吳佳宇

摘要：加強(qiáng)火電廠鍋爐管道金屬內(nèi)壁缺陷檢測力度，對(duì)火爐的正產(chǎn)運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的火電廠鍋爐管道金屬內(nèi)壁缺陷檢測方法受到外界溫度的影響，其檢測數(shù)據(jù)精度不能滿足檢測實(shí)際需求。為此，提出火電廠鍋爐管道金屬內(nèi)壁缺陷檢測方法研究。采用機(jī)器視覺技術(shù)，利用移動(dòng)臺(tái)和采像相機(jī)采集鍋爐管道金屬內(nèi)壁圖像，考慮造成內(nèi)壁缺陷的因素，分割圖像，突出圖像中內(nèi)壁缺陷特征;對(duì)圖像進(jìn)行歸一化處理，計(jì)算出圖像的梯度信息，統(tǒng)計(jì)各像素的梯度方向，計(jì)算出描述子，由全部的描述子組成圖像缺陷特征，完成特征提取;將提取的特征作為輸入，利用梯度算子對(duì)圖像濾波，完成管道金屬內(nèi)壁缺陷檢測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：設(shè)計(jì)的火電廠鍋爐管道金屬內(nèi)壁缺陷檢測方法的標(biāo)定值和擬合值均在正常取值范圍內(nèi)，其檢測精度滿足實(shí)際檢測需求。

關(guān)鍵詞：火電廠鍋爐管道;金屬內(nèi)壁;缺陷檢測方法

引言

火力發(fā)電機(jī)組投運(yùn)后，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，電站鍋爐設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行存在的問題會(huì)逐漸顯現(xiàn)。對(duì)鍋爐進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)是發(fā)現(xiàn)其缺陷的主要方式之一，熟悉鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)中常見的缺陷才能有針對(duì)性地開展檢驗(yàn)工作，以達(dá)到發(fā)現(xiàn)并消除缺陷的目的，從而確保發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定地運(yùn)行。本文列舉了一些內(nèi)部檢驗(yàn)中常見的主要缺陷并對(duì)其進(jìn)行分析，為今后檢驗(yàn)人員開展工作提供一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1鍋爐定期檢驗(yàn)的重要性

定期檢查鍋爐質(zhì)量，能夠有效地保障鍋爐安全運(yùn)行。其一，在進(jìn)行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患能夠及時(shí)進(jìn)行排查，從而可以避免不必要的安全隱患。由于鍋爐工況相對(duì)惡劣，在運(yùn)行的過程中，往往會(huì)出現(xiàn)一定的問題，諸如由于過熱導(dǎo)致變形、出現(xiàn)裂紋、腐蝕以及滲透等問題。當(dāng)出現(xiàn)問題后不能進(jìn)行及時(shí)處理，那么將會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)中重大的安全問題。當(dāng)鍋爐受火部位出現(xiàn)一定的裂紋時(shí)，其在高溫火焰的沖擊下導(dǎo)致水出現(xiàn)滲透，從而迅速變成蒸汽與煙氣一起漏掉。即便滲透出現(xiàn)在可見的位置，工人也不能發(fā)現(xiàn)。比如鍋爐的受壓部件出現(xiàn)變形，那么工作人員將不會(huì)發(fā)現(xiàn)該問題，主要是由于變形量比較小。其二，對(duì)鍋爐進(jìn)行定期檢查，在檢查時(shí)重點(diǎn)檢查設(shè)計(jì)、制造、安裝方面的原始缺陷。鍋爐投入使用之后，需要對(duì)其進(jìn)行登記，同時(shí)需要對(duì)鍋爐進(jìn)行相應(yīng)的檢驗(yàn)，通常能夠查出一般性的問題，但是去不能發(fā)現(xiàn)隱藏性的問題，因此當(dāng)鍋爐投入使用之后，需要定期對(duì)鍋爐進(jìn)行檢查。

