수냉벽 기어가는 로봇

보일러는 발전소의 비교적 중요한 생산 설비로, 그 용광로 내의 수냉벽관은 장기 복무 중에 연기, 석탄재와 화염 등의 침식을 받아 마모, 부식이 매우 쉽게 발생하여 관벽이 국부적으로 얇아지고, 관내의 고압, 고온의 증기의 작용하에 최종적으로 관체가 폭발하고 누출되는 등 심각한 사고가 발생한다.보일러의 누출은 일반 파이프의 누출과 달리 생산 운행 중에 수리할 수 없고, 왕왕 정지하여 긴급 수리를 해야 하는데, 그 경제적 손실이 매우 크기 때문에 각 발전소는 보일러의 폭발관을 효과적으로 줄이고 피하는 것을 매우 중시하며, 단기간 정지 기간에 보일러 선반을 가득 채우지 않고 수냉벽용 기어오르는 로봇을 검사할 수 있다는 것은 매우 중요한 의의를 가진다.

1. 발전소 보일러 물 냉벽 부식의 유형

1. 내벽 때 아래 부식

수냉벽관 수열면 내 때 아래 부식으로 생긴 산화물로 증기가 정체되거나 유속이 감속되면 반응이 일어나 금속 표면에 자성산화철막(Fe3O4)을 형성해'증기부식'이라고 하는데, 증기가 부식돼 생성된 수소가 기류에 빨리 가져가지 못하면 강관 표면과 작용해 탈탄시켜 강재를 바삭하게 만들어'수소'라고도 한다.

내벽 부식은 실질적으로 화학 반응 과정으로 국부 온도가 높을수록 반응이 강렬하다.반응 중에 발생하는 수산화물 잔여물은 국부적인 증기 유속을 늦추고 상술한 반응의 진행을 더욱 촉진할 것이다. 때 아래 부식은 일반적으로 보일러 물 냉벽관이 불 쪽으로 향하는 내벽에서 발생하는데 파괴 형식은 조개껍데기와 같다.때 아래 부식이 발생한 후 깊이로 발전하여 관벽에 구멍이 뚫려 터지게 되었다.또한 부식된 구역의 강재 표면에 푸석푸석한 녹층이 덮여 있어 관벽의 열전도성이 불량하고 국부적인 관벽의 과열이 발생하여 재질의 연변이 발생하며 심지어 관벽이 밖으로 부풀어 결국 파열된다.

여러 차례 다른 발전소의 보일러 검사에서 수냉벽관 내벽 결함에는 다음과 같은 몇 가지 주요 특징이 발견되었다.

（1）결함은 대부분 부식 구덩이로 균열이 극히 적다.

（2）모든 부식 구덩이는 불 쪽으로 발생하는데 중간 부위가 많다.

（3）부식 구덩이의 면적은 크기와 깊이가 다르며 복무 기간에 따라 발전한다.

（4）난로 벽에 불규칙하게 분포되어 있다고 말할 수 있다.만약 어느 곳에 폭발관이 나타나면 부근의 몇곳의 관을 베고 검사해도 모두 완전무결하며 한동안 운행하면 또 다른 위치에서 폭발하게 된다.

2. 외벽 고온 부식

수냉벽 외부의 부식에 영향을 주는 가장 주요한 원인은 수냉벽 부근의 연기 성분과 관벽 온도이다.구체적으로는 연소기 부근 화염온도가 1천400℃ 정도로 높기 때문에 석탄 속 광물 성분이 휘발하는 부식성 가스가 많아 수열면의 부식을 위한 여건이 조성됐다.또한 연소기 구역 부근의 수냉벽관의 열류 밀도가 매우 크고 온도 경도도 매우 크기 때문에 관벽의 온도는 항상 400~450 ℃ 에 달하며, 이는 관벽의 고온 부식에도 적지 않은 작용을 한다.

보일러 물 냉벽 튜브 금속은 산소, 유황 등 산화제의 작용하에 산화 반응을 일으켜 고온 부식을 일으킨다.연기와 적재층에 부식성 성분이 함유되어 있을 때, 파이프는 부식되어 심지어 파이프가 터지기도 한다.

석탄 보일러 수냉벽에서 발생하는 고온 부식은 일반적으로 황화물형 고온 부식에 속하며, 주로 연기 중의 H2S 가스에 의해 발생한다.연소 지역의 연기 중 산소 함량이 비교적 낮고 환원성 가스 (예: CO, H2 등) 가 존재할 때, 석탄 중의 황과 염소는 H2S와 HCI 가스를 생성하고, 수증기와 부식성이 비교적 강한 산성 가스를 형성하며, 관벽 금속 산화막과 부식 반응을 일으켜 금속 표면의 보호막을 파괴한다.

또한 현재 환경보호 요구에 따른 저질소 산소 결핍 연소는 고온 부식의 중요한 원인이다.

2. 수냉벽 부식의 위해

발전소의 수냉벽은 매우 열악한 환경에서 작업하기 때문에 마모, 갈라짐, 고온 부식, 결석 등의 문제가 존재하는데, 이러한 문제를 제때에 발견하지 못하면 결국 모두 사고의 발생을 일으킬 수 있다.

