CN105221491B - 一种储油罐清洗机器人的液压控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储油罐清洗机器人的液压控制系统，包括阀控器、液压泵站、液压马达、液压油缸、转接阀块、液压油路管道；其中液压泵站包括油箱、电机、变量泵、控制阀块、过滤器、压力计、液位计和冷却器等；液压马达采用低转速大扭矩的定量马达，并带减速器和制动；转接阀块安装于机器人尾部，将机器人上液压元件的接头转换为快速接头；液压油路管道包括硬管和软管；所有液压元件具备防爆、防水、耐腐蚀的特性。该液压控制系统满足了储油罐清洗机器人对机动性、稳定性和可靠性的要求，实现了储油罐清洗的安全、高效、节能和环保。

Description

一种储油罐清洗机器人的液压控制系统

技术领域

本发明涉及储油罐清洗机器人自动化控制领域，特别是涉及一种储油罐清洗机器人的液压控制系统。

背景技术

利用储油罐存储是战略石油储备的主要方式。在成品油储油罐长时间的储运中，成品油中的少量沙粒、泥土、重金属盐类等杂质因密度差，会和水一起沉降积累在储油罐底部，形成又黑又稠的胶状物质，即储油罐底泥。杂质和水分会降低成品油的品质，影响油品计算的精确度；加速储油罐腐蚀，严重时会引起底板穿孔，造成漏油事故；产生静电并积聚，造成静电事故。此外，油品升级以及换装不同油品时，罐内残存油品和新装入油品不能相混，储油罐发生渗漏或其他损坏，需要进行检查或动火修理时，都需要对储油罐进行清洗，同时根据国家规储油罐也必须定期进行清洗检修。储油罐清洗技术先后经历了人工清洗和机械清洗阶段，随着人们对储油罐清洗作业安全、效率、成本、环保要求的不断提高，储油罐清洗机器人技术作为一种无需人员进罐的清洗技术得到了国内外越来越多的关注。由于机器人作业环境是爆炸性危险区域，机器人采用何种驱动方式，才能保证清洗机器人具有高机动性、稳定性和可靠性是需要解决的问题。

发明内容

基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种储油罐清洗机器人的液压控制系统，能以液压方式驱动清洗机器人，保证清洗机器人的驱动具有高机动性、稳定性和可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种储油罐清洗机器人的液压控制系统，包括：

液压泵站、三个液压马达、液压油缸、液压油路管道、阀控器和转接阀块；其中，

所述液压泵站经液压油路管道分别与所述三个液压马达和液压油缸连接；

两个液压马达和液压油缸设在清洗机器人上作为该清洗机器人的动力装置；

一个液压马达设在所述清洗机器人的脐带缆卷放器上作为驱动装置；

所述阀控器设在所述清洗机器人的控制柜中，通过电缆与电磁阀连接，控制所述电磁阀；

所述液压泵站包括：油箱、回油过滤器、冷却器、电机、变量泵、油管、过滤器、压力计、电磁阀、阀块、液位计和清洁盖；其中，

所述液压泵站油箱一侧设置有液位计和清洁盖，一侧设置有冷却器，所述油箱上面设置有电机、变量泵、过滤器、压力计和控制阀块，所述控制阀块上安装有电磁阀，所述电机输出轴通过联轴器与与变量泵输入轴连接，变量泵出油口通过油管与过滤器进油口连接，过滤器出油口通过油管与阀块进油口连接，阀块出油口通过油管与冷却器进油口连接，冷却器出油口通过油管与压力计进油口连接，压力计出油口通过油管与变量泵回油口连接，所述变量泵吸油口通过油管与油箱连接；

所述转接阀块设置在所述清洗机器人尾部，将所述清洗机器人上液压元件的接头转换为快速接头。

本发明的有益效果为：通过将液压泵站、三个液压马达、液压油缸经液压油路管道有机连接为液压控制系统，可以对清洗机器人和脐带缆卷放器进行驱动控制，实现以液压驱动方式操纵清洗机器人进行清洗作业。通过设置转接阀块将清洗机器人上液压元件的接头转换为快速接头，方便外部液压元件与清洗机器人上的液压元件快速连接，提高了清洗机器人液压控制部件的装拆方便性，提高了效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的液压控制系统示意图；

