內(nèi)窺鏡在電力工業(yè)中的應(yīng)用分析

宋國(guó)慶 ,陳穩(wěn)定，張國(guó)偉

（1.哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150046；2.西安熱工研究院有限公司，西安 710032）

1 引言

在我國(guó)超（超）臨界機(jī)組發(fā)展過(guò)程中，電站鍋爐內(nèi)部清潔度檢查主要依靠工業(yè)電子內(nèi)窺鏡來(lái)完成。目前電力工業(yè)中主要使用美國(guó)韋林、日本奧林巴斯、歐洲WIWA以及國(guó)產(chǎn)工業(yè)電子內(nèi)窺鏡，高檔進(jìn)口和合資企業(yè)內(nèi)窺鏡價(jià)格基本在20 萬(wàn)元到60 萬(wàn)元之間，亦有更貴的。國(guó)產(chǎn)價(jià)格僅為進(jìn)口或者合資企業(yè)內(nèi)窺鏡價(jià)格的1/2，甚至更低的價(jià)格。然而電力系統(tǒng)中很多單位購(gòu)買(mǎi)的內(nèi)窺鏡看似高檔，實(shí)際使用中卻并不能滿足現(xiàn)場(chǎng)需要。如何選擇高性價(jià)比內(nèi)窺鏡并又快又好地進(jìn)行內(nèi)窺檢查，成為了電力行業(yè)內(nèi)部一項(xiàng)新的問(wèn)題。

我國(guó)各電廠金屬專(zhuān)業(yè)，電建公司、電科院以及其他鍋爐檢測(cè)單位等對(duì)工業(yè)電子內(nèi)窺鏡都有需求，以平均30 萬(wàn)元/臺(tái)計(jì)算，大致推算電力系統(tǒng)對(duì)工業(yè)內(nèi)窺鏡需求量最少在2000 臺(tái)以上，僅此一項(xiàng)需要支付的費(fèi)用就多達(dá)數(shù)十億，設(shè)備后期的維修保養(yǎng)更是一筆巨大的費(fèi)用。此外隨內(nèi)窺鏡配備的亦有清理雜物的機(jī)械手、爬行器等輔助裝備，這些設(shè)備同樣價(jià)格不菲。經(jīng)過(guò)對(duì)我國(guó)多臺(tái)超超臨界機(jī)組進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢驗(yàn)工作，實(shí)踐表明一些特定類(lèi)型的低價(jià)內(nèi)窺鏡完全可以滿足現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)工作的需要，最重要的是這類(lèi)工業(yè)電子內(nèi)窺鏡后期保養(yǎng)維修成本低。此外我們還提出一些更好更優(yōu)的解決方案，可為國(guó)家及企業(yè)節(jié)約資金。

2 電力工業(yè)中使用的內(nèi)窺鏡種類(lèi)及特點(diǎn)

因?yàn)殡娏I(yè)對(duì)內(nèi)窺鏡視頻沒(méi)有過(guò)高的要求，實(shí)際操作主要是對(duì)探頭及探線有一定要求，目前電力工業(yè)中使用的視頻內(nèi)窺鏡按探頭線分類(lèi)主要有3 種，第一種探線是金屬繞絲，此種探線以進(jìn)口的金屬繞線較好，其最細(xì)直徑可以達(dá)到4mm 以下，具有極高的耐磨性和一定的柔韌性。主要使用的是單燈LED 探頭；第二種是橡膠外皮的探線（類(lèi)似電纜線）大部分使用在國(guó)產(chǎn)內(nèi)窺鏡探線上，可以部分替代金屬繞絲探線，具有一定的耐磨性和柔韌性，但探線直徑不能做的過(guò)細(xì)，探頭大部分采用多燈LED；第三種是硬質(zhì)推索探線（GRP 材料），因其造價(jià)便宜、具有很高的性價(jià)比，國(guó)產(chǎn)內(nèi)窺鏡使用較多，其探線直徑可以做到4mm，主要還是采用多燈LED 探頭。此外還有硬桿類(lèi)探線，電力工業(yè)中使用較少。

