CN108082313B - 一种单轨履带式水冷壁爬壁检测机器人 - Google Patents

Abstract

一种单轨履带式水冷壁爬壁检测机器人，它涉及爬壁机器人领域。本发明解决了现有的电厂锅炉水冷壁表面的厚度测量、表面积灰处理、对炉内情况拍摄等工作均采用人工操作检测，存在锅炉内工作环境恶劣，工作效率低下，及高炉膛人工操作时存在人身安全隐患的问题。本发明的安装板固定在车体上，辅助支撑机构设置在车体的两侧，辅助支撑机构与安装板固接，导向机构安装在车体的前端，测厚探头机构设置在车体的两侧，测厚探头机构与安装板固接，车体的下端设有一个测厚探头机构。本发明能够实现多根水冷壁管的同时检测，有效地增加了工作效率。本发明用于测量电厂锅炉水冷壁的表面厚度。

Description

一种单轨履带式水冷壁爬壁检测机器人

技术领域

本发明涉及爬壁机器人领域,具体涉及一种单轨履带式水冷壁爬壁检测机器人。

背景技术

锅炉膜式水冷壁是锅炉内的核心部件之一，锅炉在运行过程中因燃烧辅料受风力的作用而剐蹭水冷壁，尤其是工作负荷高时，物料流化量大，在循环流动的物料冲刷下，锅炉水冷壁管非常容易被磨损，尤其在锅炉防磨弯处、水冷壁出烟口、屏式过热器底部等许多位置管子被磨损的情况非常严重，因而锅炉膜式水冷壁的磨损问题及其突出。为保证锅炉的正常运转，电厂的维护专工需在一定的运行周期后，对其进行检测，主要检测水冷壁管的厚度，以确定锅炉是否还能继续运行。而传统的检测方法是先搭设脚手架或者搭建活动平台，然后有电厂的维护专工手持超声波测厚仪对锅炉水冷壁管逐根进行检测，并记录下来检测结果，以分析锅炉的状况，高炉膛人工操作时存在人身安全隐患的问题。这样做大大的增加了维护专工的劳动强度，且检测周期过长，也给电厂带来了因停炉而增加了电厂的运行成本。对于长期使用的水冷壁，由于腐蚀或冲蚀易导致管壁壁厚发生变化，甚至管壁内表面出现损伤，进而产生安全隐患的问题，因此，需要对存在安全隐患的水冷壁的壁厚进行检测，从而来消除安全隐患，目前并没有专用的水冷壁越障爬行检测设备，给水冷壁的养护和检修工作带来了不便。

综上所述，现有的电厂锅炉水冷壁表面的厚度测量、表面积灰处理、对炉内情况拍摄等工作均采用人工操作检测，存在锅炉内工作环境恶劣，工作效率低下，及高炉膛人工操作时存在人身安全隐患的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的电厂锅炉水冷壁表面的厚度测量、表面积灰处理、对炉内情况拍摄等工作均采用人工操作检测，存在锅炉内工作环境恶劣，工作效率低下，及高炉膛人工操作时存在人身安全隐患的问题，进而提供一种单轨履带式水冷壁爬壁检测机器人。

本发明的技术方案是：

一种单轨履带式水冷壁爬壁检测机器人，它包括车体、测厚探头机构、辅助支撑机构、导向机构和安装板，安装板固定在车体上，辅助支撑机构设置在车体的两侧，辅助支撑机构与安装板固接，导向机构安装在车体的前端，车体及车体两侧均设有测厚探头机构，车体两侧的测厚探头机构固定在安装板上，车体上的测厚探头机构固定在车体的下端端部。

