industry and the manufacture status of its auxil- iary equipments were discoursed By tlie way of examples f the methods which make use of die video - endoscopes in nondestructive detecting for central hole of steam turbine rotor, boiler header and GIS transformer substation bus wer

5、e also described Because of the technical improvement in auxiliary* equipment design 9 the application range of video - endoscopes was expanded f and the detecting eflects have been enhancedKey words： endoscope; auxiliary equipment; research and manufacture; video detection; power plant equipment; i

6、nspection on site70華電扌支術(shù)第30卷70華電扌支術(shù)第30卷1視頻內(nèi)窺鏡的種類和作用采用工業(yè)內(nèi)窺鏡對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行遠(yuǎn)距離目視檢 查，可有效保證設(shè)備安全運(yùn)行,提高設(shè)備檢修的可靠 性，是無(wú)損檢測(cè)的重要途徑。目前，工業(yè)內(nèi)窺鏡已廣 泛應(yīng)用于火力發(fā)電站的鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)設(shè)備檢面管排制作中短節(jié)對(duì)接焊縫根部的目視檢測(cè)等o(2) 光纖內(nèi)窺鏡通過(guò)光導(dǎo)纖維將CCD目鏡的 圖像傳送到主機(jī)，處理成圖像信號(hào)，在監(jiān)視器上顯示岀來(lái)，檢測(cè)距離可以達(dá)到幾米,通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)，可改 變目鏡的角度，有一定的彎曲角。該鏡的缺點(diǎn)是圖 像由光纖傳送，傳送中有一定損耗，分辨率低，圖像70華電扌支術(shù)第30卷修的各個(gè)領(lǐng)域中,其

7、產(chǎn)品主要有3大類。清晰度較差;鏡頭可控性低，不能靈活地控制鏡頭的(1)直桿硬性鏡。該鏡具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便快位置和方向n70華電扌支術(shù)第30卷捷、價(jià)格便宜、成像清晰穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，但不能彎曲，只 能通過(guò)目鏡觀察，多用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸較小的設(shè)備, 該鏡是工業(yè)內(nèi)窺鏡的初級(jí)產(chǎn)品,應(yīng)用范圍較小，多用 于檢測(cè)條件單一,重復(fù)檢測(cè)的工作環(huán)境，如鍋爐受熱收稿日期；2008-01 -27(3) 視頻內(nèi)窺鏡該鏡。該鏡分為柔性探頭數(shù)字 式便攜視頻內(nèi)窺鏡和視頻內(nèi)窺鏡爬行器2大類。1)柔性探頭數(shù)字式便攜視頻內(nèi)窺鏡c該鏡最長(zhǎng) 工作長(zhǎng)度可達(dá)78叫探頭采用電動(dòng)+氣動(dòng)導(dǎo)向等新 技術(shù),能控制探頭的方向。CCD鏡頭采用高分辨率鏡 頭可獲

8、得500線以上的清晰度,45倍以上的放大倍數(shù)。定量測(cè)量物鏡采用了“陰影測(cè)量系統(tǒng)”，有“距離”、“斜線”、“深度”3種測(cè)量功能模式，非接觸式絕對(duì)測(cè)量，無(wú)須被檢測(cè)物提供參照系，可由探頭投射到被檢測(cè)物表面的陰影線的不同位置自行精確標(biāo)定,直接測(cè)量?jī)?nèi)窺圖像上點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到線的距離及2個(gè)平面 之間的垂直深度3】，測(cè)量圖例如圖1所示。圖1定測(cè)圖例制了相應(yīng)的輔助設(shè)備，拓展了應(yīng)用范圍，提高了設(shè)備 適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的能力C2.1火力發(fā)電廠汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔檢驗(yàn)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是火力發(fā)電廠的重要轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè) 備，它的安全狀況對(duì)火力發(fā)電廠的安全連續(xù)運(yùn)行至 關(guān)重要。為了消除鍛造缺陷,在轉(zhuǎn)子中心加工出一 個(gè)直徑為090 mm 018

