CN204943046U - 一种智能可视化管道缺陷诊断仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能可视化管道缺陷诊断仪，由三维激光扫描仪和分析主机组成，其中，三维激光扫描仪，用于对待检测锅炉管道进行三维激光扫描后，得到待检测锅炉管道模型数据，发送给分析主机；分析主机，用于识别接收到的待检测锅炉管道模型数据，对应待检测锅炉管道标识后，分析该待检测的锅炉管道模型数据，得到对应待检测锅炉管道标识的锅炉管道的磨损、腐蚀和/或变形信息。本实用新型可以避免采用人工方式对锅炉管道进行检测，避免了人为因素的影响，提高检测精度，检测精准。

Description

一种智能可视化管道缺陷诊断仪

技术领域

本实用新型涉及工业检测领域，特别涉及一种智能可视化管道缺陷诊断仪。

背景技术

在发电行业中，随着越来越多的高参数及大容量火电机组投入运行，为了保证电厂长周期安全运行，电厂人员往往进行定期检修，通过对受监部件的检验和诊断，及时了解并掌握设备金属部件的质量状况，防止机组设计、制造和安装中出现的与金属材料相关的问题，以及运行中材料老化和性能下降等因素而引起的各类事故，从而减少机组非计划停运次数和时间，提高设备安全运行的可靠性，延长设备的使用寿命。

目前，电厂在对锅炉进行检修时采用的检测技术很多，主要采用的检测技术有两种，以下分别进行说明。

第一种方式

步骤1，根据项目要求及时进行相关的准备工作，比如对锅炉管道进行水冲洗、搭设脚手架、保温拆除及表面打磨等；

步骤2，工作组成员在脚手架上采用测厚仪进行管道壁厚检测；

步骤3，工作组成员在炉膛里用手电筒，游标卡尺等工具进行宏观检查、检查磨损部位、检查焊口或易开裂部位微小裂纹；

步骤4，工作组成员在炉膛里用游标卡尺进行锅炉管道椭圆度和蠕变检查；

步骤5，二名工作人员为一个检查小组，采用交叉检查的方法对锅炉管道进行检查，即一名工作人员从左侧检查至右侧，另一名工作人员从右侧检查至左侧，最大限度地减少异常管段的遗漏。

上述方式基本基于人工检测，依靠听、摸、看和结合传统设备进行锅炉管道内防磨防爆工作。采用人工检测管排磨损和腐蚀：工作组成员进行磨损部位确定时，用眼看、手摸和凭经验发现磨损严重的部位光滑发亮且有磨损平面或棱角形成，这时可采用游标卡尺和样板卡规测量剩余壁厚，或者每根锅炉管道利用超声波测厚仪多点测量，找出最小值，并准确进行位置标注，而后对发现的问题进行相应处理措施。

但是，该方式也存在缺点：第一，受限于锅炉内需要搭设脚手架，很多位置不具备检测条件且不能检测，只能对易磨损区域进行搭设平台，然后在平台上进行周围的管道测厚，而检测不到的地方就放过了，造成了安全隐患；第二，检测人员在测厚时为了省事，往往只是在锅炉管道外壁随便选一点进行一次测量，以这一次数值来确定管道减薄程度，这就会由于操作人员的责任心不强而存在漏检风险；即使多点测量，也不能完全反应管外壁情况，也有可能有漏检风险。

方式二

依次分项目检查，分为宏观检查、腐蚀检查、磨损检查、变形检查以及椭圆度、蠕胀检查进行

宏观检查：电厂人员对锅炉的整体管道进行全面细致的外观检查，这种检查法比较简单，只能发现肉眼所能看到的钢材表面缺陷。利用肉眼、灯光和放大镜直接对管子内外壁进行检查，管子表面要保证光洁，无毛刺、裂纹、凹坑、压扁、撞伤、砂眼、褶皱和/或斑疤等外伤，其效果在很大程度上决定于检验人员的经验与熟练程度。检验人员主要用肉眼在明亮的灯光下直接进行检查，由于肉眼有特别大的景深，又可迅速检验较大的面积，对色泽断裂纹理的走向和改变有十分敏锐的分辨率。检查时可以借助放大镜、望远镜、和游标卡尺观察承压部件表面有无腐蚀深坑、斑点、有无局部磨损深沟、凹陷、鼓包和裂纹，在一些特别难检查的部位，还可借助镜子反射或其他工具仪器，但此法检查必须检查人员工作负责，检查如不能全面到位，容易造成疏漏。

