水冷壁爬行機器人（rén）

鍋爐是發電廠較（jiào）重要的生產（chǎn）設備，其爐內水冷壁管在長（zhǎng）期服役中受到煙（yān）氣、煤灰和火焰等侵蝕，極易出現磨（mó）損、腐蝕（shí），造（zào）成管壁局（jú）部減（jiǎn）薄（báo），在管內高（gāo）壓、高溫蒸汽的（de）作用下，最（zuì）終（zhōng）產生管體爆裂泄漏等嚴重事故。鍋爐出（chū）現泄漏（lòu）與一般管道出現泄漏不同，無（wú）法在生產（chǎn）運行中（zhōng）進行維修，往（wǎng）往要停機搶修（xiū），其（qí）經濟損（sǔn）失巨大（dà），因而各電廠對有效減（jiǎn）少和避（bì）免鍋爐爆（bào）管都非常重視，能在短期（qī）停爐期間不用（yòng）搭滿（mǎn）爐膛架子而對水冷壁用爬行機器人進行檢查具有十（shí）分重要的（de）意義。

一、電（diàn）廠鍋爐水冷壁腐蝕的類型

1、內壁垢下腐蝕

當水冷壁管受熱麵內由（yóu）於垢下腐蝕產（chǎn）生的（de）氧化物造成（chéng）蒸汽停滯或流速（sù）減小（xiǎo）時（shí），將發生反應，並在金屬（shǔ）表麵形成磁性（xìng）氧化鐵膜（Fe3O4），稱為“蒸汽腐蝕"，所產（chǎn）生的蒸汽（qì）腐蝕後生成的氫氣如果不能（néng）較快（kuài）地被氣流帶走，將與鋼管表（biǎo）麵發生作用，使之脫（tuō）碳，造成鋼材變脆（cuì），所（suǒ）以也稱為“氫腐（fǔ）蝕"。

內（nèi）壁腐（fǔ）蝕實質上是（shì）化學反應過程（chéng），局部溫（wēn）度越高反應越強烈。反應（yīng）中產生（shēng）的氫氧化物殘餘物將使局部蒸汽流速（sù）減慢，更促進了上（shàng）述（shù）反應的進行，垢（gòu）下腐蝕一般（bān）發（fā）生於鍋爐水冷壁管向（xiàng）火（huǒ）側內壁，破壞形式如貝殼（ké）。垢下腐蝕發生後向（xiàng）深度發展，致使管壁穿孔爆裂。另外，被腐蝕區域的鋼材表麵蓋有疏鬆的鐵鏽層，造成（chéng）管壁熱傳（chuán）導性不良，出現局部管壁過熱（rè），產生材質蠕（rú）變，甚至出（chū）現（xiàn）管壁向外鼓包，最終破裂。

在多（duō）次不同（tóng）電廠的鍋爐檢測中，發現水冷（lěng）壁管內壁缺陷有的以（yǐ）下（xià）幾（jǐ）種主要特征：

（1）缺陷（xiàn）多為（wéi）腐（fǔ）蝕（shí）坑，裂紋極少。

（2）所有的腐蝕坑都（dōu）發（fā）生（shēng）在向火側（cè），以中（zhōng）間（jiān）部位居多。

（3）腐蝕坑的麵積大小（xiǎo），深度不同，隨服（fú）役時間（jiān）而發展。

（4）在爐牆（qiáng）上分（fèn）布無（wú）規律可言。如某處出現（xiàn）爆管（guǎn），而割開附近幾處管（guǎn）檢（jiǎn）查都完好無損,運行（háng）一段時間（jiān）又會在其它位置爆管。

