一、項目背景

在火力發(fā)電廠各種事故中，鍋爐事故約占發(fā)電廠總事故的70%以上，而過熱器、再熱器、省煤器、水冷壁四管的泄露與爆管事故在眾多事故中出現(xiàn)頻率最高，約占鍋爐總事故的70%以上。四管泄露是困擾火力發(fā)電廠安全生產(chǎn)的一大難題，其結(jié)果往往導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)非計劃停運(yùn)，額外增加大量的檢修工作，造成大量的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時甚至?xí)绊戨娋W(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行，影響國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定運(yùn)行和發(fā)展。

火電廠的鍋爐體積龐大，特別是超超臨界的百萬等級鍋爐，其高度可達(dá)80m左右。鍋爐內(nèi)部煤粉燃燒的環(huán)境復(fù)雜惡劣，需要在高溫、高壓和具有腐蝕性介質(zhì)的煙氣環(huán)境下長期穩(wěn)定地運(yùn)行。爐膛內(nèi)防磨防爆檢查對鍋爐安全運(yùn)行具有至關(guān)重要的作用。正常情況下，只在B級及以上等級檢修時才搭設(shè)爐內(nèi)大型升降平臺，平時的機(jī)組臨停、臨修或C級檢修，一般不開展此項工作，故而，這些鍋爐停運(yùn)機(jī)會在鍋爐防四管泄漏控非停檢查和對爐膛內(nèi)部真實結(jié)焦?fàn)顩r的掌握上失去了一次難得的查驗機(jī)會。

按照傳統(tǒng)檢查方法搭設(shè)升降平臺有幾個缺點(diǎn)：首先是耗時長，搭設(shè)爐內(nèi)升降平臺大約需要一周時間，拆也需要四天以上，且隨著機(jī)組容量越大搭設(shè)的工程量也相應(yīng)增加；其次是成本高，搭拆升降平臺耗費(fèi)大量人力物力；有些部位依然是升降平臺夠不到的地方，仍須補(bǔ)充一些腳手架，這些部位的架子往往較難搭設(shè)；再者，搭拆爐內(nèi)升降平臺有較高的安全風(fēng)險，在電廠屬于一項高危高風(fēng)險作業(yè)。所以，對于小修及臨停機(jī)組來講這種方法不可取，也不現(xiàn)實。另外一個原因時，對于調(diào)停機(jī)組，特別是節(jié)假日期間的機(jī)組調(diào)停，往往先只先給出一周的調(diào)停時間，因為是調(diào)停，要隨時處于備用狀態(tài)，你不能隨意擴(kuò)大檢修范圍或主設(shè)備長時間退備，否則會違反調(diào)度紀(jì)律，廠里不能夠大范圍展開相應(yīng)的逢停必檢工作，這樣就會白白浪費(fèi)一次檢查機(jī)會，造成機(jī)組逢停必檢與停機(jī)時間短之間的突出矛盾。

針對上述問題，我們提出了兩種檢查方案：一是利用有線無人機(jī)在爐膛內(nèi)部開展飛行檢查，完成宏觀的四管防磨防爆檢查工作（文章另發(fā)），二是用爐膛內(nèi)壁部視頻掃查儀對爐膛內(nèi)部空間進(jìn)行視頻掃描檢查。

二、爐膛視頻掃查儀

為解決上述問題，研發(fā)團(tuán)隊奔赴現(xiàn)場考查，通過多次設(shè)計并實際試用，反復(fù)迭代，成功研制了一套安全可靠、快速簡便的爐膛內(nèi)壁部視頻掃查儀。該掃查儀可對鍋爐爐膛內(nèi)部進(jìn)行圖像掃描和高清拍攝，將影像實時傳輸至外部進(jìn)行處理，識別設(shè)備的宏觀及微小缺陷并進(jìn)行實時評估，解決了火力發(fā)電廠完全靠人工進(jìn)行鍋爐防磨防爆檢查的問題。設(shè)備前端由20倍高清變焦攝像頭、360°旋轉(zhuǎn)云臺、高亮度LED照明、電動攀爬機(jī)構(gòu)組成，后端由顯示器、控制主機(jī)、軟件組成。

