火電機(jī)組鍋爐四管智能檢測技術(shù)研究與應(yīng)用目錄TOC\o"1-3"\h\u19306火電機(jī)組鍋爐四管智能檢測技術(shù)研究與應(yīng)用 128128一、項目概述 39006（一）企業(yè)簡介 37906（二）項目背景 317372（三）項目建設(shè)情況 43036二、應(yīng)用場景及建設(shè)方案 520865（一）場景描述 58271（二）技術(shù)架構(gòu) 6109112.解決傳統(tǒng)防磨防爆檢測盲區(qū)的問題。 626034（三）建設(shè)方案 711234（1）垂直管排機(jī)構(gòu)磁力爬壁技術(shù) 78904（2）柔性表面清理技術(shù) 74769（3）昏暗惡劣環(huán)境下高清圖像采集技術(shù) 729354（4）設(shè)備軌跡自動化技術(shù) 731812（5）鍋爐四管缺陷圖像識別技術(shù) 830980（6）磁力爬行腐蝕測厚技術(shù) 812810（7）水冷壁檢測機(jī)器人控制監(jiān)管技術(shù) 817751三、項目效果 911201（一）項目效益 917732（二）鑒定評價（如有） 1018791（三）推廣前景 1026151四、下一步計劃 10一、項目概述（一）企業(yè)簡介XXXXX發(fā)電有限責(zé)任公司成立于2015年10月27日，注冊地位于XXX市東郊哈那烏拉嘎查。經(jīng)營范圍包括許可經(jīng)營項目：電力生產(chǎn)與銷售；火力發(fā)電技術(shù)咨詢與技術(shù)服務(wù)；火力發(fā)電設(shè)備檢修、安裝、調(diào)試；火力發(fā)電項目開發(fā)；火力發(fā)電工程建設(shè)管理及維護(hù)，具備開展數(shù)字化項目建設(shè)的基本條件。XXXXX發(fā)電有限責(zé)任公司已經(jīng)承擔(dān)過多個集團(tuán)及其它來源的大型科研課題的研發(fā)，具備開展科研課題所需的組織結(jié)構(gòu)、項目管理、財務(wù)管理等條件。（二）項目背景在火力發(fā)電廠中，鍋爐設(shè)備的安全運行對于火力發(fā)電廠的生產(chǎn)運營起著決定性的作用，鍋爐“四管”作為鍋爐的重要組成部分，也一直是火力發(fā)電廠安全防護(hù)檢查的重點所在，然而，鍋爐“四管”的爆漏問題，一直是影響火力發(fā)電企業(yè)安全生產(chǎn)作業(yè)的難題之一。根據(jù)對集團(tuán)公司各分子公司火力發(fā)電廠2018-2020年鍋爐四管泄漏統(tǒng)計，水冷壁失效記錄為35條，占失效總記錄的31%；過熱器的失效記錄共48條，占總記錄的42.5%；再熱器失效記錄共22條，占總數(shù)的19.5%；省煤器失效記錄為8條，占失效總記錄的7.1%。因此，鍋爐“四管”爆漏直接影響著集團(tuán)公司火力發(fā)電廠的安全穩(wěn)定運行和經(jīng)濟(jì)效益，如何采取有效措施加強(qiáng)鍋爐“四管”防磨防爆檢查工作的質(zhì)量與有效性將是關(guān)系著集團(tuán)公司經(jīng)濟(jì)效益的實現(xiàn)以及長遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展的重要問題。當(dāng)前，集團(tuán)公司針對鍋爐四管防磨防爆檢查工作主要堅持“逢停必檢、不得漏查”原則，堅持“趨勢分析，超前控制、重在檢查”的原則。通過成立防磨防爆專項小組，搭設(shè)高空平臺采用人工巡檢的方式開展工作，防磨防爆小組在檢查工作中，主要采取的排查方式是目視檢測、摸排以及測厚。上述工作表明鍋爐四管防磨防爆工作任務(wù)繁重、現(xiàn)場環(huán)境惡劣、不安全風(fēng)險因素高，且對于短時停爐條件下的爐膛內(nèi)部狀態(tài)無有效檢測手段。