图2为本发明实施例提供的液压控制系统油路图；

图3为本发明实施例提供的液压控制系统设在清洗机器人控制系统中的示意图；

图1中各标号对应的部件为：1-油箱；2-油箱把手；3-回油过滤器；4-冷却器；5-电机；6-变量泵；7-油管；8-过滤器；9-压力计；10-电磁阀；11-控制阀块；12-液位计；13-清洁盖；

图2中各标号对应的部件为：14-清洗机器人的左液压马达；15-清洗机器人的右液压马达；16-卷放器的液压马达；17-液压油缸；18-电磁换向阀；19-电磁比例换向阀；20-冷却器；21-变量泵；22-电机；23-过滤器；24-压力计；25-电磁泄压阀；

图3中各标号对应的部件为：31-监控系统；32-清洗机器人；33-气体检测传感器；34-污水回收装置；35-动力装置；36-给水装置；37-气体置换装置；38-储油罐；39-1区；310-2区。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1、2所示，本发明实施例提供一种储油罐清洗机器人的液压控制系统，包括：

液压泵站、三个液压马达、液压油缸、液压油路管道和转接阀块；其中，

液压泵站经液压油路管道分别与所述三个液压马达和液压油缸连接；

两个液压马达和液压油缸设在清洗机器人上作为该清洗机器人的动力装置，两个液压马达分设在清洗机器人的左右侧分别作为左、右液压马达；

一个液压马达设在清洗机器人的脐带缆卷放器上作为驱动装置；

阀控器设在清洗机器人的控制柜中，通过电缆与电磁阀连接，作为电磁阀的控制元件，控制电磁阀；

液压泵站包括：油箱、回油过滤器、冷却器、电机、变量泵、油管、过滤器、压力计、电磁阀、控制阀块、液位计和清洁盖；

其中，油箱一侧设有液位计和清洁盖，另一侧设有冷却器，油箱上面设有电机、变量泵、过滤器、压力计和控制阀块，控制阀块上安装有电磁阀，电机输出轴通过联轴器与变量泵输入轴连接，变量泵的出油口通过油管与过滤器的进油口连接，过滤器的出油口通过油管与控制阀块的进油口连接，控制阀块的出油口通过油管与冷却器的进油口连接，冷却器的出油口通过油管与压力计的进油口连接，压力计的出油口通过油管与变量泵的回油口连接，变量泵的吸油口通过油管与油箱连接；

转接阀块设置在清洗机器人尾部，将清洗机器人上液压元件的接头转换为快速接头。

上述液压控制系统中，三个液压马达均采用设有减速器和制动的低转速大扭矩定量马达。

上述液压控制系统中，设在清洗机器人上的两个液压马达分设在清洗机器人的左右位置驱动清洗机器人的运动；

设在脐带缆卷放器上的液压马达，驱动该脐带缆卷放器的卷放；

液压油缸驱动连杆机构驱动清洗机器人的伸展收缩。

上述液压控制系统中，液压油路管道包括：

连接在工作时不产生相对位移的清洗机器人的各液压元件接口与转接阀块之间的硬管；

以及，连接在工作时产生相对位移的清洗机器人的各液压元件接口与转接阀块之间的留有弯曲余量的软管；

和连接在转接阀块与液压泵站和清洗机器人的脐带缆卷放器之间的软管。

为保证安全，上述液压控制系统中的所有液压元件均采用具备防爆、防水、耐腐蚀的液压元件。

如图1、2所示，上述液压控制系统中，控制阀块包括：阀块和设在阀块上的第一电磁比例换向阀、第二电磁比例换向阀、第三电磁比例换向阀、电磁泄压阀和电磁换向阀；其中，电磁泄压阀连接在油箱的主油路中；

