内窥镜在电力工业中的应用分析

宋国庆 ,陈稳定，张国伟

（1.哈尔滨锅炉厂有限责任公司，哈尔滨 150046；2.西安热工研究院有限公司，西安 710032）

1 引言

在我国超（超）临界机组发展过程中，电站锅炉内部清洁度检查主要依靠工业电子内窥镜来完成。目前电力工业中主要使用美国韦林、日本奥林巴斯、欧洲WIWA以及国产工业电子内窥镜，高档进口和合资企业内窥镜价格基本在20 万元到60 万元之间，亦有更贵的。国产价格仅为进口或者合资企业内窥镜价格的1/2，甚至更低的价格。然而电力系统中很多单位购买的内窥镜看似高档，实际使用中却并不能满足现场需要。如何选择高性价比内窥镜并又快又好地进行内窥检查，成为了电力行业内部一项新的问题。

我国各电厂金属专业，电建公司、电科院以及其他锅炉检测单位等对工业电子内窥镜都有需求，以平均30 万元/台计算，大致推算电力系统对工业内窥镜需求量最少在2000 台以上，仅此一项需要支付的费用就多达数十亿，设备后期的维修保养更是一笔巨大的费用。此外随内窥镜配备的亦有清理杂物的机械手、爬行器等辅助装备，这些设备同样价格不菲。经过对我国多台超超临界机组进行内窥镜检验工作，实践表明一些特定类型的低价内窥镜完全可以满足现场检验工作的需要，最重要的是这类工业电子内窥镜后期保养维修成本低。此外我们还提出一些更好更优的解决方案，可为国家及企业节约资金。

2 电力工业中使用的内窥镜种类及特点

因为电力工业对内窥镜视频没有过高的要求，实际操作主要是对探头及探线有一定要求，目前电力工业中使用的视频内窥镜按探头线分类主要有3 种，第一种探线是金属绕丝，此种探线以进口的金属绕线较好，其最细直径可以达到4mm 以下，具有极高的耐磨性和一定的柔韧性。主要使用的是单灯LED 探头；第二种是橡胶外皮的探线（类似电缆线）大部分使用在国产内窥镜探线上，可以部分替代金属绕丝探线，具有一定的耐磨性和柔韧性，但探线直径不能做的过细，探头大部分采用多灯LED；第三种是硬质推索探线（GRP 材料），因其造价便宜、具有很高的性价比，国产内窥镜使用较多，其探线直径可以做到4mm，主要还是采用多灯LED 探头。此外还有硬杆类探线，电力工业中使用较少。

3 电站机组对内窥镜的需求特点

首先，需要详细了解我国电力企业对内窥镜需求的特点，以此来展开针对性的研究并提出解决方案。整台机组内窥镜检验的主要部件为锅炉受热面、集箱、减温器、炉内外管道、各类节流孔以及汽轮机。从超临界到超超临界机组受热面主要划分为水冷壁、省煤器、过热器、再热器四大类（简称锅炉四管），四管规格大致在φ31.8mm～φ63.5mm 之间，其中管径最小的一般为水冷壁，内窥镜检查的难点主要是连续多个弯管的管屏。

集箱直径规格主要在φ190mm～φ850mm 之间，分配小集箱数量基本占集箱总数量的25%～65%之间，根据集箱设计特点，锅炉安装前大致有40%～70%的集箱可以用拍照及其它非内窥镜方法实现检测。检修时却主要是靠内窥镜来进行检测。检测的难点主要是无大管座或者大管座较少的集箱、无手孔或者手孔较少的集箱。实践证明对这类集箱进行检查，需要内窥镜探线探头具有高亮度、全角度旋转，并具有进行远距离投送能力。

如果能满足受热面与集箱的检测要求，那么锅炉减温器、炉内外管道以及汽轮机等部件的检测就基本可以解决了，因为其要求相对更低，检测难度较小。

4 内窥镜在电站机组检查过程中的问题

在电站机组检查中内窥镜主要用于机组安装前的检验与检修，主要的检查对象为受热面与集箱，其它部件的检验都相对更容易，检查过程中的主要问题如下：

（1）对于受热面内窥镜检查主要是辅助通球过程。在通球过程中内窥镜主要辅助查看通球过程中球被卡的位置以及因何种原因将球卡住。目前针对连续弯管类受热面，进口的或国产内窥镜都不能很好地解决连续转弯检查这个难题，最好的解决办法依然是尽最大可能从管子两边反复多次通球，如果仍不能通过，主要还是通过内窥镜及经验大致判断卡球位置，然后对管子进行割管。因为受热面管径大致在φ31.8mm～φ63.5mm 之间，切割小管再进行焊接需要的人力物力较少。所以对受热面进行内窥镜检查的实际意义不是特别大，只是起辅助作用。