3 電站機(jī)組對(duì)內(nèi)窺鏡的需求特點(diǎn)

首先，需要詳細(xì)了解我國(guó)電力企業(yè)對(duì)內(nèi)窺鏡需求的特點(diǎn)，以此來(lái)展開(kāi)針對(duì)性的研究并提出解決方案。整臺(tái)機(jī)組內(nèi)窺鏡檢驗(yàn)的主要部件為鍋爐受熱面、集箱、減溫器、爐內(nèi)外管道、各類(lèi)節(jié)流孔以及汽輪機(jī)。從超臨界到超超臨界機(jī)組受熱面主要?jiǎng)澐譃樗浔?、省煤器、過(guò)熱器、再熱器四大類(lèi)（簡(jiǎn)稱(chēng)鍋爐四管），四管規(guī)格大致在φ31.8mm～φ63.5mm 之間，其中管徑最小的一般為水冷壁，內(nèi)窺鏡檢查的難點(diǎn)主要是連續(xù)多個(gè)彎管的管屏。

集箱直徑規(guī)格主要在φ190mm～φ850mm 之間，分配小集箱數(shù)量基本占集箱總數(shù)量的25%～65%之間，根據(jù)集箱設(shè)計(jì)特點(diǎn)，鍋爐安裝前大致有40%～70%的集箱可以用拍照及其它非內(nèi)窺鏡方法實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。檢修時(shí)卻主要是靠?jī)?nèi)窺鏡來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)的難點(diǎn)主要是無(wú)大管座或者大管座較少的集箱、無(wú)手孔或者手孔較少的集箱。實(shí)踐證明對(duì)這類(lèi)集箱進(jìn)行檢查，需要內(nèi)窺鏡探線探頭具有高亮度、全角度旋轉(zhuǎn)，并具有進(jìn)行遠(yuǎn)距離投送能力。

如果能滿足受熱面與集箱的檢測(cè)要求，那么鍋爐減溫器、爐內(nèi)外管道以及汽輪機(jī)等部件的檢測(cè)就基本可以解決了，因?yàn)槠湟笙鄬?duì)更低，檢測(cè)難度較小。

4 內(nèi)窺鏡在電站機(jī)組檢查過(guò)程中的問(wèn)題

在電站機(jī)組檢查中內(nèi)窺鏡主要用于機(jī)組安裝前的檢驗(yàn)與檢修，主要的檢查對(duì)象為受熱面與集箱，其它部件的檢驗(yàn)都相對(duì)更容易，檢查過(guò)程中的主要問(wèn)題如下：

（1）對(duì)于受熱面內(nèi)窺鏡檢查主要是輔助通球過(guò)程。在通球過(guò)程中內(nèi)窺鏡主要輔助查看通球過(guò)程中球被卡的位置以及因何種原因?qū)⑶蚩ㄗ　Ｄ壳搬槍?duì)連續(xù)彎管類(lèi)受熱面，進(jìn)口的或國(guó)產(chǎn)內(nèi)窺鏡都不能很好地解決連續(xù)轉(zhuǎn)彎?rùn)z查這個(gè)難題，最好的解決辦法依然是盡最大可能從管子兩邊反復(fù)多次通球，如果仍不能通過(guò)，主要還是通過(guò)內(nèi)窺鏡及經(jīng)驗(yàn)大致判斷卡球位置，然后對(duì)管子進(jìn)行割管。因?yàn)槭軣崦婀軓酱笾略讦?1.8mm～φ63.5mm 之間，切割小管再進(jìn)行焊接需要的人力物力較少。所以對(duì)受熱面進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢查的實(shí)際意義不是特別大，只是起輔助作用。

