凝汽器是火電、核電、化工、造紙等行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備之一，由數(shù)以萬(wàn)計(jì)的小孔徑冷凝管組成，在汽輪機(jī)中起冷源的作用，可提高發(fā)電機(jī)組的循環(huán)熱效率。

對(duì)于汽輪機(jī)組，當(dāng)凝汽器及其附屬設(shè)備可靠性差時(shí)，將使機(jī)組的可用率降低3.8%左右，進(jìn)而使核電廠的可用率相應(yīng)降低。凝汽器一般采用脹管法，用脹管器擴(kuò)大管口直徑，使管子與端頭管板緊密接觸。

這種方法工藝先進(jìn)，并且在脹管后再用氬弧焊的方法使管端與管板焊接在一起，進(jìn)一步提高管口的嚴(yán)密性和強(qiáng)度。但由于制造、使用和維護(hù)等原因，難免有個(gè)別管端與管板焊接部位存在缺陷，造成凝汽器的泄漏。

現(xiàn)有的目視檢測(cè)過(guò)程中主觀因素較大容易造成不良品漏檢，持續(xù)性差，而且人工檢測(cè)如此大量的產(chǎn)品，速度與精度都很難得到保證。 ?

一、凝汽器原理

大型電廠機(jī)組工作流程如圖所示，經(jīng)由冷卻水泵抽來(lái)的具有一定壓力的冷卻水，流過(guò)凝汽器的冷卻水管(以下簡(jiǎn)稱冷凝管)，把蒸汽凝結(jié)成水時(shí)放出的熱量帶走，而凝結(jié)水從凝汽器底部通過(guò)凝結(jié)水泵抽出，送往鍋爐或蒸汽發(fā)生器繼續(xù)使用。 ?
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凝汽器內(nèi)部主要由數(shù)以萬(wàn)計(jì)的冷凝管、前后水室及管板組成。冷凝管固定在前后水室中的管板上，機(jī)組運(yùn)行時(shí)，冷卻水從前水室的下半部分進(jìn)來(lái)，通冷凝管進(jìn)入后水室，向上折轉(zhuǎn)，再經(jīng)上半部分冷凝管自前水室的上部排出。汽輪機(jī)做功后的乏汽則由進(jìn)汽口進(jìn)來(lái)，經(jīng)過(guò)冷凝管之間的縫隙往下流動(dòng)，向管壁放熱后凝結(jié)為水。 ?

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二、檢測(cè)需求

管板特征：方板，寬度?4.5~6.5m，高度?6~8.5m，單個(gè)凝汽器上約有1.5~2萬(wàn)孔，孔徑約φ?20～32mm，管板豎直放置，下沿離地約0.5m，材質(zhì)為銀灰色純鈦。 管板焊接及檢驗(yàn)流程：具體流程如下，目前主要分為三步檢測(cè)，均基于人工目視。 ? ? ?

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缺陷種類：目前可分為焊后成型缺陷、焊后氣孔缺陷、焊縫清潔度、漏焊、PT缺陷等。

三、檢測(cè)方案

視覺(jué)模塊：基于前述的檢測(cè)需求，視覺(jué)系統(tǒng)采用2000w分辨率面陣工業(yè)相機(jī)，結(jié)合28mm鏡頭實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量圖像采集；經(jīng)實(shí)測(cè)，以14mm孔徑為例，約占圖像1600pixels，則理論精度為： 14mm/1600pixels=8.75um 考慮到采樣定理，有效分辨率為理論分辨率的2倍，因此理論有效精度可達(dá)： 8.75um*2=17.5um 可以確保成像精度滿足缺陷檢測(cè)精度要求，保證95%以上檢出率。

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控制模塊：考慮到管板整體寬度、高度較大，不利于通過(guò)部署多臺(tái)相機(jī)進(jìn)行視場(chǎng)拼接，采用移動(dòng)導(dǎo)軌方式進(jìn)行控制模塊的搭建。相機(jī)平臺(tái)可通過(guò)垂直導(dǎo)軌進(jìn)行上下移動(dòng)，覆蓋全部檢測(cè)范圍。 ?

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檢測(cè)效果：首先通過(guò)一次檢測(cè)，得到所有焊孔的位置，針對(duì)每個(gè)焊孔，通過(guò)基于深度學(xué)習(xí)的特征來(lái)識(shí)別是否是漏焊，針對(duì)非漏焊的焊孔，最后通過(guò)二次檢測(cè)判斷是否有焊接缺陷。

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總結(jié) 本文主要基于大型凝汽器為對(duì)象，進(jìn)行視覺(jué)檢測(cè)方案的分析與設(shè)計(jì)。最終系統(tǒng)可達(dá)到95%以上缺陷檢出率及15%以下的缺陷誤檢率，有效提升了產(chǎn)品質(zhì)量判定效率、精準(zhǔn)度及穩(wěn)定性。 ?

審核編輯：劉清