2火電廠鍋爐管道金屬內(nèi)壁存在的缺陷

2.1爐膛高溫火焰的沖刷

火電廠鍋爐的爐內(nèi)溫度通常都極高，鍋爐內(nèi)的水冷壁、再熱器以及過熱器等部件長時(shí)間處在一種高溫環(huán)境下同時(shí)受到飛灰等多種物質(zhì)的沖刷，很容易造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)的腐蝕，引發(fā)爆管事件。特別是水冷管，會(huì)更容易受到高溫腐蝕的侵害。一方面，爐內(nèi)高溫會(huì)加快硫酸鹽的分解速度，進(jìn)而加快腐蝕的速度;另一方面，水冷管壁局部過高的溫度，特別是當(dāng)受到350℃以上高溫的強(qiáng)烈腐蝕的時(shí)候，很多附著在管壁的腐蝕附著物還有可能會(huì)形成高溫腐蝕問題。如果沒有及時(shí)對(duì)腐蝕問題進(jìn)行處理，非常容易造成因管壁較薄引發(fā)爐內(nèi)供熱問題甚至產(chǎn)生爆管事件。爆管事件不僅僅會(huì)對(duì)正常設(shè)備運(yùn)行、工作的有序開展造成影響，還會(huì)對(duì)職工的生命安全造成威脅，對(duì)居民供電產(chǎn)生影響等。其次，再熱器以及過熱器如果長期在高溫狀態(tài)下很容易產(chǎn)生較多的高溫氧化皮，甚至表面出現(xiàn)大量鼓泡，最終因污垢量過多形成管內(nèi)阻塞，加上高溫的作用下產(chǎn)生爆管，形成重大事故，造成巨大損失。

2.2磨損

磨損是受熱面泄露中很常見的一種形式，一般分為機(jī)械磨損、飛灰磨損和蒸汽吹損。①機(jī)械磨損。機(jī)械磨損一般由于定位卡塊失效或夾持不牢造成管排與管排之間、管排與夾持管之間出現(xiàn)磨損。應(yīng)從設(shè)計(jì)、制造、安裝及檢修等方面規(guī)避此類問題的發(fā)生。②飛灰磨損。飛灰磨損一般發(fā)生在工作環(huán)境溫度較低的后煙井受熱面。由于煙氣中含有大量飛灰，飛灰中攜帶大量堅(jiān)硬顆粒，沖刷管子表面，使低溫受熱面出現(xiàn)飛灰磨損。一般容易出現(xiàn)磨損的部位是受熱面與包墻之間，或蛇形管間的間隙過寬而形成的“煙氣走廊”區(qū)域，受煙氣沖刷的第一排管子中心點(diǎn)及兩側(cè)磨損最嚴(yán)重。煙氣速度越快，磨損現(xiàn)象越容易發(fā)生，后煙井常有因積灰堵塞煙氣通道的現(xiàn)象，通道的堵塞增加了煙氣的流速，會(huì)導(dǎo)致磨損現(xiàn)象的發(fā)生。③蒸汽吹灰器吹損。吹灰器故障，如卡澀、投運(yùn)時(shí)間過長，均會(huì)對(duì)附近管子造成吹損。運(yùn)行過程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)吹灰器的合理投運(yùn)，避免超時(shí)投運(yùn)。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)吹灰器的維護(hù)管理，對(duì)于出現(xiàn)故障的吹灰器，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維修或更換。

3火電廠鍋爐管道金屬內(nèi)壁缺陷檢測方法

3.1采集管道金屬內(nèi)壁圖像

采用機(jī)器視覺技術(shù)，結(jié)合移動(dòng)臺(tái)模塊和采像相機(jī)采集鍋爐管道金屬內(nèi)壁圖像，從中提取出鍋爐管道金屬內(nèi)部表面特征，檢測出內(nèi)壁缺陷并標(biāo)注。使用移動(dòng)臺(tái)為相機(jī)提供運(yùn)動(dòng)動(dòng)力，確保相機(jī)能夠采集到完整的管道金屬內(nèi)壁圖像，針對(duì)待檢測的鍋爐管道金屬，采用多相機(jī)分布式采集管道各處的圖像，所用相機(jī)的數(shù)量與管道的長度成正比，借助外力使管道做旋轉(zhuǎn)前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，從而采集到管道金屬內(nèi)壁的圖像。采集過程中使用的相機(jī)是采集裝置的輸入，其本質(zhì)是光信號(hào)向電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，使用CCD工業(yè)相機(jī)作為采集模塊的核心。在使用中，選用面陣傳感器結(jié)構(gòu)的相機(jī)，通過光學(xué)接口連接相機(jī)和鏡頭，根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置曝光方式。通過對(duì)工業(yè)相機(jī)各參數(shù)性能的選擇，結(jié)合實(shí)際檢測需求，選擇MV-EM510M相機(jī)作為采集管道金屬內(nèi)壁圖像的相機(jī)。光源是決定圖像質(zhì)量的重要因素，對(duì)于火電廠鍋爐管道金屬內(nèi)壁缺陷檢測的需求，選擇多角度打光模式，突出金屬內(nèi)壁的不平整區(qū)域，根據(jù)反光強(qiáng)度觀察特征，使管道金屬內(nèi)壁缺陷輪廓清晰地展現(xiàn)出來。在多角度光照下，同色系的光源會(huì)使圖像變亮，反色系的光源會(huì)使圖像變暗，在圖像采集過程中，選擇互補(bǔ)色光源，最大化觀察內(nèi)壁與背景之間的區(qū)別。選擇的光源確保現(xiàn)場中的光是均勻的并且稍大于現(xiàn)場的尺寸，確保圖像清晰，圖像表面特征明顯。在圖像采集完成后，提取出管道金屬內(nèi)壁的表面特征，為進(jìn)一步缺陷檢測做準(zhǔn)備。