腐蚀检查：现场维修时，表面如比较严重的腐蚀现象可用肉眼观察，比较轻微的腐蚀较难发现。

磨损检查：工作组成员进行磨损部位确定时，用眼看、手摸和凭经验发现磨损严重的部位光滑发亮且有磨损平面或棱角形成，这时可用游标卡尺、样板卡规测量剩余壁厚。

变形检查：发现锅炉管道由于温度影响和飞灰冲刷是否存在变形、管排出列、磨损现象、滑块、固定块是否脱落、及支吊架是否变形偏移。

椭圆度、蠕胀检查：电厂人员运用人眼观察和卡尺测量进行锅炉管道的椭圆度和蠕胀检查，之后按照检验标准进行质量判定。

采用这种检测方式由于人的参与，也存在以下缺点：第一，需要有经验的工作人员进行检查，需要关注各种容易发生爆管的部位，且因人的影响较大；第二，腐蚀和磨损检查，只有凭经验发现，如需要观察管排磨损腐蚀趋势，只能在大修期间割管送检，而且只是单根送检，不具有普遍性，不能发现管道整体腐蚀、磨损情况和趋势；第三，在进行椭圆度、蠕胀检查时，由于工作量大，在测量过程中智能对重点区域、重点部位进行测量，无法做到大范围检测；第四，在进行椭圆度、蠕胀检查时，采用传统的人眼和卡尺相结合的方法，检测效率低，容易出现失检和过检。

综上，无论采用上述哪种方法，目前对锅炉管道的检测基本都是采用人工检测的方法，这样做的效率很低，大大影响了后续维修处理速度。在具体检测过程中，还需要依据检测人员的熟练程度和经验，这种方式在现场应用简单易行，但是需要检测人员很长时间的工作经验积累，不具备广泛的实用性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施提供一种智能可视化管道缺陷诊断仪，能够避免采用人工检测方式对锅炉管道进行检测，且检测精准。

根据上述目的，本实用新型是这样实现的：

一种智能可视化管道缺陷诊断仪，包括：三维激光扫描仪和分析主机，其中，

三维激光扫描仪，用于对待检测锅炉管道进行三维激光扫描后，得到待检测锅炉管道模型数据，发送给分析主机；

分析主机，用于识别接收到的待检测锅炉管道模型数据，对应待检测锅炉管道标识后，分析该待检测的锅炉管道模型数据，得到对应待检测锅炉管道标识的锅炉管道的磨损、腐蚀和/或变形信息。

所述三维激光扫描仪，还用于扫描的待检测锅炉管道的扫描数据包括x、y和z轴上的信息；

以及在现场和空间对待测锅炉管道进行快速扫描测量，直接获得激光点所接触的待检测锅炉管道表面的水平方向、天顶距、斜距和反射强度，获得点云数据；

以及还包括物体反色率的信息。

所述三维激光扫描仪，还用于检测之前为待检测锅炉管道的检测面设定定位网，根据所设定的定位网三维扫描定位网上的各个锅炉管道。

所述分析主机，还用于周期性的得到多个待检测锅炉管道模型数据且进行对比，得到待检测锅炉管道的磨损、腐蚀和/或变形信息。

所述分析主机，还用于结合电厂设备维护和试验的静态信息，及电厂当前运行的实时信息，得到待检测锅炉管道的磨损、腐蚀和/或变形信息。

所述分析主机，还用于将得到对应待检测锅炉管道标识的锅炉管道的磨损、腐蚀和/或变形信息保存。

所述三维激光扫描仪便携式的手持三维激光扫描仪。

所述分析主机，还用于设置分析软件。

由上述方案可以看出，本实用新型实施例提供的锅炉管道检测仪，由三维激光扫描仪和分析主机组成，其中，三维激光扫描仪，用于对待检测锅炉管道进行三维激光扫描后，得到待检测锅炉管道模型数据，发送给分析主机；分析主机，用于识别接收到的待检测锅炉管道模型数据，对应待检测锅炉管道标识后，分析该待检测的锅炉管道模型数据，得到对应待检测锅炉管道标识的锅炉管道的磨损、腐蚀和/或变形信息。由于本实用新型是采用三维激光扫描仪对待检测锅炉管道进行扫描得到锅炉管道模型数据，然后由分析主机根据锅炉管道模型数据确定待检测锅炉管道的状态，所以可以避免采用人工方式对锅炉管道进行检测，避免了人为因素的影响，提高检测精度，检测精准。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种智能可视化管道缺陷诊断仪结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

