循環(huán)流化床（簡(jiǎn)稱CFB）鍋爐作為國(guó)內(nèi)當(dāng)前發(fā)電機(jī)組推廣的一種潔凈煤燃燒鍋爐，其優(yōu)勢(shì)在于煤種適應(yīng)性廣，燃燒穩(wěn)定，同時(shí)燃燒效率高，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，易于脫硫、脫氮，環(huán)保性能好，能實(shí)現(xiàn)灰、渣綜合利用等，在我國(guó)熱電行業(yè)得到了迅速的推廣使用。但由于CFB獨(dú)特的燃燒特點(diǎn)，鍋爐內(nèi)的固體物料濃度大，鍋爐受熱面和耐火材料受到不斷沖刷，磨損問題比較突出，且伴隨著高溫氧化腐蝕，嚴(yán)重制約了鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

由于鍋爐結(jié)構(gòu)和燃燒方式的不同，CFB鍋爐與煤粉爐相比，鍋爐本體在機(jī)組停運(yùn)期間的檢查項(xiàng)目較多，檢查的細(xì)致程度要求較高。而當(dāng)現(xiàn)代發(fā)電廠鍋爐進(jìn)入大容量、高參數(shù)時(shí)代，鍋爐工作管介質(zhì)壓力不斷提高，水冷壁的爆漏威脅也更為嚴(yán)重。由于運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不足、檢修人員經(jīng)驗(yàn)欠缺，早期CFB鍋爐的運(yùn)行周期普遍較短。因此，對(duì)于鍋爐水冷壁泄漏的提前預(yù)防和早期識(shí)別至關(guān)重要，停運(yùn)過程中的檢查和檢修工作需要系統(tǒng)化、細(xì)致化、全面化，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

一、水冷壁的磨損、腐蝕機(jī)理

在機(jī)理上，鍋爐水冷壁的磨損有撞擊磨損和沖刷磨損兩種基本類型。撞擊磨損是指顆粒垂直撞擊固體壁面，在其長(zhǎng)期的、反復(fù)的作用下使表面產(chǎn)生疲勞破壞，磨損速率隨著時(shí)間變化呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)；沖刷磨損是指固體顆粒運(yùn)動(dòng)方向與受熱面的夾角較�。ㄆ叫校�，這時(shí)固體顆粒產(chǎn)生刨削作用，這種磨損對(duì)受熱面造成的磨損速率隨時(shí)間變化不大。

受熱面的磨損狀況主要與物料的粒徑、濃度、硬度以及受熱面的壁溫有關(guān)。

煙氣流速愈高，磨損愈嚴(yán)重；煙氣灰粒濃度愈大，飛灰粒子碰撞受熱面幾率增加，磨損量增加；粒子的直徑越大，撞擊動(dòng)量就越大，磨損量越大。

在CFB鍋爐中，固體物料的濃度很大，通�？蛇_(dá)煤粉爐的幾十倍到上百倍，顆粒硬且棱角尖銳，因而在高速煙氣的帶動(dòng)下，對(duì)水冷壁的沖刷磨損極為嚴(yán)重；一次流態(tài)風(fēng)和二次干擾風(fēng)復(fù)合作用產(chǎn)生渦流效應(yīng)，導(dǎo)致對(duì)水冷壁管壁的局部磨損尤為明顯；在密相區(qū)上方水冷壁處，當(dāng)焦渣等固體顆粒以較高速度下降到該平臺(tái)時(shí)產(chǎn)生反彈，對(duì)水冷壁管產(chǎn)生切割效應(yīng)而導(dǎo)致嚴(yán)重磨損。此外，水冷壁還易受到高溫氧化和硫化物熱腐蝕。水冷壁管處煙氣溫度高，且是富氧燃燒，實(shí)踐證明，在300℃以上，管外表溫度每升高50℃腐蝕速度增加1倍。

二、現(xiàn)有防磨防爆措施及檢查手段

目前，預(yù)防機(jī)組高溫受熱面磨損泄漏主要有以下途徑：

一是在鍋爐運(yùn)行管理上采取措施，可進(jìn)行調(diào)整配煤、改變二次風(fēng)配比、降低煙氣量和煙氣流速、控制機(jī)組啟停速度等，以達(dá)到最大限度降低磨損速率的效果。

二是對(duì)受熱面進(jìn)行改造，如①在水冷壁上加裝防磨梁改變固體顆粒的流動(dòng)方向；②采用水冷壁讓管技術(shù)使耐火澆注料與上部水冷壁保持在一個(gè)平面上，固體顆粒沿壁面繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，從而消除該區(qū)域的磨損； ③采用表面處理技術(shù)對(duì)水冷壁管進(jìn)行保護(hù)和強(qiáng)化，如熱噴涂、電鍍、熱浸鍍、滲氮等。