9、0 mm貫穿轉(zhuǎn)子全長(zhǎng)的內(nèi)孔,即轉(zhuǎn)子中心孔。由于轉(zhuǎn)子中心孔內(nèi)壁應(yīng)力集中，在 長(zhǎng)期運(yùn)行中,有產(chǎn)生表面疲勞裂紋的可能，因此，在 轉(zhuǎn)子中心內(nèi)壁采用內(nèi)窺鏡檢測(cè)是監(jiān)測(cè)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 子安全狀況的重要檢測(cè)手段之一。早期的內(nèi)窺鏡檢 測(cè)中多采用直桿內(nèi)窺鏡和光纖內(nèi)窺鏡，如天津光學(xué) 儀器廠生產(chǎn)的直桿側(cè)視內(nèi)窺鏡和韋林VIDE02000 型內(nèi)窺鏡，該鏡通過(guò)前部的45。反光鏡，當(dāng)旋轉(zhuǎn)直桿 側(cè)視內(nèi)窺鏡時(shí)，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(guò)鏡頭前部的彎曲部，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子中 心孔內(nèi)壁的檢測(cè)。70華電扌支術(shù)第30卷2）視頻內(nèi)窺爬行器。該鏡最長(zhǎng)工作長(zhǎng)度可達(dá)150叫爬行器可攜帶直視鏡頭、旋轉(zhuǎn)鏡頭、輔助大目前采用的德國(guó)瑞勒視

10、頻內(nèi)窺鏡具有上述2種 設(shè)備無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，其視野寬闊、視場(chǎng)明亮，爬行70華電扌支術(shù)第30卷燈、回收工具，六輪驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、爬 坡、跨越障礙物=CCD鏡頭采用更高分辨率鏡頭能 器的機(jī)動(dòng)性可實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子中心孔內(nèi)壁任意一點(diǎn)的多 角度檢測(cè)，進(jìn)而獲得穩(wěn)定清晰的圖像，為準(zhǔn)確判斷可70華電扌支術(shù)第30卷獲得更清晰圖像，全密封壓力保護(hù)可適應(yīng)最深達(dá)疑情況和排除缺陷,提供了可靠的保證。70華電扌支術(shù)第30卷10 m的水下檢測(cè)，爬行器示圖如圖2所示3圖2很國(guó)瑞勒視頻內(nèi)窺爬行器2視頻內(nèi)窺鏡的應(yīng)用及其輔助設(shè)備的研制德國(guó)瑞勒視頻內(nèi)窺鏡及配套機(jī)械回收裝置適用 于內(nèi)徑大于100 mm（4英寸）管道、容器、設(shè)備的

11、內(nèi) 部目視檢測(cè)和回收，六輪驅(qū)動(dòng)，全旋轉(zhuǎn)CCD儻頭,適 應(yīng)最深達(dá)10 m的水下檢測(cè)。經(jīng)過(guò)多年的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，在火力發(fā)電廠汽輪發(fā)電 機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔檢驗(yàn)、鍋爐聯(lián)箱和管道檢驗(yàn)、變電站母 線檢驗(yàn)3方面制定了可靠的檢驗(yàn)工藝，滿足了電力 設(shè)備檢修的需要。針對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的不足和局限，研德國(guó)瑞勒視頻內(nèi)窺鏡的爬行器最小尺寸為0100 mm,為了滿足對(duì)090 mm 098 mm范圍內(nèi)中心孔檢測(cè)的需要，作者專門設(shè)計(jì)制造了轉(zhuǎn)子中心孔 檢測(cè)輔助小車，如圖3所示。它配合手動(dòng)推桿，可同 時(shí)滿足直視鏡頭和旋轉(zhuǎn)鏡頭檢測(cè)的需要。圖3轉(zhuǎn)子中心孔檢測(cè)輔助小車2.2鍋爐聯(lián)箱檢驗(yàn)鍋爐聯(lián)箱是鍋爐的重要部件，在運(yùn)行過(guò)程中承 受高溫高壓，長(zhǎng)期運(yùn)行,其內(nèi)