2、外壁高溫腐蝕

影響水冷壁外部腐蝕的最主要原因（yīn）是水冷壁附近的煙氣成分和（hé）管壁（bì）溫度。具體地說，由於燃燒器附（fù）近火焰溫度可高達1400℃左右，因此，煤（méi）中的礦物成分（fèn）揮發出的（de）腐蝕性氣體較多，為（wéi）受熱麵的腐蝕創造了條件。另（lìng）外，由（yóu）於（yú）燃燒器區（qū）域附近（jìn）水冷壁（bì）管的熱流（liú）密（mì）度很（hěn）大，溫（wēn）度梯度也很大（dà），管壁（bì）溫度（dù）常達400～450℃，這（zhè）對管（guǎn）壁（bì）的高（gāo）溫腐（fǔ）蝕也（yě）起著（zhe）不小的作用。

鍋爐水冷壁管子金（jīn）屬在氧、硫等氧化劑的（de）作用下，發生氧化反（fǎn）應，產（chǎn）生高溫腐（fǔ）蝕。當（dāng）煙氣和積灰層中含（hán）有腐（fǔ）蝕性成分時，管子將（jiāng）發生腐蝕，甚（shèn）至造（zào）成爆（bào）管。

燃煤鍋爐水冷壁上（shàng）發生的高溫腐蝕通常屬於硫化物型（xíng）高溫腐蝕，主（zhǔ）要由煙氣中（zhōng）的H2S氣體造成。在（zài）燃燒（shāo）區域（yù）煙氣中氧（yǎng）含量較（jiào）低並存在還原性氣（qì）體(如（rú）CO、H2等)時，煤中（zhōng）的硫（liú）和氯會生成H2S和HCI氣體，並與水蒸氣形成腐蝕性較（jiào）強的酸性氣體，與（yǔ）管壁金屬（shǔ）氧（yǎng）化（huà）膜發生腐蝕反應，從而（ér）使金屬表麵的保護膜遭（zāo）到（dào）破壞。

另外目前（qián）環保要求下的低氮缺氧燃燒是高溫腐蝕的重要原因。

二、水冷壁腐蝕的危（wēi）害

電（diàn）廠的水冷壁在十（shí）分惡劣的環（huán）境下工作（zuò），存（cún）在磨損（sǔn）、拉裂（liè）、高（gāo）溫腐（fǔ）蝕、結（jié）垢等問題，這（zhè）些（xiē）問題不及時發現最終都可（kě）能引起（qǐ）事故的（de）發生。

根據相（xiàng）關統計（jì），火電機組非停事故有60%是由於鍋爐“四管（guǎn）"爆裂引起（qǐ）的（de），“四（sì）管"爆裂裏麵（miàn）75%是由於水冷（lěng）壁的腐蝕磨損引起的。

我（wǒ）國將近八成的大型電（diàn）站鍋爐受到水冷壁高溫腐（fǔ）蝕的影響，高溫腐蝕會造成水冷壁厚度不斷（duàn）變薄、材料強度（dù）降低，水冷壁可能有爆管（guǎn）、泄漏情況的發（fā）生，危及（jí）到整個鍋爐的（de）正常安全運行。一旦發（fā）生非計劃（huá）停運（yùn）事故（gù），會（huì）對發（fā）電（diàn）廠帶來巨（jù）大的（de）經濟（jì）損失（shī）。

因此鍋爐高溫腐蝕（shí）的（de）防治對於鍋爐的安全穩定運行是十（shí）分必（bì）要的，水冷（lěng）壁的定期檢測（cè）能及時（shí）發現（xiàn），杜絕事故的發生。

三、水冷（lěng）壁腐蝕（shí）的傳統檢測

目前國內（nèi）鍋爐（lú）水冷壁的檢測方式，主要是（shì）人工（gōng）搭腳手架或者升降平台進行檢（jiǎn）測（cè），外壁檢測主（zhǔ）要是用肉（ròu）眼和手感（gǎn）、用超聲測厚儀測量管壁厚度找出腐蝕（shí）位置；內壁用超聲（shēng）波測厚儀或割管用內窺鏡檢（jiǎn）查管內腐蝕情況（kuàng）。