从背景技术可以看出，对锅炉管道的基本都是采用人工检测的方法，这会带来很多缺点：首先，检测的工作人员需要有很多的现场工作经验，才能得出锅炉管道是否存在问题；其次，检测手段是用眼看、手摸、凭经验及采用游标卡尺等方式，很受人为因素影响，且这种现场工作经验不具备标准性和传承性。

综上，人工检测锅炉管道，工具繁琐且检查不仔细，无法快速诊断分析出缺陷位置，只是靠人为工作经验判断锅炉管道，特别是锅炉四管，即水冷壁管、过热器管、再热器管和省媒器管中的缺陷位置，不准确且检测精度不高。

因此，本实用新型为了解决这个问题，提供了锅炉管道检测仪，由三维激光扫描仪和分析主机组成，其中，三维激光扫描仪，用于对待检测锅炉管道进行三维激光扫描后，得到待检测锅炉管道模型数据，发送给分析主机；分析主机，用于识别接收到的待检测锅炉管道模型数据，对应待检测锅炉管道标识后，分析该待检测的锅炉管道模型数据，得到对应待检测锅炉管道标识的锅炉管道的磨损、腐蚀和/或变形信息。

由于本实用新型是采用三维激光扫描仪对待检测锅炉管道进行扫描得到锅炉管道模型数据，然后由分析主机根据锅炉管道模型数据确定待检测锅炉管道的状态，所以可以避免采用人工方式对锅炉管道进行检测，避免了人为因素的影响，提高检测精度，检测精准。

图1为本实用新型提供的一种智能可视化管道缺陷诊断仪结构示意图，具体包括：三维激光扫描仪和分析主机，其中，

三维激光扫描仪，用于对待检测锅炉管道进行三维激光扫描后，得到待检测锅炉管道模型数据，发送给分析主机；

分析主机，用于识别接收到的待检测锅炉管道模型数据，对应待检测锅炉管道标识后，分析该待检测的锅炉管道模型数据，得到对应待检测锅炉管道标识的锅炉管道的磨损、腐蚀和/或变形信息。

在本实用新型中，所述三维激光扫描仪采用的是高精度，即0.3毫米的精度，以及高速彩色激光三维扫描技术进行扫描，并可以根据扫描信息创建待检测锅炉管道模型数据，达到“所得即所见，所见即所在”的逼真效果。其中，待检测锅炉管道模型数据中任何一受热面、管道、钢梁和压力容器，都与现实的锅炉管道一一对应，利用可可视化进行状态监测，对每一个待检测锅炉管理都赋予了它自身的属性。

在本实用新型中，分析主机，还用于周期性的得到多个待检测锅炉管道模型数据且进行对比，将待检测锅炉管道的微小变化全部显形化，结合电厂设备维护和试验的静态信息，及电厂当前运行的实时信息，精确得到待检测锅炉管道的磨损、腐蚀和/或变形信息。

在本实用新型中，分析主机，还用于最先创建整个锅炉管道模型数据，为数字化电厂提供数据支持。

这样，据此为基础建立金属材料的可靠度管理，形成“全息的”、“完备的”系统与设备的状态信息，使维修管理、风险管理和可靠度管理更加信息化、标准化及规范化。

在本实用新型中，三维激光扫描仪每次扫描的待检测锅炉管道的扫描数据不仅仅包括x、y和z轴上的信息，而且可以在复杂的现场和空间对待测锅炉管道进行快速扫描测量，直接获得激光点所接触的待检测锅炉管道表面的水平方向、天顶距、斜距和反射强度，自动存储并计算，获得点云数据。同时，扫描数据还具有物体反色率的信息，这样全面的信息可以生成待检测锅炉管道模型数据，给检测人员一种物体在计算机里真实再现的感觉，是一般测量手段无法做到的。

在本实用新型中，所述分析主机，还用于将得到对应待检测锅炉管道标识的锅炉管道的磨损、腐蚀和/或变形信息保存。

本实用新型可以精确检测锅炉内四管的腐蚀、磨损和/或变形情况，发现支吊架及附件等偏斜变形情况，自动给出准确的分析报告以指导检修。

本实用新型提供的三维激光扫描仪为便携式的手持三维激光扫描仪，分析主机中设置有分析软件。

具体地说，三维激光扫描仪的处理过程如下所述。

首先，三维激光扫描仪在检测之前为待检测锅炉管道的检测面设定定位网。比如，锅炉过热管道受热面进行待检测，设置的定位网为5*2米长的定位网，按照区域扫描，比如每5屏进行布网检测，也可用一张大网把整个受热面全部覆盖，此网每次扫描后可以重复利用。在该定位网中，先进行锅炉管道定位，如有80屏定位网，每屏20根锅炉管道，并设置对应的锅炉管道标识，比如按照01～20编号，01为第01根，20为第20根锅炉管道。

