內(nèi)窺鏡在電力工業(yè)中的應用分析

宋國慶 ,陳穩(wěn)定，張國偉

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

1 引言

在我國超（超）臨界機組發(fā)展過程中，電站鍋爐內(nèi)部清潔度檢查主要依靠工業(yè)電子內(nèi)窺鏡來完成。目前電力工業(yè)中主要使用美國韋林、日本奧林巴斯、歐洲WIWA以及國產(chǎn)工業(yè)電子內(nèi)窺鏡，高檔進口和合資企業(yè)內(nèi)窺鏡價格基本在20 萬元到60 萬元之間，亦有更貴的。國產(chǎn)價格僅為進口或者合資企業(yè)內(nèi)窺鏡價格的1/2，甚至更低的價格。然而電力系統(tǒng)中很多單位購買的內(nèi)窺鏡看似高檔，實際使用中卻并不能滿足現(xiàn)場需要。如何選擇高性價比內(nèi)窺鏡并又快又好地進行內(nèi)窺檢查，成為了電力行業(yè)內(nèi)部一項新的問題。

我國各電廠金屬專業(yè)，電建公司、電科院以及其他鍋爐檢測單位等對工業(yè)電子內(nèi)窺鏡都有需求，以平均30 萬元/臺計算，大致推算電力系統(tǒng)對工業(yè)內(nèi)窺鏡需求量最少在2000 臺以上，僅此一項需要支付的費用就多達數(shù)十億，設備后期的維修保養(yǎng)更是一筆巨大的費用。此外隨內(nèi)窺鏡配備的亦有清理雜物的機械手、爬行器等輔助裝備，這些設備同樣價格不菲。經(jīng)過對我國多臺超超臨界機組進行內(nèi)窺鏡檢驗工作，實踐表明一些特定類型的低價內(nèi)窺鏡完全可以滿足現(xiàn)場檢驗工作的需要，最重要的是這類工業(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)窺鏡種類及特點

因為電力工業(yè)對內(nèi)窺鏡視頻沒有過高的要求，實際操作主要是對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)窺鏡按探頭線分類主要有3 種，第一種探線是金屬繞絲，此種探線以進口的金屬繞線較好，其最細直徑可以達到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（類似電纜線）大部分使用在國產(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細，探頭大部分采用多燈LED；第三種是硬質(zhì)推索探線（GRP 材料），因其造價便宜、具有很高的性價比，國產(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。此外還有硬桿類探線，電力工業(yè)中使用較少。

3 電站機組對內(nèi)窺鏡的需求特點

首先，需要詳細了解我國電力企業(yè)對內(nèi)窺鏡需求的特點，以此來展開針對性的研究并提出解決方案。整臺機組內(nèi)窺鏡檢驗的主要部件為鍋爐受熱面、集箱、減溫器、爐內(nèi)外管道、各類節(jié)流孔以及汽輪機。從超臨界到超超臨界機組受熱面主要劃分為水冷壁、省煤器、過熱器、再熱器四大類（簡稱鍋爐四管），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)窺鏡檢查的難點主要是連續(xù)多個彎管的管屏。

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)集箱設計特點，鍋爐安裝前大致有40%～70%的集箱可以用拍照及其它非內(nèi)窺鏡方法實現(xiàn)檢測。檢修時卻主要是靠內(nèi)窺鏡來進行檢測。檢測的難點主要是無大管座或者大管座較少的集箱、無手孔或者手孔較少的集箱。實踐證明對這類集箱進行檢查，需要內(nèi)窺鏡探線探頭具有高亮度、全角度旋轉(zhuǎn)，并具有進行遠距離投送能力。

如果能滿足受熱面與集箱的檢測要求，那么鍋爐減溫器、爐內(nèi)外管道以及汽輪機等部件的檢測就基本可以解決了，因為其要求相對更低，檢測難度較小。

4 內(nèi)窺鏡在電站機組檢查過程中的問題

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

（1）對于受熱面內(nèi)窺鏡檢查主要是輔助通球過程。在通球過程中內(nèi)窺鏡主要輔助查看通球過程中球被卡的位置以及因何種原因?qū)⑶蚩ㄗ　Ｄ壳搬槍B續(xù)彎管類受熱面，進口的或國產(chǎn)內(nèi)窺鏡都不能很好地解決連續(xù)轉(zhuǎn)彎檢查這個難題，最好的解決辦法依然是盡最大可能從管子兩邊反復多次通球，如果仍不能通過，主要還是通過內(nèi)窺鏡及經(jīng)驗大致判斷卡球位置，然后對管子進行割管。因為受熱面管徑大致在φ31.8mm～φ63.5mm 之間，切割小管再進行焊接需要的人力物力較少。所以對受熱面進行內(nèi)窺鏡檢查的實際意義不是特別大，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及重要部分。內(nèi)窺鏡檢查管徑較大的集箱，LED 單燈探頭進入集箱后僅能看到底部一部分，不能對整個筒體進行觀察，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。另外就是探線遠距離投送問題，硬桿探頭不能從手孔或者大管座彎曲進入集箱，首先被排除。金屬繞絲探線和類電纜線探線實際使用中，也不能滿足我們的實際需求：主要問題是金屬繞絲基本為單燈LED 探頭，亮度不能滿足對大管徑集箱的檢測要求，長時間使用后金屬繞絲容易散開，散開的繞絲給操作者的雙手造成傷害，再就是其遠距離投送不能滿足要求；類電纜探線為多燈LED 探頭，亮度基本可以滿足要求，但其遠距離投送能力依舊不足，不能滿足對鍋爐大管徑并且較長集箱（多為6m以上甚至更長）的檢測。實際使用過程中效果最好的為硬質(zhì)推索探線，其具有很高的性價比，具有遠距離投送能力，具有極高的耐磨性和一定的柔韌性，主要采用多燈LED探頭，可以滿足目前國內(nèi)各種機組的使用要求。