因此，迫切需要一種四管新型的鍋爐四管防磨防爆技術(shù)手段來為發(fā)電企業(yè)解決上述問題。（三）項目建設(shè)情況本項目自2022年1月開始研究實施，當(dāng)前處于建設(shè)階段，預(yù)計年底進(jìn)行投入使用。項目通過合作研究的形式開展。XXXXX發(fā)電有限責(zé)任公司提供實驗室、主要設(shè)備、廠房設(shè)施、燃料動力、水電、環(huán)境保護(hù)等條件，負(fù)責(zé)項目現(xiàn)場應(yīng)用、協(xié)調(diào)組織，投資金額175萬元。XX東北電力試驗研究院負(fù)責(zé)項目總體策劃、過程管理、系統(tǒng)開發(fā)工作等工作。項目預(yù)期通過基于大數(shù)據(jù)分析與工程現(xiàn)場環(huán)境條件適應(yīng)性分析研究，自主設(shè)計智能檢測技術(shù)路線，研制高清視頻采集系統(tǒng)以及磁力爬行腐蝕測厚系統(tǒng)，開發(fā)自動控制程序，實現(xiàn)基于視覺的爐膛水冷壁機(jī)械化、自動化檢測；并建立鍋爐四管缺陷圖像識別模型，幫助技術(shù)人員有效識別缺陷。二、應(yīng)用場景及建設(shè)方案（一）場景描述鍋爐的安全運行越來越成為我們愈加關(guān)注的問題。如何規(guī)范做好鍋爐四管防磨防爆工作，對每個發(fā)電企業(yè)來說都是一個挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)鍋爐四管防磨防爆檢查堅持“逢停必檢、不得漏查”原則，堅持“趨勢分析，超前控制、重在檢查”的原則。要將“預(yù)測”和“檢查”有機(jī)地結(jié)合起來。通過成立防磨防爆專項小組，建立有效的防磨防爆激勵機(jī)制。對于爐膛一般以通過望遠(yuǎn)鏡遠(yuǎn)距離觀察或者通過搭設(shè)高空平臺人工巡檢的方式開展。主要檢查手段是目視檢測、摸排以及測厚。目前在傳統(tǒng)檢測手段的基礎(chǔ)上，主要通過不斷調(diào)整優(yōu)化防磨防爆管理策略，持續(xù)加強(qiáng)受熱面設(shè)備管理和預(yù)防性檢修，從人才隊伍建設(shè)、制度化建設(shè)、精細(xì)化管理著手，加強(qiáng)完善四管防磨防爆臺賬管理，建立四管防磨防爆監(jiān)測系統(tǒng)等方式。堅持“趨勢分析、超前預(yù)防、逢停必查、突出重點、全面覆蓋”，全方位提升受熱面安全穩(wěn)定運行可靠性。本項目通過設(shè)計高清視頻采集系統(tǒng)以及磁力爬行腐蝕測厚系統(tǒng)，可實現(xiàn)基于視覺的鍋爐四管防磨防爆檢查，實現(xiàn)爐膛內(nèi)四管信息的自動采集，替代人工在惡劣作業(yè)場所進(jìn)行檢測工作，極大提升四管防磨防爆檢查效率，降低成本，提升安全保障；通過對圖片缺席進(jìn)行標(biāo)注、學(xué)習(xí)缺陷并進(jìn)行分類、建立數(shù)據(jù)庫，開發(fā)圖像缺陷識別模型。采用圖像識別技術(shù)，幫助技術(shù)人員有效識別缺陷，彌補(bǔ)常規(guī)檢測手段人員經(jīng)驗不足等問題，提升檢測效率和檢測準(zhǔn)確性，從而提高鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運行水平。研究成果將引領(lǐng)國內(nèi)外鍋爐四管防磨防爆檢查智能檢測技術(shù)發(fā)展方向，改變目常規(guī)檢測手段成本高、效率低、環(huán)境惡劣、不安全因素高、存在盲區(qū)等問題，對保證集團(tuán)公司火力發(fā)電廠機(jī)組安全穩(wěn)定運行具有重要意義。