（2）集箱內(nèi)窺鏡檢查則是電站鍋爐的重點(diǎn)及重要部分。內(nèi)窺鏡檢查管徑較大的集箱，LED 單燈探頭進(jìn)入集箱后僅能看到底部一部分，不能對(duì)整個(gè)筒體進(jìn)行觀察，即使用目前亮度很高的360°LED 單燈探頭內(nèi)窺鏡檢查效果也不理想。尤其對(duì)集箱大量的小管座根部和集箱環(huán)縫也不能起到很好的檢查效果。另外就是探線遠(yuǎn)距離投送問(wèn)題，硬桿探頭不能從手孔或者大管座彎曲進(jìn)入集箱，首先被排除。金屬繞絲探線和類(lèi)電纜線探線實(shí)際使用中，也不能滿足我們的實(shí)際需求：主要問(wèn)題是金屬繞絲基本為單燈LED 探頭，亮度不能滿足對(duì)大管徑集箱的檢測(cè)要求，長(zhǎng)時(shí)間使用后金屬繞絲容易散開(kāi)，散開(kāi)的繞絲給操作者的雙手造成傷害，再就是其遠(yuǎn)距離投送不能滿足要求；類(lèi)電纜探線為多燈LED 探頭，亮度基本可以滿足要求，但其遠(yuǎn)距離投送能力依舊不足，不能滿足對(duì)鍋爐大管徑并且較長(zhǎng)集箱（多為6m以上甚至更長(zhǎng)）的檢測(cè)。實(shí)際使用過(guò)程中效果最好的為硬質(zhì)推索探線，其具有很高的性價(jià)比，具有遠(yuǎn)距離投送能力，具有極高的耐磨性和一定的柔韌性，主要采用多燈LED探頭，可以滿足目前國(guó)內(nèi)各種機(jī)組的使用要求。

（3）其它部件如：減溫器、爐內(nèi)外管道、各類(lèi)節(jié)流孔以及汽輪機(jī)等的檢測(cè)，其對(duì)工業(yè)內(nèi)窺鏡的要求較低，前面提到的三種類(lèi)型工業(yè)內(nèi)窺鏡基本都可以滿足使用要求，而且這類(lèi)部件大多可以通過(guò)強(qiáng)光照射法、反射法、拍照法等非工業(yè)內(nèi)窺鏡方法解決。

5 新的替代內(nèi)窺鏡檢查方法介紹及成果

根據(jù)我國(guó)電站機(jī)組的特點(diǎn)，我們分析了適宜電站機(jī)組檢查使用要求的工業(yè)內(nèi)窺鏡。對(duì)于內(nèi)窺鏡檢查過(guò)程中遇到的問(wèn)題，根據(jù)多年現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)摸索出了一些較好的內(nèi)窺鏡檢查及其輔助方法，可以取代現(xiàn)場(chǎng)擺動(dòng)探線探頭來(lái)轉(zhuǎn)彎、鏡面反射法檢測(cè)以及微機(jī)械手清理雜物等相對(duì)落后的方法。

5.1 套管法

在實(shí)際使用工業(yè)內(nèi)窺鏡時(shí)，發(fā)現(xiàn)很多設(shè)備部位內(nèi)窺鏡探頭難以到達(dá)，把探線轉(zhuǎn)來(lái)轉(zhuǎn)去仍到達(dá)不了指定位置，即使目前所謂的360°探頭，也不能滿足現(xiàn)場(chǎng)的使用要求，這時(shí)候就需要套管進(jìn)行輔助。目前一些金屬專(zhuān)業(yè)人員也意識(shí)到了使用套管，但是選擇的套管材料不當(dāng)，使用起來(lái)效果仍不理想。經(jīng)實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)最適宜做套管的為鋁塑管，可以折疊成任何我們需要的形狀，并且可以長(zhǎng)時(shí)間保持形狀不變，用鋁塑管引導(dǎo)可以使探頭到達(dá)之前很難到達(dá)的位置。

