火電廠鍋爐管道金屬內壁缺陷檢測方法研究

吳佳宇

摘要：加強火電廠鍋爐管道金屬內壁缺陷檢測力度，對火爐的正產運行有著至關重要的作用。傳統的火電廠鍋爐管道金屬內壁缺陷檢測方法受到外界溫度的影響，其檢測數據精度不能滿足檢測實際需求。為此，提出火電廠鍋爐管道金屬內壁缺陷檢測方法研究。采用機器視覺技術，利用移動臺和采像相機采集鍋爐管道金屬內壁圖像，考慮造成內壁缺陷的因素，分割圖像，突出圖像中內壁缺陷特征;對圖像進行歸一化處理，計算出圖像的梯度信息，統計各像素的梯度方向，計算出描述子，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，利用梯度算子對圖像濾波，完成管道金屬內壁缺陷檢測。實驗結果表明：設計的火電廠鍋爐管道金屬內壁缺陷檢測方法的標定值和擬合值均在正常取值范圍內，其檢測精度滿足實際檢測需求。

關鍵詞：火電廠鍋爐管道;金屬內壁;缺陷檢測方法

引言

火力發電機組投運后，隨著運行時間的增加，電站鍋爐設計、制造、安裝、運行存在的問題會逐漸顯現。對鍋爐進行內部檢驗是發現其缺陷的主要方式之一，熟悉鍋爐內部檢驗中常見的缺陷才能有針對性地開展檢驗工作，以達到發現并消除缺陷的目的，從而確保發電機組安全穩定地運行。本文列舉了一些內部檢驗中常見的主要缺陷并對其進行分析，為今后檢驗人員開展工作提供一些實踐經驗。

1鍋爐定期檢驗的重要性

定期檢查鍋爐質量，能夠有效地保障鍋爐安全運行。其一，在進行檢查時發現安全隱患能夠及時進行排查，從而可以避免不必要的安全隱患。由于鍋爐工況相對惡劣，在運行的過程中，往往會出現一定的問題，諸如由于過熱導致變形、出現裂紋、腐蝕以及滲透等問題。當出現問題后不能進行及時處理，那么將會導致出現中重大的安全問題。當鍋爐受火部位出現一定的裂紋時，其在高溫火焰的沖擊下導致水出現滲透，從而迅速變成蒸汽與煙氣一起漏掉。即便滲透出現在可見的位置，工人也不能發現。比如鍋爐的受壓部件出現變形，那么工作人員將不會發現該問題，主要是由于變形量比較小。其二，對鍋爐進行定期檢查，在檢查時重點檢查設計、制造、安裝方面的原始缺陷。鍋爐投入使用之后，需要對其進行登記，同時需要對鍋爐進行相應的檢驗，通常能夠查出一般性的問題，但是去不能發現隱藏性的問題，因此當鍋爐投入使用之后，需要定期對鍋爐進行檢查。

2火電廠鍋爐管道金屬內壁存在的缺陷

2.1爐膛高溫火焰的沖刷

火電廠鍋爐的爐內溫度通常都極高，鍋爐內的水冷壁、再熱器以及過熱器等部件長時間處在一種高溫環境下同時受到飛灰等多種物質的沖刷，很容易造成內部結構的腐蝕，引發爆管事件。特別是水冷管，會更容易受到高溫腐蝕的侵害。一方面，爐內高溫會加快硫酸鹽的分解速度，進而加快腐蝕的速度;另一方面，水冷管壁局部過高的溫度，特別是當受到350℃以上高溫的強烈腐蝕的時候，很多附著在管壁的腐蝕附著物還有可能會形成高溫腐蝕問題。如果沒有及時對腐蝕問題進行處理，非常容易造成因管壁較薄引發爐內供熱問題甚至產生爆管事件。爆管事件不僅僅會對正常設備運行、工作的有序開展造成影響，還會對職工的生命安全造成威脅，對居民供電產生影響等。其次，再熱器以及過熱器如果長期在高溫狀態下很容易產生較多的高溫氧化皮，甚至表面出現大量鼓泡，最終因污垢量過多形成管內阻塞，加上高溫的作用下產生爆管，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，一般分為機械磨損、飛灰磨損和蒸汽吹損。①機械磨損。機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磨損。應從設計、制造、安裝及檢修等方面規避此類問題的發生。②飛灰磨損。飛灰磨損一般發生在工作環境溫度較低的后煙井受熱面。由于煙氣中含有大量飛灰，飛灰中攜帶大量堅硬顆粒，沖刷管子表面，使低溫受熱面出現飛灰磨損。一般容易出現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”區域，受煙氣沖刷的第一排管子中心點及兩側磨損最嚴重。煙氣速度越快，磨損現象越容易發生，后煙井常有因積灰堵塞煙氣通道的現象，通道的堵塞增加了煙氣的流速，會導致磨損現象的發生。③蒸汽吹灰器吹損。吹灰器故障，如卡澀、投運時間過長，均會對附近管子造成吹損。運行過程中，應加強對吹灰器的合理投運，避免超時投運。同時，加強對吹灰器的維護管理，對于出現故障的吹灰器，應及時進行維修或更換。