（3）其它部件如：減溫器、爐內(nèi)外管道、各類節(jié)流孔以及汽輪機等的檢測，其對工業(yè)內(nèi)窺鏡的要求較低，前面提到的三種類型工業(yè)內(nèi)窺鏡基本都可以滿足使用要求，而且這類部件大多可以通過強光照射法、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)我國電站機組的特點，我們分析了適宜電站機組檢查使用要求的工業(yè)內(nèi)窺鏡。對于內(nèi)窺鏡檢查過程中遇到的問題，根據(jù)多年現(xiàn)場工作經(jīng)驗，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)場擺動探線探頭來轉(zhuǎn)彎、鏡面反射法檢測以及微機械手清理雜物等相對落后的方法。

5.1 套管法

在實際使用工業(yè)內(nèi)窺鏡時，發(fā)現(xiàn)很多設備部位內(nèi)窺鏡探頭難以到達，把探線轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去仍到達不了指定位置，即使目前所謂的360°探頭，也不能滿足現(xiàn)場的使用要求，這時候就需要套管進行輔助。目前一些金屬專業(yè)人員也意識到了使用套管，但是選擇的套管材料不當，使用起來效果仍不理想。經(jīng)實際使用發(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，并且可以長時間保持形狀不變，用鋁塑管引導可以使探頭到達之前很難到達的位置。

5.2 磁鐵棒法

在內(nèi)窺鏡檢驗時發(fā)現(xiàn)雜物，金屬專業(yè)人員很多采用微機械手輔助清理雜物，由于集箱空間及其位置的限制，很多情況下機械手使用起來并不是很舒暢。再加上機械手價格較貴，實際使用中完全可以被磁鐵棒取代。這種磁鐵棒類似汽車維修時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)場使用，但汽車維修時用磁性拾取器最長也僅有600mm，根本不能滿足實際使用，我們可以向廠商按要求定制，一般來說定制1000～2500mm 基本可以滿足大部分機組使用，其最重要的是價格便宜，且實際使用效果遠勝于微型機械手。

5.3 拍照法

目前現(xiàn)場檢驗時大多內(nèi)窺鏡對小集箱檢查的效果都不是很好，主要是和小集箱的設計特點有關(guān)。部分電廠和制造廠檢驗小集箱時使用鏡面反射法，其效果和一般內(nèi)窺鏡相差不多，優(yōu)點是不用電源、方便快捷，但其清晰度依然偏差。下面重點介紹遠程拍照法。需配備部件如下：專用相機；配備專用相機無線遙控快門（可不買）；專用獨腳架，多節(jié)伸縮。使用方法：（1）將相機連接到獨腳架上，同時將相機調(diào)到強制閃光自拍模式。（2）如果沒有遙控快門線，可以啟動相機10s 延時自拍模式，如果有就使用無線遙控快門。（3）將打開的相機通過獨腳架放入小集箱內(nèi)部，即可通過自拍或者遙控快門的方式進行拍攝。實踐表明此種方法是我國目前最輕便、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。電廠專業(yè)人員可以通過現(xiàn)場實踐來檢驗此方法的優(yōu)越性。

6 結(jié)論

本文通過對電力行業(yè)中使用的各類內(nèi)窺鏡進行對比，分析了最適合我國電力工業(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)展越來越體現(xiàn)出其技術(shù)優(yōu)勢，比如其單燈探頭越來越亮，分辨率越來越高，金屬繞絲越來越精細耐磨，攜帶更輕便，操作更簡單等。但這類高端工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡并不完全適用于我國電力工業(yè)。因為電力行業(yè)不同于醫(yī)療等行業(yè)，并不需要高端的內(nèi)窺鏡，需要的是高性價比的工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡，目前國內(nèi)外的硬質(zhì)推索多燈類工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡不僅可以更好地完成電力工業(yè)的內(nèi)窺檢驗工作，而且價格及后期保養(yǎng)維護成本更低。我國電力行業(yè)相關(guān)專業(yè)的人員可以在實踐中對比使用此類儀器，對于介紹的相關(guān)輔助方法也可以進行參考比較。

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

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

［3］高延忠，陳恩山.華能海門電廠4 號機組吹管后內(nèi)部清潔度檢查報告［R］.西安：西安熱工研究院有限公司，2012.