三是利用檢測(cè)儀器定時(shí)檢查水冷壁是否有高溫腐蝕、變形、拉裂、鼓包、脹粗等缺陷，重點(diǎn)對(duì)燃燒器周圍、吹灰器附近、人孔附近彎管、冷灰斗等管壁減薄區(qū)域進(jìn)行測(cè)厚和腐蝕情況檢查。

傳統(tǒng)檢查方式一般通過搭建腳手架或大型升降平臺(tái)對(duì)水冷壁進(jìn)行防磨防爆檢查。然而鍋爐內(nèi)部環(huán)境異常惡劣，非常不利于技術(shù)人員長(zhǎng)時(shí)間工作。這種方式消耗大量人力物力，成本高昂，耗時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)極易出現(xiàn)安全事故，我們迫切需要更加安全、可靠、便捷的檢查方法來適應(yīng)CFB鍋爐的運(yùn)維需求。

三、無人機(jī)取代升降臺(tái)，宏觀檢查智能化

我公司研發(fā)的智能巡檢無人機(jī)由飛行平臺(tái)系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、有線供電系統(tǒng)和地面控制系統(tǒng)組成。

飛行平臺(tái)系統(tǒng)主要包括動(dòng)力系統(tǒng)、傳感器、信號(hào)處理、GPS、LED照明、無線控制等�？赏ㄟ^遙控器操縱或者通過系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)自主飛行，在鍋爐內(nèi)飛行到待檢查位置懸停。采用激光雷達(dá)和防護(hù)罩實(shí)現(xiàn)雙重避障，多個(gè)不同方向的激光傳感器可完成測(cè)距并確定相對(duì)位置，在距離障礙物2m時(shí)無人機(jī)懸停，實(shí)現(xiàn)自主避障功能；在一些需要近距離檢查的場(chǎng)景下，通過機(jī)身外部的圓形防護(hù)罩可防止與爐壁發(fā)生碰撞。

圖像采集系統(tǒng)主要包括云臺(tái)、相機(jī)、傳感器、無線傳輸?shù)�。采用帶有三軸自穩(wěn)云臺(tái)的4K前置攝像頭和1080P的底置雙鏡頭圖像系統(tǒng)，可電動(dòng)調(diào)節(jié)攝像頭的方向，5倍變焦，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)高清拍照和攝像。并通過WIFI傳輸模塊將實(shí)時(shí)圖像傳輸至計(jì)算機(jī)或手機(jī)，實(shí)現(xiàn)水冷壁的快速檢查。

有線供電系統(tǒng)主要包括升壓穩(wěn)壓系統(tǒng)、線纜等。采用地空電力傳輸，220V市電升壓為高壓的直流電通過線纜連接到智能巡檢無人機(jī)，線纜長(zhǎng)度可達(dá)30m，可不間斷地為無人機(jī)供電，有效解決了無人機(jī)電池續(xù)航時(shí)間短的問題。

地面控制系統(tǒng)主要包括無線控制、GPS導(dǎo)航、計(jì)算機(jī)、手機(jī)等。采用GPS衛(wèi)星導(dǎo)航和光流（視覺）導(dǎo)航兩種模式。當(dāng)鍋爐無法接收GPS衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，可切換到光流導(dǎo)航模式，利用高亮度LED照明導(dǎo)航到需要檢查的位置，懸停在待檢位置進(jìn)行檢查。

一般情況下，無人機(jī)從位于爐膛尾部受熱面?zhèn)让娴臓t門進(jìn)入檢查空間，檢查人員根據(jù)鍋爐內(nèi)部特征判斷無人機(jī)所處位置，選擇合適的起點(diǎn)(零點(diǎn))。檢查時(shí)，可按照整體快速掃查與局部重點(diǎn)掃查相結(jié)合的方式，在容易發(fā)生問題或懷疑有缺陷的部位可懸停進(jìn)行重點(diǎn)掃查。

水冷壁管高溫腐蝕檢查 吹灰器四周水冷壁吹損檢查

無人機(jī)檢查過程中，對(duì)鍋爐受熱面的典型部位以視頻、照片等方式留存。發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)標(biāo)明所處位置，井進(jìn)行多角度拍攝，由檢修人員判斷缺陷類型、大小以及處理方式。當(dāng)對(duì)疑似缺陷存在爭(zhēng)議時(shí)，可對(duì)存疑部位進(jìn)行人工檢查確認(rèn)，確保不誤判。同時(shí)，無人機(jī)系統(tǒng)的后臺(tái)軟件也可將檢查結(jié)果與歷史圖像進(jìn)行分析比較，預(yù)測(cè)受熱面異常工況，提前預(yù)警并處理，預(yù)防事故發(fā)生。

智能有線無人機(jī)檢查有著低成本、低風(fēng)險(xiǎn)、高效率、高智能、空間適用性強(qiáng)等顯著優(yōu)勢(shì)，能在爐膛檢查工作中發(fā)揮巨大作用。根據(jù)后期研發(fā)需求，有線無人機(jī)平臺(tái)可以搭載測(cè)厚及氧化皮檢查探頭等，對(duì)鍋爐進(jìn)行更加全面精確的檢查。