第一电磁比例换向阀连接在清洗机器人左侧设置的一个液压马达控制油路中；

第二电磁比例换向阀连接在清洗机器人右侧设置的另一个右液压马达控制油路中；

第三电磁比例换向阀连接在卷放器的液压马达控制油路中；

电磁换向阀连接在液压油缸控制油路中。

上述控制阀块上的各电磁阀中，第一电磁比例换向阀控制机器人的左液压马达，第二电磁比例换向阀控制机器人的右液压马达，第三电磁比例换向阀控制脐带缆卷放器的液压马达，电磁换向阀控制液压油缸，电磁泄压阀用来过载保护和在系统短时间待机时卸掉工作负载；电磁阀保证了对系统调节的灵活性，使系统能够适应不同的工况。

上述液压控制系统，采用了变量泵-定量马达调速回路，通过阀控器向各电磁阀发送电流信号，控制各液压分支油路的流量，进而控制液压马达的转速和液压油缸的伸展；通过读取编码器的反馈值调节输入电流信号的大小，使输出保持稳定，形成闭环液压控制回路。

本发明的液压控制系统在整体的清洗机器人控制系统中的设置如图3所示。

下面结合具体实施例对本发明的液压控制系统作进一步说明。

如图1、2所示，本实施例提供一种储油罐清洗机器人的液压控制系统，包括液压泵站、液压马达、液压油缸、转接阀块、液压油路管道；液压泵站包括油箱、电机、变量泵、控制阀块、过滤器、压力计、液位计和冷却器等；液压马达采用低转速大扭矩的定量马达，并带减速器和制动；转接阀块安装于机器人尾部，将机器人上液压元件的接头转换为快速接头；液压油路管道包括硬管和软管；所有液压元件具备防爆、防水、耐腐蚀的特性。

液压系统采用了变量泵-定量马达调速回路，通过阀控器向各电磁阀发送电流信号，控制各液压分支油路的流量，进而控制液压马达的转速和液压油缸的伸展。通过读取编码器的反馈值调节输入电流信号的大小，使输出保持稳定，形成闭环液压控制回路；阀控器集成在控制台中，通过控制台面板对机器人、卷放器进行遥控控制操作。

控制阀块集成在液压泵站上，包括了阀块和设在阀块上的第一电磁比例换向阀、第二电磁比例换向阀、第三电磁比例换向阀、电磁换向阀和电磁泄压阀；第一电磁比例换向阀控制机器人左液压马达，第二电磁比例换向阀控制机器人右液压马达，第三电磁比例换向阀控制脐带缆卷放器液压马达，电磁换向阀控制液压油缸，电磁泄压阀用来过载保护和在系统短时间待机时卸掉工作负载；电磁阀保证了对系统调节的灵活性，使系统能够适应不同的工况。

上述液压控制系统中设在清洗机器人上的左、右液压马达控制清洗机器人的运动，具体地左右液压马达的转速决定了机器人的行驶和转向速度，左右液压马达同时正转时机器人前进，同时反转时机器人后退，左液压马达正转右液压马达反转时右转，左液压马达反转右液压马达正转时左转；液压油缸驱动连杆机构控制机器人的伸展收缩，具体地液压油缸伸展时机器人展开，液压油缸收缩时机器人收缩；脐带缆卷放器液压马达控制脐带缆卷放器的卷放速度，具体地脐带缆卷放器液压马达正转卷缆，反转放缆，其转速决定了卷缆和放缆的速度；控制方式简单便捷，稳定可靠。

液压油路管道与转接阀块采用快速插头连接，机器人上各液压元件接口与转接阀块在工作时产生相对位移的采用软管连接并留下弯曲余量，没有相对位移的采用硬管连接；转接阀块、卷放器和液压泵站之间均采用软管连接。硬管的使用避免了机器人伸展收缩时挤压油管，软管解决了相对位移接口的连接问题，快速接头的使用使机器人与脐带缆能更方便的安装拆卸。

本发明的液压控制系统满足了储油罐清洗机器人对机动性、稳定性和可靠性的要求，实现了储油罐清洗的安全、高效、节能和环保。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种储油罐清洗机器人的液压控制系统，其特征在于，包括：

