1 背景介绍

随着我国工业技术的发展，新建的火力发电厂单机容量大，超临界以及超超临界发电技术得到广泛应用。由于蒸汽温度和压力参数不断提高，锅炉管道管壁厚度大而内管径小，导致爆管事故频发。因此，火力发电厂安装及运行过程中的管道安全检测至关重要。

由于管道和设备作业环境的限制，传统的检验方法对于一些隐蔽部位很难检测到。工业内窥镜作为一种无损检测手段，可以在不破坏被测表面的前提下，准确而有效地进行管道和设备的诊断和故障预测。

工业内窥镜延长了人眼的视距，并能任意改变视线方向，突破了人眼观察的死角，能准确清晰地观察物体内表面的真实状况，可以发现用其他检测手段难以检查到的盲区产生的裂纹、起槽、过热、变形、泄露、腐蚀、磨损和水垢等问题，从而及时发现并清除设备安全隐患，确保机组安全运行。

2 技术原理

工业电子内窥镜是集光学、精密机械、传感器、微电子技术和摄像技术于一体的新型无损检测仪器。将小型摄像机放置在物镜背面，通过物镜成像传至CCD或CMOS传感器上，传感器将光学信号转换为电信号，再将信号传递给控制器，最终在屏幕上显示输出图像。可用于常规无损探伤技术无法触及的非可视部位表面缺陷的检测，并且在检测的同时可以对整个检测过程进行录像、拍照记录。

北京国电电科院检测科技有限公司开发了适用于从小孔到大管道检查的全系列工业内窥镜，一台主机可配多种规格探头互换。高分辨率的CCD或CMOS传感器成像，LED照明，高清液晶屏显示图像，探头和主机可模块化组合，可根据现场实际情况定制各种辅助工装，工作长度最长可达100米。操作简便，克服了测量工具之不足，在满足精度的前提下，大大提高了检测速度。

3 项目介绍

(一) A/N系列工业内窥镜

01 内窥镜通用控制器

N系列工业内窥镜适用于容器、大管道、联箱等。

一个主机可配多种规格探头互换，电机嵌在探头内，控制其摆头和旋转，360°无死角，检测范围可从5mm小孔到2m的大容器。非钢丝摆头，避免了断钢丝故障的同时提高了检测距离，玻璃纤维电缆可在几十米长的管子里自由伸缩，检测距离可达100m。采用大尺寸CCD成像，最高像素1752万，可电动调焦，成像效果好。

04 内窥镜绕线轮

“内窥镜绕线轮”是内窥镜的辅助装置，用于放线或收线，以缓冲线的反抗力。

内窥镜检测时，内窥镜绕线轮通过放线或收线，使过长的检测线易于收纳、不凌乱。北京国电检测研发的内窥镜绕线轮优势在于采用滑环结构，有效避免检测线在反复、无序收放而发生旋转时的缠绕、折断，延长检测线的使用寿命。加装计米器，可用于缺陷位置的判断。

05 钢丝摆头内窥镜检测工装及导向装置

钢丝摆头内窥镜因其线软，在检查大管道和联箱时出现弯曲，无法正常推进，检查长度不到1米，现场使用时想办法绑上钢线推送也不太理想，特别国产内窥镜的灯光亮度不行，检查联箱时漆黑一片什么也看不清楚。

北京国电检测研发的内窥镜检测工装用特殊的蛇形管材料靠自重能紧贴联箱的底面，因蛇形管有一定的硬度，可以推进15米左右，在联箱手孔中一定要放置导向管，用来保护内窥镜线不被磨损并能减小线缆的推进阻力，蛇形管的头部安装高亮度的LED灯足以满足管径1米以下管子的照明，使用时把蛇管和内窥镜用胶带或扎带绑在一起放入导向管即可。

06 中心支架

辅助内窥镜探头使其始终置于联箱中心线位置，可清晰显示管内异物及管内壁情况。

(二) 工业内窥镜机器人

传统的人工检测不仅周期长、工作效率低、劳动强度大、费用高，而且作业环境恶劣，检测精度也无法得到保证。现有的工业内窥镜性能和清晰度均能满足检查要求，但内窥镜线管软，十米以上很难准确推送到位。所以内窥镜检查最大的难点是怎么把探头输送到设备内部并顺畅移动。

为加强和提高特种设备检验检测能力，北京国电检测设计了一系列检测机器人，带动内窥镜检测系统在管壁上爬行，可清晰观测设备内部有无异物和腐蚀缺陷情况，实现电厂质量检测的自动化和智能化。

