CN104260797B - 一种大型锅炉水冷壁检查机器人 - Google Patents
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Abstract
一种大型锅炉水冷壁检查机器人，属于大型锅炉检修设备技术领域，用于对大型锅炉水冷壁进行维修检查。其技术方案是：它的机器人壳体由绕线器悬吊，通过绕线器电机的转动实现上下移动，机器人壳体通过喷射器向后方喷射压缩空气实现水平移动，并可通过调节喷射器左右侧控制阀的开度比例，实现机器人壳体的旋转；安装在机器人壳体上的摄像头、测距传感器可以对锅炉水冷壁进行检查，吹扫器还可以对锅炉水冷壁进行清洁吹扫。本发明结构简单、重量轻，不与锅炉水冷壁发生接触，不会发生坠落事故。本发明极大地改变了人工检测大型锅炉水冷壁作业的现状，给大型锅炉水冷壁的检修提供了现代化的检查设备，是本领域的创新，有极好的推广价值和市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种在恶劣环境中对大型锅炉水冷壁进行检查的机器人，属于大型锅炉检修设备技术领域。
背景技术
大型锅炉是火力发电厂的重要设备，锅炉炉膛周围包围着水冷壁，锅炉水冷壁在锅炉运行周期中需要进行检查，以发现故障并进行维修。目前大型锅炉水冷壁检查主要依靠人工，由于大型锅炉体积巨大，如600MW机组可高达60米，因此需要在水冷壁旁大面积搭设脚手架，同时在锅炉水冷壁表面通常有粘灰，工作环境恶劣，造成水冷壁检查难度大、进度缓慢、成本高。中国专利号200710022762.1公开了一种水冷壁爬壁机器人，这种爬壁机器人利用磁铁吸附于水冷壁上，采用磁吸附轮式行走方式，车体连接升降平台。它的缺点是机械结构复杂、重量沉、制作成本高，车轮、齿轮箱等转动部件工作于恶劣环境容易发生故障，同时由于采用磁铁吸附于水冷壁，磁吸附轮行走过程中可能发生脱落，如在高空发生脱落就会严重损坏下部的水冷壁。为了改变目前人工检查大型锅炉水冷壁的现状，克服现有检查机器人的缺点，有必要研制新的锅炉水冷壁检查机器人，以适应生产发展的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种大型锅炉水冷壁检查机器人，这种检查机器人结构简单轻巧，可以在锅炉炉体空间内自由移动，不会碰触锅炉炉壁及跌落，能够快速、准确地完成锅炉水冷壁的检查作业。
解决上述技术问题的技术方案是：
一种大型锅炉水冷壁检查机器人，它包括机器人壳体、绕线器、绕线器电机、压缩空气软管、摄像头、测距传感器、喷射器，机器人壳体内为密封腔室，绕线器的转动轴与绕线器电机的电机轴相连接，压缩空气软管的一端绕在绕线器的轮轴上，压缩空气软管的另一端连接到机器人壳体的腔室内，机器人壳体上安装有摄像头、测距传感器和喷射器，喷射器与压缩空气软管相连接，绕线器电机、摄像头、测距传感器、喷射器分别与机器人控制装置相连接。
上述大型锅炉水冷壁检查机器人，所述喷射器由左喷嘴、右喷嘴、压缩空气分支管、压缩空气控制阀组成，左喷嘴、右喷嘴在机器人壳体中轴线的两侧对称分布，左喷嘴和右喷嘴分别与压缩空气分支管相连接，压缩空气分支管位于机器人壳体的腔室内的两侧，两侧的压缩空气分支管分别与压缩空气软管相连接，两侧的压缩空气分支管上分别安装压缩空气控制阀，压缩空气控制阀与机器人控制装置相连接。
上述大型锅炉水冷壁检查机器人，所述机器人壳体为圆环形，中部有水平的横梁相连接，横梁为空心套筒，横梁的空腔与机器人壳体的圆环形腔室相连通，摄像头、测距传感器安装在机器人壳体的前面，喷射器的喷嘴开口位于在机器人壳体的后面。
上述大型锅炉水冷壁检查机器人，所述机器人壳体上还安装有吹扫器，吹扫器由吹扫孔、左侧清扫器电机、右侧清扫器电机、清扫刷组成，左侧清扫器电机和右侧清扫器电机对称安装在机器人壳体中部横梁上，清扫刷安装在左侧清扫器电机和右侧清扫器电机的电机轴前端，左侧清扫器电机和右侧清扫器电机的两侧横梁上分别开有吹扫孔，吹扫孔与机器人壳体的腔室相连通，左侧清扫器电机和右侧清扫器电机与机器人控制装置相连接。
上述大型锅炉水冷壁检查机器人，所述机器人壳体的腔室内的两侧的压缩空气分支管上分别有压缩空气溢流孔，压缩空气从压缩空气溢流孔进入到机器人壳体的腔室内。