进一步地，车体包括导向安装板、履带连接板、主动轮轴、第二传动轴、第一轴承座、第一传动轴、履带、上部安装板、电机、电机安装板、第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮、履带主动轮、履带从动轮、第二轴承座、三个齿轮挡片、三个驱动齿轮、四个筋板和多个磁铁，四个筋板对称安装在履带连接板的两侧，车体通过四个筋板与安装板连接，履带主动轮和履带从动轮安装在履带的两端，多个磁铁均布在履带上，第一轴承座安装在履带连接板的前端内部，履带主动轮通过主动轮轴与第一轴承座转动连接，第二轴承座安装在履带连接板的后端内部，履带从动轮与第二轴承座转动连接，第一传动轴和第二传动轴通过第一轴承座安装在履带连接板内部，第一传动轴、第二传动轴和主动轮轴的端部分别安装一个驱动齿轮，三个驱动齿轮分别通过三个齿轮挡片与第一传动轴、第二传动轴和主动轮轴固接，三个驱动齿轮相互啮合，电机通过电机安装板安装在履带连接板的下部，电机端部安装第一圆锥齿轮，第二圆锥齿轮安装在第一传动轴上，第一圆锥齿轮和第二圆锥齿轮啮合且呈垂直布置，导向安装板和上部安装板分别安装在履带连接板的前后两端。

进一步地，导向机构包括导向轮架、导向轮竖向调整座和两个导向轮，两个导向轮安装在导向轮架上，导向轮架与安装在履带连接板前端的导向安装板固接。

进一步地，履带的外形为槽型、V型或内凹弧形。

进一步地，测厚探头机构包括测厚探头、探头支撑件和探头安装板，探头安装板安装在探头支撑件上，探头安装板与探头支撑件滑动连接，测厚探头安装在探头安装板上。

进一步地，测厚探头机构的数量为N，N为不小于1的奇数。

进一步地，辅助支撑机构包括滚轮轴、调节架、挡块、支撑架和滚轮，滚轮为圆柱形滚轮，滚轮通过滚轮轴安装在支撑架的端部，支撑架安装在调节架上，调节架的两侧与挡块固接。

进一步地，辅助支撑机构的数量为M，M为不少于2的偶数。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1、本发明为单轨履带式水冷壁爬壁检测机器人，与传统的多轨爬壁机器人相比较，本发明能够有效地克服多轨爬壁机器人由于锅炉水冷壁在长时间高温运行下导致水冷壁变形而发生行走不畅甚至从水冷壁上掉落的危险，本发明的单轨机器人履带具有一定的弹性，运动更加灵活，便于在水冷壁上爬行。

2、本发明与传统的人工对锅炉模式水冷壁的状况进行检测相比较，有效地减少了搭设脚手架的时间和费用，同时很大程度上降低了维护专工的劳动强度以及提高了检测的效率，检测效率提高了两倍以上，从而减少了停炉的时间，最大程度的降低因检修而停炉造成的经济损失，另一方面，本发明避免了高炉膛人工操作时的人身安全隐患的问题。

3、本发明采用了磁铁镶嵌履带的形式将爬壁机器人吸附在水冷壁上爬壁，爬壁稳定。而且本发明的履带可为槽型、V型或内凹弧形，有效地增大了履带与水冷壁的接触面积，从而保证更好的吸附作用，另外，在履带的吸附和电机的驱动下，不但保证了吸附的强度还能够为爬行提供足够的动力。

4、本发明的电机安装在车体的下部，在爬壁机器人爬行时，可以保证车体与水冷壁接触一侧的履带一直处于紧绷状态，能够使安装在履带上的磁铁更好的吸附在水冷壁上，从而增大爬壁机器人的吸附力。

5、本发明的导向机构结构简单、导向效果好，导向轮为磁轮，也能够为爬壁机器人提供磁力。

6、本发明的测厚探头机构安装在车体两侧，测厚探头机构数量可为多个，可实现多根水冷壁管的同时检测，有效地增加了工作效率，工作效率提高了80％以上，节省了工作时间，测厚探头机构的数量根据实际所需测量的水冷壁管的数量而定具，有较好的通用性。

附图说明

图1是本发明的主视图；图2是测厚探头机构的轴侧示意图；图3是车体的轴侧示意图；图4是本发明的俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式的一种单轨履带式水冷壁爬壁检测机器人，它包括车体、测厚探头机构、辅助支撑机构、导向机构和安装板12，安装板12固定在车体上，辅助支撑机构设置在车体的两侧，辅助支撑机构与安装板12固接，导向机构安装在车体的前端，车体及车体两侧均设有测厚探头机构，车体两侧的测厚探头机构固定在安装板12上，车体上的测厚探头机构固定在车体的下端端部。

