柔性導(dǎo)軌機器人

一、概述

火電鍋爐受熱面高溫、高壓管道在長期服役過程中，受煙氣、飛灰、汽水沖刷、高溫化學(xué)反應(yīng)等因素影響，易形成管壁局部減薄、磨損、吹損、腐蝕等缺陷，最終發(fā)生爆管事故，其經(jīng)濟損失巨大。

傳統(tǒng)方式通過搭建腳手架或大型升降平臺對水冷壁、高過、高再等高空壁面進行防磨防爆檢查。檢驗人員需佩戴安全帶，攜帶儀器，于幾十米高處作業(yè)，存在高空安全風(fēng)險這種檢查方式消耗大量人力物力，成本高昂，耗時長，同時極易出現(xiàn)安全事故，發(fā)電企業(yè)亟需一種能在短期停爐期間不用滿搭腳手架，通過智能檢測設(shè)備對爐內(nèi)管屏進行早期預(yù)防檢查的新型檢查方式。

二、柔性導(dǎo)軌機器人

柔性導(dǎo)軌機器人主要由柔性導(dǎo)軌行走機構(gòu)、硬性導(dǎo)軌、檢測模塊、終端控制模塊、定位模塊等構(gòu)成。

1.柔性導(dǎo)軌行走機構(gòu)

柔性導(dǎo)軌模塊包括橫向?qū)к�、縱向?qū)к壖皟蓚�行走機構(gòu)。行走機構(gòu)通過導(dǎo)向輪與柔性導(dǎo)軌之間的摩擦力驅(qū)動，縱向或橫向穩(wěn)定運動，行進速度可達8m/min，最大起重180kg,可承載測厚、氧化皮檢測儀、數(shù)字射線成像等各種檢測儀器，無掉落風(fēng)險。

行走機構(gòu)往復(fù)運動原理

橫向?qū)к墐啥斯潭ㄓ跔t頂或水冷壁看火孔，并設(shè)置緊繩器，保證行走機構(gòu)平穩(wěn)運行�？v向?qū)к壣隙斯潭ㄓ谛凶邫C構(gòu)底部，可隨之進行往復(fù)運動。通過縱橫導(dǎo)軌可構(gòu)建出覆蓋整個水冷壁管屏的坐標(biāo)系，使檢測探頭能夠移動到任意位置，實現(xiàn)無死角檢測。

2.檢測模塊

2.1.水冷壁檢測

水冷壁磁吸導(dǎo)軌和檢測探頭

硬性導(dǎo)軌懸掛在縱向行走機構(gòu)上，并隨之上下移動。移動至檢測位置后，導(dǎo)軌兩端的電磁鐵通電磁化，吸附于被測管屏，使測厚探頭可在導(dǎo)軌上穩(wěn)定橫向移動。測厚完成后電磁鐵斷電退磁，整體移動至下一檢測點。

電磁超聲測厚無需耦合劑，允許工件表面有小于2mm的結(jié)焦、浮銹和凹凸不平；能夠連續(xù)快速測得壁厚，并穩(wěn)定輸出到控制器；在檢測作業(yè)中，測厚傳感器可以自適應(yīng)不同規(guī)格的管排，實現(xiàn)對不同管徑的水冷壁管連續(xù)測厚，測厚精度±0.1mm，并可一鍵生成檢測報告。

機器人可以搭載高清攝像頭，視覺檢測一體化。攝像頭最高分辨率及幀率可達1920×1080@30fps，在輔助機械爪固定位置的同時，實現(xiàn)對管屏表面裂紋、砸傷、變形、磨損、鼓包、腐蝕等缺陷情況的實時監(jiān)測。

2.2.高過、高再檢測

氧化皮檢測探頭

進行X射線檢測時，管屏兩側(cè)設(shè)兩套柔性導(dǎo)軌，機器人可移動到任意點并通過機械爪固定，兩側(cè)安裝冷陰極射線機與成像板，同步移動、實時成像；當(dāng)檢測奧氏體彎頭氧化皮時，柔性導(dǎo)軌上安裝機械臂，機械臂前端搭載氧化皮檢測儀探頭，實現(xiàn)彎頭氧化皮堆積量的定量檢測，機械臂上也可同時裝設(shè)測厚儀，實時測量管壁厚度。

3.控制模塊

控制箱通過人機界面控制機器人的行走、檢測和通信。

機器人管理系統(tǒng)軟件搭載于終端控制系統(tǒng)中，可實現(xiàn)實時影像和檢測數(shù)據(jù)監(jiān)測、機器人控制、路徑規(guī)劃以及數(shù)據(jù)存儲、顯示、導(dǎo)出等功能。

4.定位模塊

機器人采用激光測距和視覺輔助定位，控制精度高，并通過計米器自動記錄所測管子編號，缺陷處噴涂打標(biāo)，方便測后復(fù)查及缺陷消除。

三、優(yōu)勢分析

1.安全

柔性導(dǎo)軌機器人的應(yīng)用極大地減少了人員直接接觸爐膛內(nèi)部危險環(huán)境的需求，機器人通過遠程控制進行操作，工作人員可以在安全環(huán)境中監(jiān)控檢測過程。

此外，柔性導(dǎo)軌的設(shè)計在最大程度上避免了高空墜落風(fēng)險，無需防墜器，無需考慮機器人在壁面上的吸附力大小，也無需解決越障難題，承載力可覆蓋各種常用檢測設(shè)備，具備全過程安全保障。

2.全面

兩條柔性導(dǎo)軌的設(shè)計能夠覆蓋被測管屏的各個角落，實現(xiàn)360°無死角全面檢測。機器人可同時裝備多種檢測探頭（如測厚儀、射線成像設(shè)備、氧化皮檢測儀等），同時進行壁厚測量、裂紋檢測、氧化皮檢測、磨損評估和腐蝕檢測等多項任務(wù)，多種檢測結(jié)果綜合評估，效率極高。

3.靈活

柔性導(dǎo)軌機器人的設(shè)計允許其快速部署并易于操作，其橫向和縱向的移動能力使得機器人可以迅速到達檢測位置。配合機械臂或機械爪可適應(yīng)各種管屏，整套系統(tǒng)模塊化設(shè)計，可根據(jù)電廠實際情況選配。自動化的檢測過程迅速而準(zhǔn)確，大大縮短了檢測時間和停機維修時間，提高了發(fā)電廠的運行效率。

4.可追溯性

機器人系統(tǒng)內(nèi)置數(shù)據(jù)處理和存儲功能，能夠?qū)崟r收集和分析檢測數(shù)據(jù)，生成詳細的檢測報告。這些數(shù)據(jù)可以用于趨勢分析，預(yù)測潛在的故障和壽命評估，輔助制定更有效的維護策略。同時，數(shù)據(jù)的精確記錄也方便了歷史回溯和責(zé)任追蹤。

四、小結(jié)

短時間的機組調(diào)停，是鍋爐“逢停必檢”要求的一個痛點和短板。使用柔性導(dǎo)軌機器人系統(tǒng)，可實現(xiàn)電站鍋爐管屏運行狀況信息的自動化采集，替代人工在惡劣作業(yè)場所進行檢測工作，提升防磨防爆檢查效率，實現(xiàn)之前無法實現(xiàn)的全覆蓋無死角檢查，低成本實現(xiàn)安全保障。