12、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(dǎo)致零部件斷裂脫落,聯(lián) 箱筒體和管座角焊縫開(kāi)裂,以致引發(fā)嚴(yán)重的事故0火力發(fā)電廠的鍋爐聯(lián)箱內(nèi)徑從20（）-500mm不 第4期郭學(xué)，等:視頻內(nèi)窺鏡在電站設(shè)備無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用71等，聯(lián)箱的手孔有從端頭開(kāi)口和從側(cè)面開(kāi)口 2種形 式，手孔的內(nèi)徑尺寸多數(shù)為113 nun。聯(lián)箱的手孔 小，檢驗(yàn)時(shí)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(guò)手孔進(jìn)入聯(lián)箱內(nèi)部，但進(jìn)入手孔后，聯(lián)箱內(nèi)徑大，爬行器高度較低，檢測(cè)時(shí)的視 場(chǎng)受到限制，影響檢測(cè)效果。為此，作者專門設(shè)計(jì)了 支撐裝置，如圖4所示。用于檢測(cè)直徑較大的聯(lián)箱時(shí),CCD鏡頭能夠獲得較為理想的檢測(cè)效果&

13、#176;圖4支撐裝置經(jīng)過(guò)對(duì)長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析，在 所有的聯(lián)箱中，發(fā)現(xiàn)以減溫器聯(lián)箱的問(wèn)題最為突出0 蒸發(fā)量220 t/h以上的高溫高壓鍋爐均設(shè)有減溫器, 目的是控制和調(diào)節(jié)汽溫。減溫器的工作原理是過(guò)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(dá)到降低汽 溫的目的。由于減溫水溫度低，導(dǎo)致相關(guān)部件工作 溫度梯度大，長(zhǎng)期工作導(dǎo)致熱疲勞;另外，由于減溫 水問(wèn)歇工作方武和壓力較高，減溫水管工作時(shí)會(huì)產(chǎn) 生振動(dòng)，加劇了部件的失效。一旦減溫水噴嘴和套 筒損壞，將進(jìn)一步導(dǎo)致聯(lián)箱的損壞。在現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)中 多次發(fā)現(xiàn)套筒開(kāi)裂、聯(lián)箱內(nèi)壁裂紋、套筒支座焊縫開(kāi) 裂、噴水管斷裂

14、、噴頭失效等問(wèn)題，減溫器套筒與聯(lián)箱間形成一個(gè)高度為20 35 nun的臺(tái)階，當(dāng)內(nèi)窺鏡爬行器到此臺(tái)階時(shí)，由于爬 行器高度較低，經(jīng)常碰到爬行器物無(wú)法爬上臺(tái)階的 情況'針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，作者認(rèn)為，爬行器的扇形輪子 不利于爬臺(tái)階，于是，作者專門設(shè)計(jì)制作了如圖5所 示的輪子,提高了爬行器的爬臺(tái)階能力，該爬行器最 高能爬上35 mm的臺(tái)階。實(shí)踐證明，采用以上輔助裝置，拓寬了設(shè)備的應(yīng) 用范圍，使其更好地發(fā)揮了作用。某發(fā)電廠 1 025 t/h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(cè)掉入減溫器聯(lián)箱和高壓再 熱器進(jìn)口聯(lián)箱內(nèi)部。采用ROWER

15、 40（）視頻內(nèi)窺圖5輪子鏡對(duì)減溫器聯(lián)箱與高壓再熱器進(jìn)口聯(lián)箱內(nèi)壁進(jìn)行檢 查，檢查是否存在內(nèi)壁裂紋,找到了脫落的3套噴水 嘴零件（螺母，墊片，噴水板），采用視頻內(nèi)窺鏡回收 裝置進(jìn)行了回收，消除了設(shè)備隱患，且大大節(jié)約了檢 修工吋，檢測(cè)示意圖如圖6所示。圖6發(fā)電廠1025 t/h鍋爐再熱器微噴水減溫器檢測(cè)示意圖2.3 GIS變電站母線檢測(cè)當(dāng)六氟化硫氣體絕緣開(kāi)關(guān)（Gas Lnsulated Switchgear）的母線、進(jìn)岀線套管和變壓器母線發(fā)生 故障時(shí)，由于設(shè)備的結(jié)構(gòu)限制,檢修人員無(wú)法直接查 找問(wèn)題的根源，采用ROWER 400視頻內(nèi)窺鏡對(duì)進(jìn) 岀線套管和變壓器母線進(jìn)行檢查，可以方便、快捷、 準(zhǔn)確地查