其次，根据所设定的定位网三维扫描定位网上的各个锅炉管道。在三维扫描期间，三维激光扫描仪可以随意移动，以480000次测量/秒的扫描速率，利用定位网可以精确定位每个锅炉管道位置，完成扫描后，就可以根据扫描数据得到待检测锅炉管道模型数据。这样，高达0.03毫米的精度和0.05毫米的分辨率可超越目前锅炉管道检修中的其他手段和设备。

最后，将得到待检测锅炉管道模型数据发送给分析主机，分析主机通过设置的分析软件，识别接收到的待检测锅炉管道模型数据，对应待检测锅炉管道标识后，分析该待检测的锅炉管道模型数据，得到对应待检测锅炉管道标识的锅炉管道的磨损、腐蚀和/或变形信息。这样，分析主机就可以通过分析自动找出磨损严重区域，进行表面腐蚀程度分析，管道变形量分析，自动检测磨损量，腐蚀深度和变形量。

在本实用新型中，通过一次三维扫描，就可以对锅炉整个管道进行数字建模，下次检修即可以与上次存储的对应锅炉管道模型数据进行对比，确定当前锅炉管道数据的磨损量，腐蚀深度和变形量。

采用本实用新型有以下特点：

第一，可以自动检测磨损、腐蚀最大深度和变形量，为所有扫描过的锅炉管道建立起模型数据，观察每根锅炉管道的变化趋势，为寿命评估建立依据；

第二，可以替代人工检测的宏观检查、椭圆度、过热检查和蠕胀测量，解决检修时只有数据且不全面的问题，做到每根锅炉管道、每个位置都有数据存储，想看哪根锅炉管道的历年数据都可以调出查看分析；

第三，可以发现锅炉内部管排的变形、偏移情况，管排的平整，间距均匀程度，例如对于管排变形程度，可以自动生成管排的历次变形程度检查曲线，并以相关趋势，预测设备的剩余寿命，给出建议；

第四，可利用管道的色差发现过热情况；

第五，通过表面叠加进行自动匹配检测分析，也可手动匹配分析。区别于以往的单个位置测量，三维扫描是整个区域进行检测分析，避免了检测盲点；

第六，扫描同时可以实时可视化，结束扫描后可以直接生成报告，提供了特征尺寸、最大深度和预估爆破压力；

第七，扫描速度快，精度高达0.03毫米，分辨率达到0.05毫米，能发现很微小的缺陷；

第八，一些人眼观察不到的地方可以用三维扫描仪进行检查；

第九，大幅度提升金属材料检测综合精度；大幅度减轻技术人员的劳动强度；极大地提升金属材料检测效率与全面性。

采用三维激光扫描技术应用到对锅炉管道的检测过程中，将现有的锅炉管道内传统检测方法进行二次开发，应用到分析主机内进行分析，利用三维激光扫描的高精度，提高检修效率及质量。

本实用新型在工业上已经广发应用，完成了多个电厂内的锅炉管道检测，其中，对某一电厂的锅炉管道检测时，仅仅采用半天时间就发现了锅炉管道的磨损缺陷，方便和快速。另外，在其他电厂的锅炉管道检测中，还准确确定了锅炉管道刚性梁变形及屏式过热器存在偏移的缺陷。

以上举较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智能可视化管道缺陷诊断仪，其特征在于，包括：三维激光扫描仪和分析主机，其中，

三维激光扫描仪，用于对待检测锅炉管道进行三维激光扫描后，得到待检测锅炉管道模型数据，发送给分析主机；

分析主机，用于接收待检测锅炉管道模型数据，得到对应待检测锅炉管道标识的锅炉管道的磨损、腐蚀和/或变形信息。

2.如权利要求1所述的检测仪，其特征在于，所述三维激光扫描仪，还用于检测之前为待检测锅炉管道的检测面设定定位网，根据所设定的定位网三维扫描定位网上的各个锅炉管道。

3.如权利要求1所述的检测仪，其特征在于，所述分析主机，还用于将得到对应待检测锅炉管道标识的锅炉管道的磨损、腐蚀和/或变形信息保存。

4.如权利要求1所述的检测仪，其特征在于，所述三维激光扫描仪便携式的手持三维激光扫描仪。

5.如权利要求1所述的检测仪，其特征在于，所述分析主机，还用于设置分析软件。