[发明专利]一种焦炭塔筒体变形的三维激光扫描检测方法

说明书

本发明公开了一种焦炭塔筒体变形的三维激光扫描检测方法，包括以下步骤：(1)检测前准备；(2)扫描仪与切焦器喷嘴连接；(3)检测参数及远程控制设置；(4)进入焦炭塔扫描检测；(5)取出拆卸及结果确认；(6)生成变形焦炭塔筒体点云数据；(7)建立未变形焦炭塔点云数据或三维模型；(8)焦炭塔变形量及变形位置分析。

技术领域

本发明涉及一种对石化领域延迟焦化装置焦炭塔设备筒体变形损伤的检测方法，更特别地说，是指一种基于三维激光扫描检测技术，对在役焦炭塔设备的筒体变形进行在线快速检测的方法。

背景技术

焦炭塔是炼油厂生产焦炭的关键设备，其生产工艺是延迟焦化过程，其作用是为原料提供热分解和综合的反应场所。焦炭塔操作条件苛刻，是承受热机械应力循环的压力容器。一般说来，焦炭塔的整个运行周期为24-48小时，焦炭塔的工艺流程包括蒸汽加热、充油、水冷和卸盖除焦四个阶段。每个生产周期，塔内温度从室温到490℃循环变化。频繁的加热和冷却使焦炭塔筒体以及筒体与裙座连接处产生很高循环热应力，因此焦炭塔极易因低周热机械疲劳损伤产生塔体变形及焊缝开裂。美国石油协会(API)曾对焦炭塔运行状况做过三次调查，结果发现在焦炭塔的破坏事例中，约61％的焦炭塔发生筒体鼓胀变形，约97％发生了筒体环向开裂。

筒体鼓胀变形是焦炭塔最普遍的缺陷之一。主要的变形包括：塔壁的局部凹凸变形，筒体的鼓胀变形。由于环焊缝具有较高的屈服强度且厚度比母材厚一些，因而显示出较少的鼓胀，最终导致整个焦炭塔产生糖葫芦状鼓胀。鼓胀变形测量数据的准确程度对于能否有效评估塔的安全性起到了关键作用。研究鼓胀变形的问题关键在确定鼓胀变形量临界值大小，实际的变形量是否超过临界值可作为失效标准之一。因此，如何更加准确的对焦炭塔的筒体变形损伤情况进行检测，对于预防焦炭塔开裂失效，保障焦炭塔的安全运行具有重要意义。

然而，国内目前对焦炭塔的检验大多采用传统停机检验方法，主要针对内表面的腐蚀、裂纹及材质劣化等缺陷进行检测，对筒体变形的尺寸测量相对较少，国内程茂等人(《大型焦炭塔鼓胀变形的分析和测量》)使用激光全站仪对焦炭塔变形进行了检测，但该方法需要停机进入焦炭塔内部进行检测，且效率较低，也无法精确得到整体变形情况。目前，国内尚无焦炭塔筒体变形的在线快速检测技术。

三维激光扫描技术又叫做“实景复制技术”，它是一项整合了光、机、电多项先进技术的测量手段，采用大地测量和摄影测量相结合的方法，可以进行无接触性地、快速的空间扫描，获得测量目标的空间坐标和色彩等信息等，其结果以点云数据的形式存在，通过计算机处理后可以清晰地反映物体的点、线、面的数据。目前，国外一些研究已经开始使用三维激光扫描技术检测焦炭塔变形，但其检测的具体实施方法并没有详细阐述，是否能够在线快速检测并不清楚，而国内尚无该方法在焦炭塔筒体变形检测方面的应用。

针对以上问题，本发明开发了一种基于三维激光扫描检测技术，对在役焦炭塔设备的筒体变形进行在线快速检测的方法，从而用以更加准确、快速、高效的检测焦炭塔的损伤状态。

发明内容

为更加准确高效的检测焦炭塔的筒体形变损伤，本发明开发了一种基于三维激光扫描检测技术，对在役焦炭塔设备的筒体变形进行在线快速检测的方法。

一种焦炭塔筒体变形的三维激光扫描检测方法，包括以下步骤：(1)检测前准备；(2)扫描仪与切焦器喷嘴连接；(3)检测参数及远程控制设置；(4)进入焦炭塔扫描检测；(5)取出拆卸及结果确认；(6)生成变形焦炭塔筒体点云数据；(7)建立未变形焦炭塔点云数据或三维模型；(8)焦炭塔变形量及变形位置分析。

具体操作如下：

(1)检测前准备：在焦炭塔水冷清焦阶段结束后，通过压缩空气排净切焦器喷嘴内的剩余水，使焦炭塔内部温度降低至50℃以内。

(2)扫描仪与切焦器喷嘴连接：采用连接工装连接切焦器喷嘴与三维激光扫描仪，将扫描仪垂直放置，并位于钻焦口正中间位置，保证其上下移动期间无阻碍，不与钻焦口器壁碰撞。