四、水冷壁爬行機(jī)器人，檢測(cè)清洗一體化

我司研發(fā)的履帶式水冷壁爬行機(jī)器人能夠代替人工進(jìn)行水冷壁檢測(cè)，機(jī)器人采用永磁技術(shù)吸附在水冷壁上，可在水冷壁上移動(dòng)，并對(duì)每根管子進(jìn)行高精度測(cè)厚，通過實(shí)時(shí)的高清視頻完成對(duì)水冷壁排管浮灰的沖洗、清焦、排管外觀的檢測(cè)、排管壁厚度的自動(dòng)檢測(cè)、缺陷的定位等，可自動(dòng)對(duì)應(yīng)管子記錄測(cè)厚數(shù)據(jù)，有問題的管子自動(dòng)噴碼，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電廠水冷壁防磨防爆的智能化全方位檢測(cè)。

機(jī)器人采用磁性吸附式結(jié)構(gòu)，能夠在爐膛范圍內(nèi)可靠攀爬，垂直拉力大于200kg。整體體積小巧，尺寸為700*360*150mm，方便進(jìn)入鍋爐。并可根據(jù)不同任務(wù)進(jìn)行模塊組裝，包括驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)、清洗裝置、顯示控制器等。

驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)包括車身、減速電機(jī)、車架和橡膠履帶，減速電機(jī)設(shè)置于車身內(nèi)；

檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括高清攝像頭、電磁超聲測(cè)厚儀和定位裝置，分別設(shè)置在車身上。攝像頭采用200萬像素CMOS圖像傳感器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、機(jī)器人的行走、管壁外觀磨損的檢測(cè)和記錄。電磁超聲測(cè)厚裝置無需耦合劑，可以0.1mm精度測(cè)量管壁厚度；

清洗裝置是由兩個(gè)高壓噴水裝置組成，分布于車身前端，可達(dá)到5兆帕的沖洗力，高效沖洗結(jié)焦、結(jié)渣；

顯示控制器采用7寸高清觸摸屏的安卓系統(tǒng)控制終端，控制水冷壁的爬行機(jī)器人行走、檢測(cè)、清洗和厚度的顯示。

此外還可定制內(nèi)壁腐蝕坑檢測(cè)，加裝漏磁檢測(cè)、脈沖渦流檢測(cè)或冷陰極數(shù)字射線檢測(cè)。

水冷壁爬行機(jī)器人檢測(cè)實(shí)時(shí)顯示圖

五、管屏伸縮掃查器，密集管排快速查

伸縮式管屏掃查器是我司針對(duì)水冷壁等大面積受檢區(qū)域和管屏密集區(qū)域進(jìn)行防磨防爆檢查使用的手持式專用管屏檢測(cè)設(shè)備，可有效提高檢測(cè)速度，減少檢測(cè)人員的投入。無需打磨即可快速完成大面積管屏超聲測(cè)厚、外觀視頻檢查、管道蠕脹檢查等，并能同步保存外觀視頻及厚度數(shù)據(jù)，方便后期查證。

（1）視頻檢測(cè)

前端搭載高清圖像傳感器，高亮度LED照明，實(shí)時(shí)高清攝像，可實(shí)現(xiàn)對(duì)管壁外表面結(jié)焦、腐蝕、損傷、較大裂紋的檢測(cè)，具備檢測(cè)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能，方便后期查證。

（2）高精度測(cè)厚

采用電磁超聲測(cè)厚裝置，無需耦合劑，檢測(cè)精度0.01mm，檢測(cè)范圍1.5-100mm。省去了傳統(tǒng)的超聲波測(cè)厚方式必須涂抹耦合劑才能進(jìn)行測(cè)厚的不方便性。

（3）管道蠕脹檢測(cè)

可搭載高精度電子卡規(guī)，快速檢測(cè)管道外徑尺寸，同時(shí)對(duì)蠕脹超標(biāo)管子報(bào)警提示。

（4）管屏橫向移動(dòng)平臺(tái)

受熱面的磨損、測(cè)厚、蠕脹等檢查大多需要橫向移動(dòng)，設(shè)計(jì)采用雙排交錯(cuò)滾輪作為滾動(dòng)機(jī)構(gòu)，橫跨管子平穩(wěn)，無顛簸。底部布置永磁鐵，有效吸附于檢測(cè)面，且輕松推動(dòng)，不易滑落。

水冷壁管屏面積大，數(shù)量多，檢查工作量巨大，依靠常規(guī)的超聲測(cè)厚儀檢測(cè)，先打磨、再測(cè)厚、后記錄，單點(diǎn)檢測(cè)需要三人完成。使用管屏掃查器對(duì)成排橫向管屏檢測(cè)，無需打磨，自動(dòng)測(cè)厚并記錄測(cè)厚數(shù)據(jù)，一人完成三人工作，大大提高檢測(cè)效率，有效減少檢測(cè)人員的投入，提升電廠經(jīng)濟(jì)效益。