鍋爐爐膛內的粉塵比較大（dà），而且需要等待（dài）爐（lú）膛內冷卻到室溫才能搭建腳手架。對水冷壁進行人工檢查，工作環（huán）境惡劣、工作量大、進（jìn）度慢（màn）、成本高。而且人為的因素、數據並不是很完善，易出現漏檢。且鍋（guō）爐水冷壁檢修屬於受限空間（jiān）內高空作業（yè），其風（fēng）險程度相當高，一旦發（fā）生高空墜落將（jiāng）給（gěi）當事人與企業造（zào）成（chéng）嚴重後果（guǒ）。

四（sì）、水冷壁爬行機器人的檢測（cè）

4.1 檢測簡介

我司針對水冷壁（bì）人工（gōng）檢（jiǎn）測的（de）問題開展研究。研發團（tuán）隊通過電（diàn）廠現場考查和多次設計的實際（jì）試用，研（yán）製成功了水冷壁爬行 機器人。水冷壁（bì）爬行 機（jī）器人能夠（gòu）代替人（rén）工進行水（shuǐ）冷壁檢測，機（jī）器人采用永磁（cí）技術吸附在水冷壁上，可在水冷壁上移動，通過實（shí）時的高清視頻完（wán）成對水冷壁排管（guǎn）浮灰的衝（chōng）洗、清（qīng）焦、排管外觀（guān）的檢測、排管壁厚（hòu）度（dù）的自動（dòng）檢測、缺陷的定位（wèi）等功（gōng）能。實現了對電廠水冷壁防磨（mó）防爆的智能化（huà）各方位檢測，對推動電廠安全運（yùn）行、節省工期（qī）和費用具（jù）有（yǒu）重（chóng）要意義。

4.2 組成和原（yuán）理

機器人采用磁性吸附式結（jié）構，能夠在（zài）爐膛（táng）範圍內可靠攀爬，機器人（rén）垂直拉力大於200kg。並可根（gēn）據不同（tóng）任務進（jìn）行模塊組裝，包（bāo）括驅動行（háng）走機（jī）構、檢測（cè）機構、清（qīng）洗裝置和顯示控製（zhì）器。

驅動行走機構包括車身、減速電機（jī）、車架和磁輪，減速電機設置於車身內。

檢測機構包括（kuò）前、後置高清攝像頭、電（diàn）磁超聲（shēng）測（cè）厚儀、定位（wèi）裝置，分別設置在車身（shēn）上。

清洗裝置包括清掃刷和（hé）兩個高壓（yā）噴水裝置組成，分布於（yú）車身的兩（liǎng）側。

顯示控製器采用（yòng）7寸高（gāo）清觸摸屏的安卓係（xì）統控製終端，控製水冷（lěng）壁的爬行機器人行走、檢測、清洗和厚（hòu）度的顯示。

4.3 水冷壁爬行機器人（rén）的特點及（jí）技術參數

（1）高清（qīng）視頻（pín）

攝像（xiàng）頭采用200萬（wàn）像素CMOS圖像傳感器，150°大視場角，LED照明，實時1080P高清攝像、存儲（chǔ）。可實現對現場環境、機器人的行走、管壁外觀（guān）高溫磨（mó）損的檢測（cè）和記錄。

（2）高（gāo）壓衝洗

搭載的2個高壓水清洗係統，對（duì）水冷壁進行清（qīng）洗時可達到5兆帕的衝（chōng）洗力，能很高效的把（bǎ）水冷壁上的一些結渣、結焦衝洗掉，衝洗耗水量（liàng）不（bú）大於10L/min。

（3）高精度測厚

采用電磁超聲測厚裝置（zhì），無需耦合（hé）劑，以0.1mm精度（dù）的測量水冷壁的管壁（bì）厚（hòu）度（dù）。省去（qù）了傳統的超聲波（bō）測厚方式必須塗抹耦合劑（jì）才（cái）能（néng）進行測厚的（de）不方便性。