16、找出放電點(diǎn),確定故障點(diǎn)，大大節(jié)約了檢修 工期；以某220 kV變電站為檢測(cè)實(shí)例，其檢測(cè)結(jié)果 如圖7所示。3結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，證實(shí)德國(guó)瑞勒視頻內(nèi)窺 鏡在電站鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備的檢驗(yàn)中，發(fā)揮 了重要的作用，發(fā)現(xiàn)并排除了大量的設(shè)備缺陷，保證 了設(shè)備的安全運(yùn)行，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益 實(shí)踐證明，作者專門設(shè)計(jì)的輔助裝置在現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)中某220 kV GIS變電站的檢測(cè)圖測(cè)方法J.無(wú)損檢測(cè),2001,23(9) ：372374(編輯：王書(shū)平)圖7發(fā)揮了作用，拓寬了設(shè)備的適用范圍，效果良好。參考文獻(xiàn)：1 王仲生無(wú)損檢測(cè)診斷現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用技術(shù)M.北京:機(jī)械工 業(yè)岀版社,2002.2 張宏偉.飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉

17、片的非接觸測(cè)量J.航空精密制 造技術(shù),2004,40(4):34-36.3 陳明舟，王仲.基于視覺(jué)技術(shù)的三維曲面非接觸無(wú)損檢(上接第57頁(yè))道中產(chǎn)生沉積°4.3空氣預(yù)熱器堵塞嚴(yán)重空預(yù)器堵塞后，導(dǎo)致引風(fēng)系統(tǒng)的管道系統(tǒng)的出 力特性變化至偏離風(fēng)機(jī)工作區(qū)，引起引風(fēng)機(jī)搶風(fēng)。 引風(fēng)機(jī)搶風(fēng)后，兩側(cè)引風(fēng)機(jī)出力不能調(diào)平，相當(dāng)于單 側(cè)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行，限制了鍋爐出力，鍋爐出力降低后4 個(gè)水平煙道的煙氣流速整體明顯降低，尤其是低出作者簡(jiǎn)介：郭學(xué)(1974 -)，男，河南西平人，鄭州俱進(jìn)熱電能源有限公司總 工程師，工程師，武漢大學(xué)在讀碩士研究生，從事技術(shù)管理方面的 工作：何佩排(1961 -)，男，河南夏邑人，水

18、利部水工金屬結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢 驗(yàn)測(cè)試中心高級(jí)工程師，從事水工金屬結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢驗(yàn)方面的工作:空氣預(yù)熱器蒸汽吹灰壓力至1.5 MPa后，能保證空氣 預(yù)熱器煙氣側(cè)阻力維持或降低至1.2 kPa。只有當(dāng)空 氣預(yù)熱器煙氣側(cè)阻力大于1.8 kPa后引風(fēng)機(jī)才會(huì)出現(xiàn) 搶風(fēng)現(xiàn)象c在保證空氣預(yù)熱器的煙氣側(cè)阻力小于1 2 kPa后,引風(fēng)機(jī)一般不會(huì)出現(xiàn)搶風(fēng)現(xiàn)象o加強(qiáng)制粉系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的控制，添加好質(zhì) 量的鋼球，減少制粉中對(duì)鋼球的磨損，降低鍋爐飛灰第4期郭學(xué)，等:視頻內(nèi)窺鏡在電站設(shè)備無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用71力的一側(cè)引風(fēng)機(jī)所對(duì)應(yīng)的2個(gè)水平圓煙道煙氣流速 遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)流速，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后飛灰將衽煙道屮產(chǎn)的鐵含量。加強(qiáng)省煤器灰斗除灰情況監(jiān)控，保障除灰第4期郭學(xué)，等:視頻內(nèi)窺鏡在電站設(shè)備無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用71生沉積。順利，防止大顆粒飛灰堵塞空氣預(yù)熱器或增大空氣第4期郭學(xué)，等:視頻內(nèi)窺鏡在電站設(shè)備無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用71預(yù)熱器煙氣側(cè)阻力。第4期郭學(xué)，等:視頻內(nèi)窺鏡在電站設(shè)備無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用715處理措施(1) 合理?yè)脚淙霠t煤，保證入爐煤接近設(shè)計(jì)煤 種,防止長(zhǎng)期燃燒嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)煤種的入爐煤，避免 空氣預(yù)熱器低溫段硫腐蝕與積灰0(2) 燃用高硫煤時(shí)全開(kāi)熱風(fēng)再循環(huán)，提高空預(yù) 器冷段綜合