液压泵站、三个液压马达、液压油缸、液压油路管道、阀控器和转接阀块；其中，

所述液压泵站经液压油路管道分别与所述三个液压马达和液压油缸连接；

两个液压马达和液压油缸设在清洗机器人上作为该清洗机器人的动力装置；

一个液压马达设在所述清洗机器人的脐带缆卷放器上作为驱动装置；

所述阀控器设在所述清洗机器人的控制柜中，通过电缆与电磁阀连接，控制电磁阀；

所述液压泵站包括：油箱、回油过滤器、冷却器、电机、变量泵、油管、过滤器、压力计、电磁阀、控制阀块、液位计和清洁盖；其中，

所述油箱一侧设有液位计和清洁盖，另一侧设有冷却器，所述油箱上面设有电机、变量泵、过滤器、压力计和控制阀块，所述控制阀块上安装有电磁阀，所述电机输出轴通过联轴器与所述变量泵输入轴连接，所述变量泵的出油口通过油管与所述过滤器的进油口连接，所述过滤器的出油口通过油管与所述控制阀块的进油口连接，所述控制阀块的出油口通过油管与所述冷却器的进油口连接，所述冷却器的出油口通过油管与所述压力计的进油口连接，所述压力计的出油口通过油管与所述变量泵的回油口连接，所述变量泵的吸油口通过油管与所述油箱连接；

所述转接阀块设置在所述清洗机器人尾部，将所述清洗机器人上液压元件的接头转换为快速接头。

2.根据权利要求1所述的一种储油罐清洗机器人的液压控制系统，其特征在于，所述三个液压马达均采用设有减速器和制动的低转速大扭矩定量马达。

3.如权利要求1或2所述的一种储油罐清洗机器人的液压控制系统，其特征在于，设在所述清洗机器人上的两个液压马达分设在所述清洗机器人的左右位置驱动所述清洗机器人的运动；

设在所述脐带缆卷放器上的液压马达，驱动该脐带缆卷放器的卷放；

所述液压油缸驱动连杆机构驱动清洗机器人的伸展收缩。

4.根据权利要求1所述的一种储油罐清洗机器人的液压控制系统，其特征在于，所述液压油路管道包括：

连接在工作时不产生相对位移的所述清洗机器人的各液压元件接口与转接阀块之间的硬管；

以及，连接在工作时产生相对位移的所述清洗机器人的各液压元件接口与转接阀块之间的留有弯曲余量的软管；

和连接在转接阀块与液压泵站和清洗机器人的脐带缆卷放器之间的软管。

5.根据权利要求1、2或4所述的一种储油罐清洗机器人的液压控制系统，其特征在于，所述液压泵站的控制阀块包括：阀块和设在所述阀块上的第一电磁比例换向阀、第二电磁比例换向阀、第三电磁比例换向阀、电磁泄压阀和电磁换向阀；其中，

所述电磁泄压阀连接在所述油箱的主油路中；

所述第一电磁比例换向阀连接在所述清洗机器人左侧设置的一个液压马达控制油路中；

所述第二电磁比例换向阀连接在所述清洗机器人右侧设置的另一个右液压马达控制油路中；

所述第三电磁比例换向阀连接在所述卷放器的液压马达控制油路中；

所述电磁换向阀连接在所述液压油缸控制油路中。

6.如权利要求5所述的一种储油罐清洗机器人的液压控制系统，其特征在于，所述控制阀块上从右到左依次设置电磁泄压阀、第一电磁比例换向阀、第二电磁比例换向阀、第三电磁比例换向阀和电磁换向阀；

其中，所述第一电磁比例换向阀控制机器人左侧设置的液压马达；

所述第二电磁比例换向阀控制机器人右侧设置的液压马达；

所述第三电磁比例换向阀设在控制脐带缆卷放器的液压马达的油路上；

所述电磁换向阀控制所述液压油缸的换向；

所述电磁泄压阀控制所述油箱的过载保护和在系统短时间待机时卸掉工作负载。