炉膛视频扫查仪

一、项目背景

在火力发电厂各种事故中，锅炉事故约占发电厂总事故的70%以上，而过热器、再热器、省煤器、水冷壁四管的泄露与爆管事故在众多事故中出现频率最高，约占锅炉总事故的70%以上。四管泄露是困扰火力发电厂安全生产的一大难题，其结果往往导致机组出现非计划停运，额外增加大量的检修工作，造成大量的经济损失，严重时甚至会影响电网的平稳运行，影响国民经济的稳定运行和发展。

火电厂的锅炉体积庞大，特别是超超临界的百万等级锅炉，其高度可达80m左右。锅炉内部煤粉燃烧的环境复杂恶劣，需要在高温、高压和具有腐蚀性介质的烟气环境下长期稳定地运行。炉膛内防磨防爆检查对锅炉安全运行具有至关重要的作用。正常情况下，只在B级及以上等级检修时才搭设炉内大型升降平台，平时的机组临停、临修或C级检修，一般不开展此项工作，故而，这些锅炉停运机会在锅炉防四管泄漏控非停检查和对炉膛内部真实结焦状况的掌握上失去了一次难得的查验机会。

按照传统检查方法搭设升降平台有几个缺点：首先是耗时长，搭设炉内升降平台大约需要一周时间，拆也需要四天以上，且随着机组容量越大搭设的工程量也相应增加；其次是成本高，搭拆升降平台耗费大量人力物力；有些部位依然是升降平台够不到的地方，仍须补充一些脚手架，这些部位的架子往往较难搭设；再者，搭拆炉内升降平台有较高的安全风险，在电厂属于一项高危高风险作业。所以，对于小修及临停机组来讲这种方法不可取，也不现实。另外一个原因时，对于调停机组，特别是节假日期间的机组调停，往往先只先给出一周的调停时间，因为是调停，要随时处于备用状态，你不能随意扩大检修范围或主设备长时间退备，否则会违反调度纪律，厂里不能够大范围展开相应的逢停必检工作，这样就会白白浪费一次检查机会，造成机组逢停必检与停机时间短之间的突出矛盾。

针对上述问题，我们提出了两种检查方案：一是利用有线无人机在炉膛内部开展飞行检查，完成宏观的四管防磨防爆检查工作（文章另发），二是用炉膛内壁部视频扫查仪对炉膛内部空间进行视频扫描检查。

二、炉膛视频扫查仪

为解决上述问题，研发团队奔赴现场考查，通过多次设计并实际试用，反复迭代，成功研制了一套安全可靠、快速简便的炉膛内壁部视频扫查仪。该扫查仪可对锅炉炉膛内部进行图像扫描和高清拍摄，将影像实时传输至外部进行处理，识别设备的宏观及微小缺陷并进行实时评估，解决了火力发电厂完全靠人工进行锅炉防磨防爆检查的问题。设备前端由20倍高清变焦摄像头、360°旋转云台、高亮度LED照明、电动攀爬机构组成，后端由显示器、控制主机、软件组成。

1）设备原理

由炉膛顶部中心位置固定钢丝绳，下穿至底部中心位置固定，作为攀爬导向轨道，电动攀爬机构沿钢丝绳上下运动，运行一定距离后水平旋转一周，实现对炉膛内壁全方位检查。

2）控制系统

控制器采用便携式控制箱，内置10寸高清触摸屏的安卓系统控制终端，控制扫查仪的爬行、旋转、变焦、灯光亮度等。

3）视频检测模块

摄像头采用500万像素CMOS图像传感器，20倍光学变焦镜头，高亮度LED照明，实时高清摄像存储，并具备光学防抖功能，可对炉膛管壁外观进行全方位扫描检测和缺陷记录。后期在炉外可对录制的检测视频进行详细识甄别和分析，对识别出的缺陷进行相应的分级处置。

4）安全防坠

视频扫查仪采用两根钢丝避免坠落事故。

5）供电模块

负责整套系统的动力输入与控制，前端视频扫查仪本体和后端便携式控制箱全部采用充电式14500mAh锂电池作为输入电源，续航时间5小时。可同时外接220V电源做到不间断供电。

6）信号传输模块

采用点对点无线传输模块，负责整套系统控制信号和视频信号的输入输出，千兆接口，传输距离1000米以上，满足系统所需带宽。

三、炉膛视频扫查仪宏观检查的区域

1）炉膛燃烧器周围和热负荷较高区域的水冷壁外观管壁被冲刷磨损的程度以及高温腐蚀、变形、鼓包等缺陷。

2）冷灰斗区域水冷壁管因落掉焦砸碰伤及管壁磨损。

3）所有看火孔、人孔门部位周围水冷壁管磨损、拉裂、鼓包、变形。

4）折焰角区域水冷壁管因局部水循环水动力特性不好阻碍而引起的过热、胀粗、鼓包以及烟气飞灰磨损而引起的管壁减薄等缺陷。

5）炉膛水冷壁四周布置有大量的炉膛吹灰器，其对水冷壁结焦进行吹扫的同时，也有可能对吹灰器周边的管壁造成吹损，因此对吹灰器作用范围内壁面的检查是一项重要工作。同时可以直观地对吹灰器枪头进到位、退到位位置进行逐一检查，确保枪头进、退位置正常，角度正常，不会对水冷壁产生吹损。犹如人员在站在炉内对吹灰器进行调试，这个对防止和杜绝吹灰器对冷壁管的吹损有巨大功用，基本上就可避免水冷壁被炉膛吹灰器吹损这一重大生产问题。