水力發(fā)電是不耗費(fèi)燃料的節(jié)能環(huán)保的發(fā)電技術(shù)，只需要利用從高處傾瀉而下的江河湖泊之水，經(jīng)水輪機(jī)將勢能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，由水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸帶動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，從而最終將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。利用大自然的天然之水和高度落差造福于人類，的確是一件美好的事情，但正是與水輪機(jī)日夜相伴的水，給水輪機(jī)帶來了汽蝕的困擾。本文介紹手持式測量型工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡在水輪機(jī)汽蝕檢測中的應(yīng)用。以下水輪機(jī)工作原理示意圖來自百度百科。

水輪機(jī)汽蝕的原因、部位及危害

汽蝕是水輪機(jī)工作過程中經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象，主要原因是水的空化，即，由于水輪機(jī)葉片高速旋轉(zhuǎn)的基本工作原理，導(dǎo)致水輪機(jī)內(nèi)的水壓變化，而引發(fā)氣泡產(chǎn)生、發(fā)展、潰滅，以及相伴隨的一系列物理和化學(xué)變化，最終導(dǎo)致了高速的微型液體噴射流，該高速噴射流不斷作用在水輪機(jī)頂蓋和葉片上，造成金屬離子的剝離，長此以往形成蜂窩狀的汽蝕缺陷。

由此可見，水輪機(jī)汽蝕部位主要集中在轉(zhuǎn)輪葉片及頂蓋內(nèi)部，由于與水的接觸不可避免，因此這兩個部件的汽蝕是不可避免的。

汽蝕的危害不容忽視。通常汽蝕的分布并不均勻，而是集中在某些位置形成蝕坑，并在蝕坑位置快速發(fā)展，并引發(fā)設(shè)備損壞以致解體，這無疑會嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全運(yùn)行，成為電廠安全的重大隱患。

其中，轉(zhuǎn)輪葉片的汽蝕通過肉眼是可以檢查到的，而頂蓋汽蝕沒這么容易，由于空間受限，檢查頂蓋內(nèi)部有無汽蝕、以及汽蝕深度及面積等，是水輪機(jī)質(zhì)量控制的一大難題，不拆卸頂蓋往往難以獲取準(zhǔn)確的結(jié)果。

傳統(tǒng)的水輪機(jī)頂蓋汽蝕檢測方法的弊端

在測量型內(nèi)窺鏡沒有普及之時，傳統(tǒng)檢測方法往往使用工業(yè)內(nèi)窺鏡查看有無汽蝕，并利用標(biāo)尺估算的方法進(jìn)行測量。簡單地說，將帶有標(biāo)尺的測量機(jī)構(gòu)綁縛在工業(yè)內(nèi)窺鏡探頭上實(shí)施檢測，檢測過程需要兩名檢測者配合，一人負(fù)責(zé)將探頭送至水輪機(jī)頂蓋位置處，另一人負(fù)責(zé)觀察顯示器以便將探頭送達(dá)適宜的觀察位置，并觀察汽蝕缺陷，進(jìn)行拍照，以及通過綁縛的測量機(jī)構(gòu)的標(biāo)尺讀取測量數(shù)據(jù)。

這種檢測方法的缺陷是比較明顯的：

1. 因?yàn)樾枰~外測量機(jī)構(gòu)的輔助，導(dǎo)致操作繁瑣，而且分體式內(nèi)窺鏡對空間要求較高，狹窄空間難以開展檢測；

2. 測量數(shù)據(jù)為與標(biāo)尺比對的估算值，數(shù)據(jù)誤差較大；

3. 多次數(shù)據(jù)測量波動較大，無法判斷頂蓋健康狀況；

4. 人為因素對數(shù)據(jù)影響較大，兩位檢測人員的操作熟練度以及配合情況都會影響測量結(jié)果。

手持式測量型工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡在水輪機(jī)汽蝕檢測中的應(yīng)用

上圖是韋林工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡MViQ的產(chǎn)品圖及應(yīng)用圖。這種檢測設(shè)備給水輪機(jī)汽蝕檢測帶來了福音，特別是頂蓋內(nèi)的汽蝕檢測。手持式設(shè)備將顯示器、主機(jī)、手持機(jī)都集成在一起，設(shè)備體積小不占地，一人手持即可檢測。再者，測量型內(nèi)窺鏡自己集成了測量功能，可以準(zhǔn)確測量汽蝕缺陷，特別是像韋林的單物鏡相位掃描三維立體測量技術(shù)，測量效率高、準(zhǔn)確性高，具體優(yōu)勢體現(xiàn)在以下方面：

1. 一人即可完成觀察與測量任務(wù)(觀察、測量功能間轉(zhuǎn)換不需要更換鏡頭)，也不許額外的測量機(jī)構(gòu)輔助；

2. 一體化手持機(jī)，清晰的顯示畫面以及操控機(jī)構(gòu)都集成在一起，對空間要求不高；

3. 3D建模，創(chuàng)建深度剖面圖，直接剖析汽蝕缺陷內(nèi)部輪廓；

4. 測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，誤差很小，人為因素干擾小，可真實(shí)地反映頂蓋的健康狀況。

使用手持式測量型工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡，可以高效檢測轉(zhuǎn)輪葉片和水輪機(jī)頂蓋內(nèi)有無汽蝕，還可以進(jìn)一步測量汽蝕區(qū)域的深度及面積，為機(jī)組的檢修項(xiàng)目及檢修等級的確定提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐，以輔助管理人員確定正確的檢修計(jì)劃。

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