（二）技術(shù)架構(gòu)鍋爐四管智能檢測技術(shù)通過研發(fā)智能檢測裝置，代替人工開展?fàn)t膛水冷壁四管防磨防爆工作，主要解決以下問題：1.極大減少檢查期間爐內(nèi)檢修平臺搭設(shè)工作量，提高“四管”防磨防爆檢測效率，替代人工在惡劣作業(yè)場所作業(yè)，降低安全風(fēng)險。2.解決傳統(tǒng)防磨防爆檢測盲區(qū)的問題。3.解決防磨防爆人員由于檢測精力不足或者經(jīng)驗不足造成缺陷漏檢的情況，通過自動化檢測，提升檢測效率和檢測準(zhǔn)確性，從而提高鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運行水平。（三）建設(shè)方案項目通過基于大數(shù)據(jù)分析與工程現(xiàn)場環(huán)境條件適應(yīng)性分析研究，自主設(shè)計智能檢測技術(shù)路線，研制高清視頻采集系統(tǒng)以及磁力爬行腐蝕測厚系統(tǒng)，開發(fā)自動控制程序，實現(xiàn)基于視覺的爐膛水冷壁機(jī)械化、自動化檢測；并建立鍋爐四管缺陷圖像識別模型，幫助技術(shù)人員有效識別缺陷。具體包含以下技術(shù)研究內(nèi)容：（1）垂直管排機(jī)構(gòu)磁力爬壁技術(shù)爬壁機(jī)器人最基本需求是能夠在垂直陡壁上進(jìn)行作業(yè)，能夠在水冷壁的垂直和水平方向?qū)崿F(xiàn)快速、穩(wěn)定、安全的移動，通過電磁轉(zhuǎn)移以及傳動控制技術(shù)，控制輪轂磁力爬行，用于完成水冷壁檢測工作。（2）柔性表面清理技術(shù)通過機(jī)械臂搭載清理模塊，使用水清洗、柔性旋轉(zhuǎn)毛刷清理水冷壁表面的灰塵以便后續(xù)作業(yè)，提高圖像采集的清晰度、電磁測厚的準(zhǔn)確性。（3）昏暗惡劣環(huán)境下高清圖像采集技術(shù)圖像獲取及特征信息的采集是圖像處理的前提，是智能檢測系統(tǒng)中最基礎(chǔ)也是最關(guān)鍵的步驟，因此，首先需研究選取適合昏暗惡劣環(huán)境的高清圖像采集設(shè)備及技術(shù)參數(shù)，并能夠?qū)崿F(xiàn)近端或遠(yuǎn)距離信息集成傳輸。（4）設(shè)備軌跡自動化技術(shù)研究在密閉空間條件下，使用電子信號處理領(lǐng)域的多種技術(shù)，融合多種傳感器的測量值，實現(xiàn)按規(guī)定路徑自動掃描采集，完全釋放檢修人員壓力，實現(xiàn)智能化檢測。（5）鍋爐四管缺陷圖像識別技術(shù)建立鍋爐四管缺陷圖像數(shù)據(jù)存儲庫，利用計算機(jī)處理分析能力，進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)化以及信息識別，形成基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)的圖像識別技術(shù)，實現(xiàn)對于四管掃查結(jié)果的智能識別，快速提取缺陷圖像并精確定位，幫助企業(yè)智能決策。（6）磁力爬行腐蝕測厚技術(shù)研發(fā)先進(jìn)的自動爬行(電磁超聲)壁厚腐蝕檢測機(jī)器人，無需搭建腳手架、無需打磨防腐層、無需任何耦合劑，通過在地面遠(yuǎn)程控制，實現(xiàn)高空管壁腐蝕情況的快速定位篩查和密集掃描的精確測定。在確保檢測精度的同時，極大的提高檢測效率和降低檢測成本。（7）水冷壁檢測機(jī)器人控制監(jiān)管技術(shù)建立爬壁機(jī)器人終端控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)整個平臺的行走、定位、控制和數(shù)據(jù)實時采集等等。