（2）集箱内窥镜检查则是电站锅炉的重点及重要部分。内窥镜检查管径较大的集箱，LED 单灯探头进入集箱后仅能看到底部一部分，不能对整个筒体进行观察，即使用目前亮度很高的360°LED 单灯探头内窥镜检查效果也不理想。尤其对集箱大量的小管座根部和集箱环缝也不能起到很好的检查效果。另外就是探线远距离投送问题，硬杆探头不能从手孔或者大管座弯曲进入集箱，首先被排除。金属绕丝探线和类电缆线探线实际使用中，也不能满足我们的实际需求：主要问题是金属绕丝基本为单灯LED 探头，亮度不能满足对大管径集箱的检测要求，长时间使用后金属绕丝容易散开，散开的绕丝给操作者的双手造成伤害，再就是其远距离投送不能满足要求；类电缆探线为多灯LED 探头，亮度基本可以满足要求，但其远距离投送能力依旧不足，不能满足对锅炉大管径并且较长集箱（多为6m以上甚至更长）的检测。实际使用过程中效果最好的为硬质推索探线，其具有很高的性价比，具有远距离投送能力，具有极高的耐磨性和一定的柔韧性，主要采用多灯LED探头，可以满足目前国内各种机组的使用要求。

（3）其它部件如：减温器、炉内外管道、各类节流孔以及汽轮机等的检测，其对工业内窥镜的要求较低，前面提到的三种类型工业内窥镜基本都可以满足使用要求，而且这类部件大多可以通过强光照射法、反射法、拍照法等非工业内窥镜方法解决。

5 新的替代内窥镜检查方法介绍及成果

根据我国电站机组的特点，我们分析了适宜电站机组检查使用要求的工业内窥镜。对于内窥镜检查过程中遇到的问题，根据多年现场工作经验，总结摸索出了一些较好的内窥镜检查及其辅助方法，可以取代现场摆动探线探头来转弯、镜面反射法检测以及微机械手清理杂物等相对落后的方法。

5.1 套管法

在实际使用工业内窥镜时，发现很多设备部位内窥镜探头难以到达，把探线转来转去仍到达不了指定位置，即使目前所谓的360°探头，也不能满足现场的使用要求，这时候就需要套管进行辅助。目前一些金属专业人员也意识到了使用套管，但是选择的套管材料不当，使用起来效果仍不理想。经实际使用发现最适宜做套管的为铝塑管，可以折叠成任何我们需要的形状，并且可以长时间保持形状不变，用铝塑管引导可以使探头到达之前很难到达的位置。

5.2 磁铁棒法

在内窥镜检验时发现杂物，金属专业人员很多采用微机械手辅助清理杂物，由于集箱空间及其位置的限制，很多情况下机械手使用起来并不是很舒畅。再加上机械手价格较贵，实际使用中完全可以被磁铁棒取代。这种磁铁棒类似汽车维修时用的可弯曲磁性拾取器，可以任意弯曲成一定形状，最适宜现场使用，但汽车维修时用磁性拾取器最长也仅有600mm，根本不能满足实际使用，我们可以向厂商按要求定制，一般来说定制1000～2500mm 基本可以满足大部分机组使用，其最重要的是价格便宜，且实际使用效果远胜于微型机械手。

5.3 拍照法

目前现场检验时大多内窥镜对小集箱检查的效果都不是很好，主要是和小集箱的设计特点有关。部分电厂和制造厂检验小集箱时使用镜面反射法，其效果和一般内窥镜相差不多，优点是不用电源、方便快捷，但其清晰度依然偏差。下面重点介绍远程拍照法。需配备部件如下：专用相机；配备专用相机无线遥控快门（可不买）；专用独脚架，多节伸缩。使用方法：（1）将相机连接到独脚架上，同时将相机调到强制闪光自拍模式。（2）如果没有遥控快门线，可以启动相机10s 延时自拍模式，如果有就使用无线遥控快门。（3）将打开的相机通过独脚架放入小集箱内部，即可通过自拍或者遥控快门的方式进行拍摄。实践表明此种方法是我国目前最轻便、最清晰的小集箱内窥检查方法，可以取代目前使用的镜面反射法和内窥镜法。电厂专业人员可以通过现场实践来检验此方法的优越性。

6 结论

本文通过对电力行业中使用的各类内窥镜进行对比，分析了最适合我国电力工业使用的硬质推索多灯工业视频内窥镜。高端工业视频内窥镜发展越来越体现出其技术优势，比如其单灯探头越来越亮，分辨率越来越高，金属绕丝越来越精细耐磨，携带更轻便，操作更简单等。但这类高端工业视频内窥镜并不完全适用于我国电力工业。因为电力行业不同于医疗等行业，并不需要高端的内窥镜，需要的是高性价比的工业视频内窥镜，目前国内外的硬质推索多灯类工业视频内窥镜不仅可以更好地完成电力工业的内窥检验工作，而且价格及后期保养维护成本更低。我国电力行业相关专业的人员可以在实践中对比使用此类仪器，对于介绍的相关辅助方法也可以进行参考比较。

［1］陈稳定.华能东方电厂1、2 号锅炉集箱内窥镜检查报告［R］.西安：西安热工研究院有限公司，2008.

［2］陈稳定，刘韩阳，高延忠.超超临界锅炉清洁度控制与分析［J］.机电信息，2012（6）：81-82.

［3］高延忠，陈恩山.华能海门电厂4 号机组吹管后内部清洁度检查报告［R］.西安：西安热工研究院有限公司，2012.