관련 통계에 따르면 화력발전설비의 비정지사고의 60% 는 보일러의"4관"이 폭발하여 초래되였고"4관"이 폭발한 안쪽의 75% 는 수랭벽의 부식마모로 인해 초래되였다.

우리 나라의 거의 80% 의 대형 발전소 보일러는 수냉벽의 고온 부식의 영향을 받는데, 고온 부식은 수냉벽의 두께가 끊임없이 얇아지고 재료의 강도가 낮아지며, 수냉벽은 파이프가 폭발하고 누출되는 상황이 발생할 수 있어 전체 보일러의 정상적인 안전 운행을 위태롭게 할 수 있다.계획되지 않은 가동 중단 사고가 발생하면 발전소에 막대한 경제적 손실을 가져올 수 있다.

그러므로 보일러의 고온부식의 예방퇴치는 보일러의 안전하고 안정적인 운행에 매우 필요하며 수냉벽의 정기적인 검측은 제때에 발견하여 사고의 발생을 두절할수 있다.

3. 수냉벽 부식의 전통적인 검측

현재 국내 보일러 수냉벽의 검측 방식은 주로 인공적으로 비계 또는 승강 플랫폼을 설치하여 검측을 진행하며, 외벽 검측은 주로 육안과 감촉, 초음파 두께 측정기로 관벽의 두께를 측정하여 부식 위치를 찾아낸다;내벽은 초음파 두께 측정기나 배관용 내시경으로 배관 내 부식 상태를 검사한다.

보일러 속의 분진이 비교적 크고 보일러 안이 실온으로 냉각될 때까지 기다려야 비계를 세울 수 있다.수랭벽에 대해 인공검사를 진행하였는데 작업환경이 렬악하고 작업량이 많으며 진도가 느리고 원가가 높다.그리고 인위적인 요소, 데이터는 그다지 완벽하지 않아 검사 누락이 발생하기 쉽다.또한 보일러 수냉벽 점검수리는 제한된 공간 내 고공 작업에 속하며, 그 위험도는 상당히 높으며, 일단 고공 추락이 발생하면 당사자와 기업에 심각한 결과를 초래할 것이다.

넷째,수냉벽 기어가는 로봇의 체크

4.1 테스트 소개

우리 회사는 수냉벽의 인공 검측 문제에 대하여 연구를 전개한다.연구개발팀은 발전소의 현장고찰과 여러차례 설계한 실제시용을 통해 수랭벽파행로보트를 연구제작하는데 성공하였다.수냉벽 기어가는 로봇은 인공을 대체하여 수냉벽 검측을 진행할 수 있으며, 로봇은 영구 자석 기술을 사용하여 수냉벽에 흡착하여 수냉벽에서 이동할 수 있으며, 실시간 고화질 동영상을 통해 수냉벽 배관 부회에 대한 세척, 초점 제거, 배관 외관의 검측, 배관 벽의 두께의 자동 검측, 결함의 위치 확인 등 기능을 완성한다.발전소 수냉벽에 대한 마모 방지와 폭발 방지의 지능화 각 방위 검측을 실현하였는데, 이는 발전소의 안전 운행을 추진하고 공사 기간과 비용을 절약하는 데 중요한 의의를 가진다.

4.2 구성과 원리

로봇은 자성 흡착식 구조로 난로 속 범위 내에서 믿을 수 있게 기어오를 수 있으며, 로봇의 수직 인장력은 200kg보다 크다. 또한 구동 보행기구, 검측기구, 세척장치, 디스플레이 컨트롤러를 포함한 다양한 임무에 따라 모듈 조립이 가능하다.

구동 보행 기구는 차체, 감속 모터, 선반과 자기 바퀴를 포함하며, 감속 모터는 차체 내에 설치되어 있다.

검사기구에는 앞, 뒤의 고화질카메라, 전자기초음파두께측정기, 위치확정장치가 포함되는데 각각 차체에 설치된다.

세척 장치는 청소 브러시와 두 개의 고압 분수 장치로 구성되어 있으며, 차체의 양쪽에 분포되어 있다.

디스플레이 컨트롤러는 7인치 고화질 터치스크린의 안드로이드 시스템 제어 단말기를 사용하여 수냉벽의 기어가는 로봇의 보행, 검측, 세척 및 두께의 디스플레이를 제어한다.

4.3 수냉벽 기어가는 로봇특징 및 기술 매개변수

(1) HD 비디오

카메라는 200만 화소 CMOS 이미지 센서, 150 ° 대시야각, LED 조명, 실시간 1080P 고화질 촬영, 저장을 사용한다.현장 환경, 로봇의 보행, 관벽 외관의 고온 마모에 대한 검측과 기록을 실현할 수 있다.

(2) 고압 세척

탑재된 2개의 고압 물 세척 시스템은 물 냉벽을 세척할 때 5메가파스칼의 세척력에 도달할 수 있으며, 물 냉벽의 일부 찌꺼기, 코크스를 매우 효율적으로 세척할 수 있으며, 세척 소모 수량은 10L/min보다 크지 않다.

(3) 고정밀 두께 측정

전자기 초음파 두께 측정 장치를 사용하여 결합제 없이 0.1mm 정밀도로 수냉벽의 관벽 두께를 측정한다.전통적인 초음파 두께 측정 방식은 반드시 결합제를 발라야 두께 측정을 할 수 있는 불편성을 없앴다.