煙道氣體流速流量檢測(cè)爬壁機(jī)器人設(shè)計(jì)

吳秋龍

摘 要：本文首先就目前熱電廠煙道氣體流速流量的檢測(cè)方法進(jìn)行分析，然后對(duì)應(yīng)用智能機(jī)器人替代人工進(jìn)行煙道檢測(cè)在理論上進(jìn)行可行性說(shuō)明，進(jìn)而設(shè)計(jì)出煙道氣體流速流量檢測(cè)爬壁機(jī)器人總體方案設(shè)計(jì)，并對(duì)機(jī)器人工作流程進(jìn)行說(shuō)明，拓展了爬壁機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：熱電廠；煙道檢測(cè)；爬壁機(jī)器人

目前環(huán)保部門(mén)對(duì)熱電廠煙道氣體流速流量進(jìn)行例行檢測(cè)時(shí)，采用工人手持皮托管（特定形狀長(zhǎng)而細(xì)的鋼管，一種煙道檢測(cè)工具），將其從煙道外壁通過(guò)檢測(cè)孔插入到煙道內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)的方法。應(yīng)用該方法時(shí)，存在以下缺點(diǎn)：1、需要事先搭建高層腳手架及操作臺(tái)，檢測(cè)完成后需拆除高層腳手架及操作臺(tái)；2、煙道外壁檢測(cè)孔附近環(huán)境惡劣，對(duì)操作人員身體會(huì)造成一定傷害；3、人員手持皮托管時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大；4、無(wú)法克服生理顫抖導(dǎo)致地測(cè)量參數(shù)不穩(wěn)定；5、高空作業(yè)危險(xiǎn)系數(shù)高。目前我國(guó)熱電廠分布多而廣，各地環(huán)保監(jiān)測(cè)站在利用此方法進(jìn)行例行煙道檢測(cè)中效率非常低，同時(shí)熱電廠需要在煙道檢測(cè)時(shí)抽調(diào)人手配合環(huán)保部門(mén)低效而頻繁的檢查，因此積極性不高。由此導(dǎo)致的諸如檢測(cè)孔漏檢、少檢、檢測(cè)數(shù)據(jù)弄虛作假等檢測(cè)問(wèn)題時(shí)常出現(xiàn)，導(dǎo)致我國(guó)在建設(shè)環(huán)保型國(guó)家的道路上頻頻受阻。

一、我國(guó)爬壁機(jī)器人研制現(xiàn)狀

隨著近年來(lái)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是機(jī)器人技術(shù)的日漸普及，機(jī)器人已深入到國(guó)民生產(chǎn)的各行各業(yè)之中，代替工人扮演著至關(guān)重要的角色。爬壁機(jī)器人是機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，它把地面移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)與吸附技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，可在垂直壁面上附著爬行，并能攜帶工具完成一定的作業(yè)任務(wù)，大大擴(kuò)展了機(jī)器人的應(yīng)用范圍。目前，爬壁機(jī)器人主要應(yīng)用于核工業(yè)、石化工業(yè)、造船業(yè)、消防部門(mén)及偵查活動(dòng)等，如對(duì)高樓外壁面進(jìn)行清洗，對(duì)石化企業(yè)中的儲(chǔ)料罐外壁進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)，對(duì)大面積鋼板進(jìn)行噴漆，對(duì)大型船舶船舷進(jìn)行除銹，以及在高樓事故中進(jìn)行搶險(xiǎn)救災(zāi)等。因此，爬壁機(jī)器人研制的成功，使應(yīng)用機(jī)器人在垂直煙道外壁進(jìn)行爬行，并攜帶相應(yīng)檢測(cè)工具進(jìn)行煙道檢測(cè)成為可能。

二、煙道氣體流速流量檢測(cè)爬壁機(jī)器人總體方案設(shè)計(jì)

根據(jù)產(chǎn)品使用特點(diǎn)，采用磁吸附履帶式爬壁機(jī)器人作為煙道氣流流速流量檢測(cè)機(jī)器人。磁吸附履帶式爬壁機(jī)器人采用的是雙履帶永磁吸附結(jié)構(gòu)，在履帶一周上安裝有數(shù)十個(gè)永磁吸附塊，其中的一部分緊緊地吸附在壁面上，并形成一定的吸附力，通過(guò)履帶（由鏈條和永磁塊組成）使機(jī)器人貼附在壁面上。機(jī)器人在壁面上的移動(dòng)靠履帶來(lái)完成，移動(dòng)時(shí)，履帶的旋轉(zhuǎn)使最后的吸附塊在脫離壁面的同時(shí)又使上面的一個(gè)吸附塊吸附于壁面，這樣周而復(fù)始，就實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人在壁面上的爬行。

由于磁吸附履帶式爬壁機(jī)器人要附著在導(dǎo)磁介質(zhì)上，因此需要在煙道外壁固定一塊鋼板，鋼板可以作為煙道的一部分永久固定，用作產(chǎn)品的吸附介質(zhì)。此外，由于原來(lái)檢測(cè)孔處的法蘭已經(jīng)不適用機(jī)器人自動(dòng)檢測(cè)的要求，需要對(duì)檢測(cè)孔法蘭重新開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)一款用于專(zhuān)用的快開(kāi)法蘭。機(jī)器人需要從煙道頂部下放，因此需要一輔助系統(tǒng)，同時(shí)輔助系統(tǒng)還需要完成對(duì)機(jī)器人供電線(xiàn)纜、安全繩索和皮托管的收集。

整個(gè)系統(tǒng)由爬壁機(jī)器人本體、機(jī)器人輔助系統(tǒng)、機(jī)器人吸附介質(zhì)（鋼板）、快開(kāi)法蘭和控制系統(tǒng)組成。機(jī)器人本體包括：皮托管進(jìn)給裝置、機(jī)器人骨架、鏈輪鏈條、磁鐵、防傾覆裝置和快開(kāi)法蘭開(kāi)啟裝置組成；機(jī)器人輔助系統(tǒng)包括：輔助翻轉(zhuǎn)平臺(tái)、電纜卷筒、硅膠管卷筒和伺服電動(dòng)葫蘆組成；快開(kāi)法蘭是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的一種用來(lái)密封檢測(cè)孔的法蘭板，機(jī)器人可自動(dòng)走到檢測(cè)孔所在位置，將快開(kāi)法蘭自動(dòng)打開(kāi)，插入皮托管進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)完成后快開(kāi)法蘭可以自動(dòng)閉合，保證檢測(cè)孔的密封，防止煙氣外泄；控制系統(tǒng)包括機(jī)器人控制系統(tǒng)、遙控器和輔助系統(tǒng)控制器，操作人員通過(guò)遙控器無(wú)線(xiàn)控制機(jī)器人和輔助系統(tǒng)完成各自的任務(wù)，同時(shí)可以通過(guò)遙控器上的視頻接收屏，實(shí)時(shí)觀測(cè)機(jī)器人所處位置。

三、應(yīng)用爬壁機(jī)器人進(jìn)行煙道氣體流速流量檢測(cè)的工作流程

應(yīng)用爬壁機(jī)器人進(jìn)行煙道氣體流速流量檢測(cè)時(shí)，操作者只需手持遙控器，即能控制機(jī)器人完成煙道檢測(cè)任務(wù)。工作流程如圖1所：

參考文獻(xiàn)：

[1]常迎梅，侯國(guó)棟.雙動(dòng)力臂爬壁機(jī)器人吸附系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2010，05.