1）設(shè)備原理

由爐膛頂部中心位置固定鋼絲繩，下穿至底部中心位置固定，作為攀爬導(dǎo)向軌道，電動攀爬機(jī)構(gòu)沿鋼絲繩上下運(yùn)動，運(yùn)行一定距離后水平旋轉(zhuǎn)一周，實現(xiàn)對爐膛內(nèi)壁全方位檢查。

2）控制系統(tǒng)

控制器采用便攜式控制箱，內(nèi)置10寸高清觸摸屏的安卓系統(tǒng)控制終端，控制掃查儀的爬行、旋轉(zhuǎn)、變焦、燈光亮度等。

3）視頻檢測模塊

攝像頭采用500萬像素CMOS圖像傳感器，20倍光學(xué)變焦鏡頭，高亮度LED照明，實時高清攝像存儲，并具備光學(xué)防抖功能，可對爐膛管壁外觀進(jìn)行全方位掃描檢測和缺陷記錄。后期在爐外可對錄制的檢測視頻進(jìn)行詳細(xì)識甄別和分析，對識別出的缺陷進(jìn)行相應(yīng)的分級處置。

4）安全防墜

視頻掃查儀采用兩根鋼絲避免墜落事故。

5）供電模塊

負(fù)責(zé)整套系統(tǒng)的動力輸入與控制，前端視頻掃查儀本體和后端便攜式控制箱全部采用充電式14500mAh鋰電池作為輸入電源，續(xù)航時間5小時�？赏瑫r外接220V電源做到不間斷供電。

6）信號傳輸模塊

采用點(diǎn)對點(diǎn)無線傳輸模塊，負(fù)責(zé)整套系統(tǒng)控制信號和視頻信號的輸入輸出，千兆接口，傳輸距離1000米以上，滿足系統(tǒng)所需帶寬。

三、爐膛視頻掃查儀宏觀檢查的區(qū)域

1）爐膛燃燒器周圍和熱負(fù)荷較高區(qū)域的水冷壁外觀管壁被沖刷磨損的程度以及高溫腐蝕、變形、鼓包等缺陷。

2）冷灰斗區(qū)域水冷壁管因落掉焦砸碰傷及管壁磨損。

3）所有看火孔、人孔門部位周圍水冷壁管磨損、拉裂、鼓包、變形。

4）折焰角區(qū)域水冷壁管因局部水循環(huán)水動力特性不好阻礙而引起的過熱、脹粗、鼓包以及煙氣飛灰磨損而引起的管壁減薄等缺陷。

5）爐膛水冷壁四周布置有大量的爐膛吹灰器，其對水冷壁結(jié)焦進(jìn)行吹掃的同時，也有可能對吹灰器周邊的管壁造成吹損，因此對吹灰器作用范圍內(nèi)壁面的檢查是一項重要工作。同時可以直觀地對吹灰器槍頭進(jìn)到位、退到位位置進(jìn)行逐一檢查，確保槍頭進(jìn)、退位置正常，角度正常，不會對水冷壁產(chǎn)生吹損。猶如人員在站在爐內(nèi)對吹灰器進(jìn)行調(diào)試，這個對防止和杜絕吹灰器對冷壁管的吹損有巨大功用，基本上就可避免水冷壁被爐膛吹灰器吹損這一重大生產(chǎn)問題。

6）鰭片水冷壁與管子的焊縫開裂、嚴(yán)重咬邊、漏焊、假焊等情形，重點(diǎn)對組裝的片間連接、與包覆管連接嵌裝短鰭片，燃燒器處短鰭片等部位的焊縫做外觀檢查。

7）水冷壁管屏拉裂、鼓包、變形，屏式過熱器管出列、結(jié)焦。

8）水冷壁面整體腐蝕情況的檢查，宏觀了解爐膛內(nèi)部水冷壁結(jié)焦積灰和腐蝕情況

四、結(jié)論

鍋爐爐膛內(nèi)部傳統(tǒng)的檢查方法有工作周期長、經(jīng)濟(jì)效益差、危險性高等缺點(diǎn)，而我們采用爐膛掃查儀檢查有著低成本、高效率、高智能、時間短、本質(zhì)安全等顯著優(yōu)勢，能在鍋爐爐膛高效檢查工作中發(fā)揮巨大作用，這對提升傳統(tǒng)火力發(fā)電行業(yè)的智能化具有較大的價值。