5.2 磁鐵棒法

在內(nèi)窺鏡檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)雜物，金屬專(zhuān)業(yè)人員很多采用微機(jī)械手輔助清理雜物，由于集箱空間及其位置的限制，很多情況下機(jī)械手使用起來(lái)并不是很舒暢。再加上機(jī)械手價(jià)格較貴，實(shí)際使用中完全可以被磁鐵棒取代。這種磁鐵棒類(lèi)似汽車(chē)維修時(shí)用的可彎曲磁性拾取器，可以任意彎曲成一定形狀，最適宜現(xiàn)場(chǎng)使用，但汽車(chē)維修時(shí)用磁性拾取器最長(zhǎng)也僅有600mm，根本不能滿足實(shí)際使用，我們可以向廠商按要求定制，一般來(lái)說(shuō)定制1000～2500mm 基本可以滿足大部分機(jī)組使用，其最重要的是價(jià)格便宜，且實(shí)際使用效果遠(yuǎn)勝于微型機(jī)械手。

5.3 拍照法

目前現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)時(shí)大多內(nèi)窺鏡對(duì)小集箱檢查的效果都不是很好，主要是和小集箱的設(shè)計(jì)特點(diǎn)有關(guān)。部分電廠和制造廠檢驗(yàn)小集箱時(shí)使用鏡面反射法，其效果和一般內(nèi)窺鏡相差不多，優(yōu)點(diǎn)是不用電源、方便快捷，但其清晰度依然偏差。下面重點(diǎn)介紹遠(yuǎn)程拍照法。需配備部件如下：專(zhuān)用相機(jī)；配備專(zhuān)用相機(jī)無(wú)線遙控快門(mén)（可不買(mǎi)）；專(zhuān)用獨(dú)腳架，多節(jié)伸縮。使用方法：（1）將相機(jī)連接到獨(dú)腳架上，同時(shí)將相機(jī)調(diào)到強(qiáng)制閃光自拍模式。（2）如果沒(méi)有遙控快門(mén)線，可以啟動(dòng)相機(jī)10s 延時(shí)自拍模式，如果有就使用無(wú)線遙控快門(mén)。（3）將打開(kāi)的相機(jī)通過(guò)獨(dú)腳架放入小集箱內(nèi)部，即可通過(guò)自拍或者遙控快門(mén)的方式進(jìn)行拍攝。實(shí)踐表明此種方法是我國(guó)目前最輕便、最清晰的小集箱內(nèi)窺檢查方法，可以取代目前使用的鏡面反射法和內(nèi)窺鏡法。電廠專(zhuān)業(yè)人員可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)此方法的優(yōu)越性。

6 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)電力行業(yè)中使用的各類(lèi)內(nèi)窺鏡進(jìn)行對(duì)比，分析了最適合我國(guó)電力工業(yè)使用的硬質(zhì)推索多燈工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡。高端工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡發(fā)展越來(lái)越體現(xiàn)出其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，比如其單燈探頭越來(lái)越亮，分辨率越來(lái)越高，金屬繞絲越來(lái)越精細(xì)耐磨，攜帶更輕便，操作更簡(jiǎn)單等。但這類(lèi)高端工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡并不完全適用于我國(guó)電力工業(yè)。因?yàn)殡娏π袠I(yè)不同于醫(yī)療等行業(yè)，并不需要高端的內(nèi)窺鏡，需要的是高性價(jià)比的工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡，目前國(guó)內(nèi)外的硬質(zhì)推索多燈類(lèi)工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡不僅可以更好地完成電力工業(yè)的內(nèi)窺檢驗(yàn)工作，而且價(jià)格及后期保養(yǎng)維護(hù)成本更低。我國(guó)電力行業(yè)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的人員可以在實(shí)踐中對(duì)比使用此類(lèi)儀器，對(duì)于介紹的相關(guān)輔助方法也可以進(jìn)行參考比較。

［1］陳穩(wěn)定.華能東方電廠1、2 號(hào)鍋爐集箱內(nèi)窺鏡檢查報(bào)告［R］.西安：西安熱工研究院有限公司，2008.

［2］陳穩(wěn)定，劉韓陽(yáng)，高延忠.超超臨界鍋爐清潔度控制與分析［J］.機(jī)電信息，2012（6）：81-82.

［3］高延忠，陳恩山.華能海門(mén)電廠4 號(hào)機(jī)組吹管后內(nèi)部清潔度檢查報(bào)告［R］.西安：西安熱工研究院有限公司，2012.