3火電廠鍋爐管道金屬內壁缺陷檢測方法

3.1采集管道金屬內壁圖像

采用機器視覺技術，結合移動臺模塊和采像相機采集鍋爐管道金屬內壁圖像，從中提取出鍋爐管道金屬內部表面特征，檢測出內壁缺陷并標注。使用移動臺為相機提供運動動力，確保相機能夠采集到完整的管道金屬內壁圖像，針對待檢測的鍋爐管道金屬，采用多相機分布式采集管道各處的圖像，所用相機的數量與管道的長度成正比，借助外力使管道做旋轉前進運動，從而采集到管道金屬內壁的圖像。采集過程中使用的相機是采集裝置的輸入，其本質是光信號向電信號的轉換，使用CCD工業相機作為采集模塊的核心。在使用中，選用面陣傳感器結構的相機，通過光學接口連接相機和鏡頭，根據實際需求設置曝光方式。通過對工業相機各參數性能的選擇，結合實際檢測需求，選擇MV-EM510M相機作為采集管道金屬內壁圖像的相機。光源是決定圖像質量的重要因素，對于火電廠鍋爐管道金屬內壁缺陷檢測的需求，選擇多角度打光模式，突出金屬內壁的不平整區域，根據反光強度觀察特征，使管道金屬內壁缺陷輪廓清晰地展現出來。在多角度光照下，同色系的光源會使圖像變亮，反色系的光源會使圖像變暗，在圖像采集過程中，選擇互補色光源，最大化觀察內壁與背景之間的區別。選擇的光源確保現場中的光是均勻的并且稍大于現場的尺寸，確保圖像清晰，圖像表面特征明顯。在圖像采集完成后，提取出管道金屬內壁的表面特征，為進一步缺陷檢測做準備。

3.2檢驗冷水壁

在使用的過程中，冷水壁往往出現如下情況：第一，受熱出現變形。對于折焰角位置的冷水壁而言，由于極易受到高溫的影響，因此經常出現問題。因此鍋爐需要承受較大的煙氣流壓力，從而內壁產生一定的影響。經過調查發現在折焰角、門口兩側以及燃燒器等位置出現磨損比較嚴重的問題。第二，伴有鼓包以及相應的脹粗問題，主要出現在能量堆高熱量以及水循環位置。第三，出現裂紋缺陷，在對裂紋進行檢測時，通常發生在防渣管位置。當出現裂紋時，假如不能進行有效地處理，那么將導致出現嚴重的冷水壁機械損傷故障。第四，出現磨損問題。通常發生在高熱以及燃燒器內部。當內部出現磨損問題時，將會導致冷水壁裂開或者出現穿透安全問題。與此同時，將導致出現氧化腐蝕問題。

3.3減溫器、閥門、燃燒器與吹灰器檢查

主要檢查區域：重點抽查減溫器筒體表面、環焊縫、封頭焊縫、內套筒定位螺栓焊縫表面、連接焊縫、管座角焊縫、混合式減溫器內套筒、噴水管等。檢驗方法：采用目視檢查、壁厚測定、硬度檢測以及金相分析檢驗要點：焊縫表面是否有裂紋以及超標缺陷，燃燒器是否明顯燒損、變形、結焦和耐火層脫落;吹灰器以及套管是否明顯減薄，噴頭是否有嚴重燒損、開裂;爐頂密封結構是否完好，爐墻、保溫以及爐內耐火層是否有破損、明顯變形與脫落。

結束語

總而言之，鍋爐檢驗人員需要結合電站鍋爐的具體情況，通過查閱鍋爐相關檢修、運行資料，制定切實合理的檢驗方案。在檢驗過程中，檢驗人員要嚴格落實規范及方案的要求，對發現的缺陷要及時反饋給使用單位，并掌握缺陷的處理過程。由于鍋爐在運行的過程中，工況條件相對復雜極易帶來安全隱患。為了能夠有效地優化鍋爐運行的情況，需要對鍋爐進行檢驗。與此同時，對于出現的問題，相關工作人員可以編制有效的解決辦法，從而可以有效地促進鍋爐高效的運行，避免不必要的安全隱患。

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