本发明的有益效果是：
本发明的机器人壳体由绕线器悬吊，通过绕线器电机的转动实现上下移动，机器人壳体通过喷射器向后方喷射压缩空气实现水平移动，并可通过调节喷射器左右侧控制阀的开度比例，实现机器人壳体的旋转；安装在机器人壳体上的摄像头、测距传感器可以对锅炉水冷壁进行检查；安装在机器人壳体上的吹扫器还可以对锅炉水冷壁进行清洁吹扫。本发明结构简单、重量轻，采用气动方式进行水平移动，不与锅炉水冷壁发生接触，不会发生坠落事故，也不会损坏水冷壁，检查作业安全可靠。
本发明极大地改变了人工检测大型锅炉水冷壁作业的现状，大大减轻了工人劳动强度和工作量，也克服了采用传统机械技术的爬壁机器人的缺陷，给大型锅炉水冷壁的检修提供了具有现代化技术的检查设备，是本领域的创新，有极好的推广价值和市场前景。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的正视图；
图3是本发明的后视图；
图4是气动部分的结构示意图；
图5是吹扫部分的结构示意图。
图中标记如下：机器人壳体1、横梁2、绕线器3、绕线器电机4、压缩空气软管5、摄像头6、测距传感器7、喷射器8、左喷嘴9、右喷嘴10、压缩空气分支管11、压缩空气控制阀12、吹扫器13、吹扫孔14、左侧清扫器电机15、右侧清扫器电机16、清扫刷17、压缩空气溢流孔18。
具体实施方式
本发明是一种适合于恶劣环境的锅炉水冷壁检查机器人，它采用压缩空气与电动结合的动力方式。
本发明由机器人壳体1、横梁2、绕线器3、绕线器电机4、压缩空气软管5、摄像头6、测距传感器7、喷射器8、吹扫器13组成。
图中显示，机器人壳体1为圆环形密封腔室，中部有水平的横梁2相连接，横梁2为空心套筒，横梁2的空腔与机器人壳体1的圆环形腔室相连通。摄像头6安装在横梁2上对周围水冷壁进行检查，测距传感器7位于机器人机身下部前面位置，它可以对机器人壳体1与水冷壁的距离进行实时的测量，吹扫器13安装在横梁2上，可以对水冷壁进行吹扫，喷射器8位于在机器人壳体的后面，用于推动机器人壳体1的水平移动。
图中显示，绕线器3的转动轴与绕线器电机4的电机轴相连接，压缩空气软管5的一端绕在绕线器3的轮轴上，压缩空气软管5的另一端连接到机器人壳体1的腔室内。压缩空气软管5的作用一是悬吊机器人壳体1，二是向机器人壳体1内输送压缩空气。
使用时，绕线器电机4带动绕线器3转动，缠绕在绕线器3轮轴上的压缩空气软管5随着绕线器3转动放下或卷起，连接在压缩空气软管5下方的机器人壳体1实现上下移动，绕线器电机4的转动由控制装置进行控制。
图中显示，机器人壳体1的水平移动是由喷射器8实现的。喷射器8由左喷嘴9、右喷嘴10、压缩空气分支管11、压缩空气控制阀12组成。左喷嘴9、右喷嘴10在机器人壳体1中轴线的两侧对称分布，左喷嘴9和右喷嘴10的喷嘴口伸出机器人壳体1的壳体外。左喷嘴9和右喷嘴10分别与压缩空气分支管11相连接，压缩空气分支管11成对称圆弧结构，可以方便地安装于机器人壳体1的圆环形腔室内的两侧，两侧的压缩空气分支管11分别与压缩空气软管5相连接，两侧的压缩空气分支管11上分别安装压缩空气控制阀12，压缩空气控制阀12与控制装置相连接。
工作时，喷射器8的左、右压缩空气控制阀12同时开大流量，左喷嘴9和右喷嘴10喷射出水平气流可使机器人壳体1前进；喷射器8的左、右压缩空气控制阀12同时减小流量，左喷嘴9和右喷嘴10喷射出水平气流可使机器人壳体1后退；调节喷射器8的左、右压缩空气控制阀12的开度比例，可以实现机器人壳体1的转向。
图中显示，机器人壳体1的腔室内的两侧的压缩空气分支管11上分别有压缩空气溢流孔18，压缩空气从压缩空气溢流孔18进入到机器人壳体1的腔室内，使得机器人壳体1的腔室内成为正压力，把环境中的灰份隔绝在机器人壳体1外，适用于恶劣环境，故障率低。
图中显示，吹扫器13由吹扫孔14、左侧清扫器电机15、右侧清扫器电机16、清扫刷17组成。左侧清扫器电机15和右侧清扫器电机16对称安装在机器人壳体1中部的横梁2上，清扫刷17安装在左侧清扫器电机15和右侧清扫器电机16的电机轴前端，左侧清扫器电机15和右侧清扫器电机16的两侧横梁2上分别开有吹扫孔14，吹扫孔14与机器人壳体1的腔室相连通，左侧清扫器电机1和右侧清扫器电机16与控制装置相连接。