通過預(yù)設(shè)參數(shù)信息或者手動遙控執(zhí)行規(guī)定動作，同時觀測到機(jī)器人現(xiàn)場狀態(tài)、檢測狀態(tài)，狀態(tài)異常時能夠及時報警記錄，實現(xiàn)一體化的監(jiān)視和控制。主要創(chuàng)新點包含：1.基于大數(shù)據(jù)分析與工程現(xiàn)場環(huán)境條件適應(yīng)性分析研究，自主設(shè)計智能檢測技術(shù)路線，研制圖像采集設(shè)備及設(shè)備搭載機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)基于視覺的鍋爐水冷壁管防磨防爆檢查。2.自主設(shè)計鍋爐水冷壁管爬壁機(jī)器人，開發(fā)自動化控制程序，實現(xiàn)爐膛內(nèi)四管信息的自動化采集。3.建立鍋爐四管缺陷圖像數(shù)據(jù)存儲庫，開發(fā)圖像缺陷識別模型，采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)的圖像識別技術(shù)，幫助技術(shù)人員有效識別缺陷。三、項目效果（一）項目效益本項目成果可實現(xiàn)基于視覺的鍋爐四管防磨防爆檢查，實現(xiàn)爐膛內(nèi)四管信息的自動采集，替代人工在惡劣作業(yè)場所進(jìn)行檢測工作，極大提升四管防磨防爆檢查效率，降低成本，提升安全保障。該技術(shù)可用于電力行業(yè)鍋爐四管監(jiān)督檢查，應(yīng)用前景廣闊。若在短時停爐，也可以實現(xiàn)對爐膛重點部位進(jìn)行檢測功能，達(dá)到超前控制、提前預(yù)防的效果。若通過檢查出缺陷避免發(fā)生一次非停事件，以600MW機(jī)組搶修5天時間計算，直接節(jié)約經(jīng)濟(jì)損失約282萬元（機(jī)組非停后考核電量+電價補(bǔ)貼的損失+啟停機(jī)費用+搶修費用）。研究成果將引領(lǐng)國內(nèi)外鍋爐四管防磨防爆檢查智能檢測技術(shù)發(fā)展方向，改變目常規(guī)檢測手段成本高、效率低、環(huán)境惡劣、不安全因素高、存在盲區(qū)等問題，對提高集團(tuán)公司火力發(fā)電企業(yè)鍋爐四管防磨防爆檢查水平，以及保證集團(tuán)公司火力發(fā)電廠機(jī)組安全穩(wěn)定運行具有重要意義。若該研究成果能夠成功的推廣，并取得連續(xù)穩(wěn)定的運行業(yè)績，將促使更多的電廠應(yīng)用該項技術(shù)，將提高電廠的安全生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)運行，同時也會推動鍋爐四管防磨防爆檢查智能檢測技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，拓寬其應(yīng)用場景，為更多領(lǐng)域做貢獻(xiàn)。（二）鑒定評價（如有）無。（三）推廣前景中國火力發(fā)電量長期占據(jù)全國總發(fā)電量七成左右比例，2022年中國火力發(fā)電量占全國發(fā)電總量的52%，火力發(fā)電機(jī)組，承擔(dān)著發(fā)電和供熱兩大重任，保證鍋爐安全穩(wěn)定運行，對于社會的安全穩(wěn)定起著重要作用。目前，各大集團(tuán)四管防磨防爆檢查手段主要是常規(guī)手段，皆存在成本高、效率低、環(huán)境惡劣、不安全因素高、存在盲區(qū)等問題。本項目成果根據(jù)電廠實際檢修和停備期間防磨防爆檢查的項目與周期，每次停爐可以實現(xiàn)對爐膛重點部位進(jìn)行檢測功能，達(dá)到超前控制、提前預(yù)防的效果。并且通過圖像識別技術(shù)，幫助技術(shù)人員有效識別缺陷，實現(xiàn)自動法檢