01 联箱视频机器人

联箱的材料种类多、壁厚大、焊缝多，且运输、安装、检修等过程中常有异物滞留。堆积的杂物危害性很大，机组负荷变化和启停时，内部杂物会随机吸附在节流孔上，就会导致蒸汽流量减少而过热爆管。

联箱检查时一般在两头的筒体上开手孔，采用工业内窥镜进行检查，然而手动推进探头时难以对准小孔，对准后又无法判断是哪一个，因此很难进行全面检查。

北京国电检测研发的联箱视频机器人可从手孔（大于70mm）进入联箱中电动爬行，电动升降支架将高清全景镜头置于联箱中心线位置。镜头视角214度，可清晰显示周向小孔图像、小管孔的焊口和节流圈。检测效率高，定位准确，不留死角，检查一个联箱只需不到半小时。磁性行走轮吸附，避免重心不稳侧翻，且能把铁磁性异物用磁轮带出来。

02 磁力爬行机器人

磁力爬行机器人主要应用于铁磁性联箱、管道、容器内外壁、风机塔筒、钢结构高空检查等。采用六轮驱动，可以在铁磁性材料上前进、后退、转向，越障能力强，不容易被卡住。探头采用200万像素CMOS传感器，可实现1080P高清摄像。最小通行直径80mm，工作长度达50米。可配N系列探头及搭载各种传感器进行检测。在铁磁材料上水平牵引力大于3kg，垂直牵引力大于1kg。

03 履带爬行机器人

履带爬行机器人适用于管道、容器、联箱内壁，采用四轮驱动履带式设计，越障能力强，动力大，整个系统还包括了爬行器、控制器、电缆。因为每个电机都是单独控制，从而实现前进、后退、转弯。

控制器和内窥镜控制器通用，最小工作直径120 mm，可搭载N系列内窥镜所有型号探头。摄像头1080P高清、电动调焦、防水等级IP65。

04 弹力爬行机器人 

主要应用于管道、联箱，特别是非铁磁性材料管道。依靠弹力支撑在管道中爬行，多功能用途，操作简单，模块化设计控制，高亮照明 LED光源，可更换内窥镜头和各种传感器探头，遇到小障碍物、不平表面的变化，爬行器会自动调节。可自由穿行在水平、垂直和有90°弯曲的管道中。

4 工业内窥镜在发电厂无损检测中如何选型

在电力生产领域，工业内窥镜被用来检查如涡轮机、管道、冷凝器管、泵、锅炉、热交换器，阀门、压力容器等的重要设备以及其他设备，进行缺陷探测和状态监测。北京国电检测工业内窥镜，一台主机搭配不同探头可适用于发电厂不同的无损检测需求。

四大管道：主蒸汽管道、再热蒸汽管道、给水管道、循环水管道

检查内容：管道异物，管壁腐蚀，焊口根部缺陷。

推荐探头：N-50P(高清全景，1752万像素)、管道爬行机器人

四小管道：水冷壁、过热器管、再热器管、省煤器管

检查内容：管道异物，管壁腐蚀，焊口根部缺陷，管道氧化皮

推荐探头：A系列、G10-6，N-16P

03 联箱

检查内容：联箱异物，节流孔堵塞，管道焊口根部缺陷。

推荐探头：

● 联箱直径大于300mm，手孔门大于70mm，推荐使用管道爬行机器人。

● 手孔门直径大于60mm，推荐使用N-50P。

● 手孔门直径小于60mm，推荐使用N-22P、N30P。

● 抓取异物，推荐使用机械爪。

04 热交换器、凝汽器

检查内容：管壁腐蚀，管壁污垢，管子堵塞。

推荐探头：A-603、A-805

5 其他设备：电气设备、转动设备、阀门

检查内容：设备缺陷，异物。

推荐探头：A-602

5 结 语

发电厂无损检测作为电力生产的重要环节，检测技术水平直接关系到生产质量和效率。

传统的检测方式不仅检测效率低，精度差，而且在较为复杂和危险的环境中，不利于检测工作的进行，而北京国电检测研发的工业内窥镜及机器人系列产品以其小巧、便携性、可移动性和可专业定制等优势能在火力发电厂的设备检查工作中发挥重要作用，可以很好地减少检修人员工作强度，避免风险，提高工作效率。

来源：国电检测