工作时，左侧清扫器电机15和右侧清扫器电机16带动清扫刷17旋转，清除水冷壁上的灰尘，机器人壳体1的横梁2上的吹扫孔14与机器人壳体1腔室内部连通，压缩空气从吹扫孔14喷出的气流吹走灰尘，便于摄像头6拍摄出清晰的图像。
本发明在工作时，摄像头6、测距传感器7将视频和传感器信号输送给机器人控制装置，控制人员根据这些信号可以知道机器人的位置和锅炉水冷壁的状态，然后向绕线器电机4、喷射器8的压缩空气控制阀12、吹扫器13的左侧清扫器电机15、右侧清扫器电机16分别通过控制装置发出指令。控制装置可以启动绕线器电机4转动，使机器人壳体1进行上下移动；控制装置可以打开喷射器8的压缩空气控制阀12使喷嘴向后方喷射压缩空气实现水平移动，并可通过调节压缩空气控制阀12的左右开度比例，实现机器人壳体的旋转；控制装置还可以驱动吹扫器13的左侧清扫器电机15、右侧清扫器电机16转动，带动清扫刷17进行吹扫作业。
上述控制装置包括电机开关、电机控制器、启动按钮、控制阀电机、步进电机、电位器、变压器、继电器等部件，属于常规机电控制技术，不再赘述。
上述控制过程可以使用单片机、可编程序控制器、无线网络及其它现代化的控制装置和系统，使得控制过程实现自动化，达到更好的控制效果，这些结构和配置不属于本发明的保护范围，不再赘述。
Claims (5)
1.一种大型锅炉水冷壁检查机器人，其特征在于：它包括机器人壳体（1）、绕线器（3）、绕线器电机（4）、压缩空气软管（5）、摄像头（6）、测距传感器（7）、喷射器（8），机器人壳体（1）内为密封腔室，绕线器（3）的转动轴与绕线器电机（4）的电机轴相连接，压缩空气软管（5）的一端绕在绕线器（3）的轮轴上，压缩空气软管（5）的另一端连接到机器人壳体（1）的腔室内，机器人壳体（1）上分别安装有摄像头（6）、测距传感器（7）和喷射器（8），喷射器（8）与压缩空气软管（5）相连接，绕线器电机（4）、摄像头（6）、测距传感器（7）、喷射器（8）分别与机器人控制装置相连接。
2.根据权利要求1所述的大型锅炉水冷壁检查机器人，其特征在于：所述喷射器（8）由左喷嘴（9）、右喷嘴（10）、压缩空气分支管（11）、压缩空气控制阀（12）组成，左喷嘴（9）、右喷嘴（10）在机器人壳体（1）中轴线的两侧对称分布，左喷嘴（9）和右喷嘴（10）分别与压缩空气分支管（11）相连接，压缩空气分支管（11）位于机器人壳体（1）的腔室内的两侧，两侧的压缩空气分支管（11）分别与压缩空气软管（5）相连接，两侧的压缩空气分支管（11）上分别安装压缩空气控制阀（12），压缩空气控制阀（12）与机器人控制装置相连接。
3.根据权利要求1或2所述的大型锅炉水冷壁检查机器人，其特征在于：所述机器人壳体（1）为圆环形，中部有水平的横梁（2）相连接，横梁（2）为空心套筒，横梁（2）的空腔与机器人壳体（1）的圆环形腔室相连通，摄像头（6）、测距传感器（7）安装在机器人壳体（1）的前面，喷射器（8）的喷嘴开口位于在机器人壳体（1）的后面。
4.根据权利要求3所述的大型锅炉水冷壁检查机器人，其特征在于：所述机器人壳体（1）上还安装有吹扫器（13），吹扫器（13）由吹扫孔（14）、左侧清扫器电机（15）、右侧清扫器电机（16）、清扫刷（17）组成，左侧清扫器电机（15）和右侧清扫器电机（16）对称安装在机器人壳体（1）中部横梁（2）上，清扫刷（17）安装在左侧清扫器电机（15）和右侧清扫器电机（16）的电机轴前端，左侧清扫器电机（15）和右侧清扫器电机（16）的两侧横梁（2）上分别开有吹扫孔（14），吹扫孔（14）与机器人壳体（1）的腔室相连通，左侧清扫器电机（15）和右侧清扫器电机（16）与机器人控制装置相连接。
5.根据权利要求4所述的大型锅炉水冷壁检查机器人，其特征在于：所述机器人壳体（1）的腔室内的两侧的压缩空气分支管（11）上分别有压缩空气溢流孔（18），压缩空气从压缩空气溢流孔（18）进入到机器人壳体（1）的腔室内。
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