3.2檢驗(yàn)冷水壁

在使用的過程中，冷水壁往往出現(xiàn)如下情況：第一，受熱出現(xiàn)變形。對(duì)于折焰角位置的冷水壁而言，由于極易受到高溫的影響，因此經(jīng)常出現(xiàn)問題。因此鍋爐需要承受較大的煙氣流壓力，從而內(nèi)壁產(chǎn)生一定的影響。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)在折焰角、門口兩側(cè)以及燃燒器等位置出現(xiàn)磨損比較嚴(yán)重的問題。第二，伴有鼓包以及相應(yīng)的脹粗問題，主要出現(xiàn)在能量堆高熱量以及水循環(huán)位置。第三，出現(xiàn)裂紋缺陷，在對(duì)裂紋進(jìn)行檢測時(shí)，通常發(fā)生在防渣管位置。當(dāng)出現(xiàn)裂紋時(shí)，假如不能進(jìn)行有效地處理，那么將導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重的冷水壁機(jī)械損傷故障。第四，出現(xiàn)磨損問題。通常發(fā)生在高熱以及燃燒器內(nèi)部。當(dāng)內(nèi)部出現(xiàn)磨損問題時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致冷水壁裂開或者出現(xiàn)穿透安全問題。與此同時(shí)，將導(dǎo)致出現(xiàn)氧化腐蝕問題。

3.3減溫器、閥門、燃燒器與吹灰器檢查

主要檢查區(qū)域：重點(diǎn)抽查減溫器筒體表面、環(huán)焊縫、封頭焊縫、內(nèi)套筒定位螺栓焊縫表面、連接焊縫、管座角焊縫、混合式減溫器內(nèi)套筒、噴水管等。檢驗(yàn)方法：采用目視檢查、壁厚測定、硬度檢測以及金相分析檢驗(yàn)要點(diǎn)：焊縫表面是否有裂紋以及超標(biāo)缺陷，燃燒器是否明顯燒損、變形、結(jié)焦和耐火層脫落;吹灰器以及套管是否明顯減薄，噴頭是否有嚴(yán)重?zé)龘p、開裂;爐頂密封結(jié)構(gòu)是否完好，爐墻、保溫以及爐內(nèi)耐火層是否有破損、明顯變形與脫落。

結(jié)束語

總而言之，鍋爐檢驗(yàn)人員需要結(jié)合電站鍋爐的具體情況，通過查閱鍋爐相關(guān)檢修、運(yùn)行資料，制定切實(shí)合理的檢驗(yàn)方案。在檢驗(yàn)過程中，檢驗(yàn)人員要嚴(yán)格落實(shí)規(guī)范及方案的要求，對(duì)發(fā)現(xiàn)的缺陷要及時(shí)反饋給使用單位，并掌握缺陷的處理過程。由于鍋爐在運(yùn)行的過程中，工況條件相對(duì)復(fù)雜極易帶來安全隱患。為了能夠有效地優(yōu)化鍋爐運(yùn)行的情況，需要對(duì)鍋爐進(jìn)行檢驗(yàn)。與此同時(shí)，對(duì)于出現(xiàn)的問題，相關(guān)工作人員可以編制有效的解決辦法，從而可以有效地促進(jìn)鍋爐高效的運(yùn)行，避免不必要的安全隱患。

參考文獻(xiàn)：

[1]李文洋，甘芳吉，周永杰，等.火電廠鍋爐管道金屬內(nèi)壁缺陷檢測方法研究[J].工程科學(xué)與技術(shù)，2020，51（05）：165-169.

[2]韓寧，張志杰，尹武良，等.基于渦流傳感的金屬表面缺陷檢測方法研究[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2020，32（05）：704-710.

[3]王卓，張?jiān)苽?，喻勇，?火電廠鍋爐管道金屬內(nèi)壁缺陷檢測方法[J].光學(xué)學(xué)報(bào)，2020，38（09）：201-208.