辅助支撑机构设置在车体的两侧，可使爬壁机器人在向上爬行时更加平稳；导向机构安装在车体的前端，为爬壁机器人起到导向的作用，使得爬壁机器人更准确的沿着水冷壁行走。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的车体包括导向安装板4、履带连接板5、主动轮轴6、第二传动轴7、第一轴承座8、第一传动轴9、履带13、上部安装板15、电机21、电机安装板22、第一圆锥齿轮23、第二圆锥齿轮24、履带主动轮25、履带从动轮27、第二轴承座28、三个齿轮挡片10、三个驱动齿轮11、四个筋板20和多个磁铁14，四个筋板20对称安装在履带连接板5的两侧，车体通过四个筋板20与安装板12连接，履带主动轮25和履带从动轮27安装在履带13的两端，多个磁铁14均布在履带13上，第一轴承座8安装在履带连接板5的前端内部，履带主动轮25通过主动轮轴6与第一轴承座8转动连接，第二轴承座28安装在履带连接板5的后端内部，履带从动轮27与第二轴承座28转动连接，第一传动轴9和第二传动轴7通过第一轴承座8安装在履带连接板5内部，第一传动轴9、第二传动轴7和主动轮轴6的端部分别安装一个驱动齿轮11，三个驱动齿轮11分别通过三个齿轮挡片10与第一传动轴9、第二传动轴7和主动轮轴6固接，三个驱动齿轮11相互啮合，电机21通过电机安装板22安装在履带连接板5的下部，电机21端部安装第一圆锥齿轮23，第二圆锥齿轮24安装在第一传动轴9上，第一圆锥齿轮23和第二圆锥齿轮24啮合且呈垂直布置，导向安装板4和上部安装板15分别安装在履带连接板5的前后两端。如此设置，安装板12通过四个筋板20与车体固接，增加了爬壁机器人的刚性；车体的履带13上镶嵌磁铁14为爬壁机器人提供吸附力；电机21安装在车体下部，在爬壁机器人爬行时，能够保证车体与水冷壁接触一侧的履带13一直处于紧绷状态，能够使安装在履带13上的磁铁14更好的吸附在水冷壁上，从而增大爬壁机器人的吸附力。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的导向机构包括导向轮架2、导向轮竖向调整座3和两个导向轮1，两个导向轮1安装在导向轮架2上，导向轮架2与安装在履带连接板5前端的导向安装板4固接。如此设置，导向机构结构简单，导向效果好，两个导向轮1均为磁轮，能够为车体沿着水冷壁行走提供磁力。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的履带13的外形为槽型、V型或内凹弧形。如此设置，便于为水冷壁管道提供滑道。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图1、图3和图4说明本实施方式，本实施方式的测厚探头机构包括测厚探头17、探头支撑件18和探头安装板19，探头安装板19安装在探头支撑件18上，探头安装板19与探头支撑件18滑动连接，测厚探头17安装在探头安装板19上。如此设置，探头安装板19与探头支撑件18滑动连接，有效地增加了测厚探头17与水冷壁之间的接触效果，增加了厚度测量的准确度。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1、图3和图4说明本实施方式，本实施方式的测厚探头机构的数量为N，N为不小于1的奇数。如此设置，测厚探头机构安装在车体两侧，测厚探头机构数量可为多个，可实现多根水冷壁管的同时检测，有效地增加了工作效率，节省了工作时间，测厚探头机构的数量根据实际所需测量的水冷壁管的数量而定。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图3说明本实施方式，本实施方式的辅助支撑机构包括滚轮轴29、调节架30、挡块31、支撑架32和滚轮33，滚轮33为圆柱形滚轮，滚轮33通过滚轮轴29安装在支撑架32的端部，支撑架32安装在调节架30上，调节架30的两侧与挡块31固接。如此设置，滚轮33对水冷壁接触起到支撑作用，同时圆柱形滚轮不受水冷壁变形的影响。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图3说明本实施方式，本实施方式的辅助支撑机构的数量为M，M为不少于2的偶数。如此设置，辅助支撑机构安装在爬壁机器人两侧，使得爬壁机器人爬行时更平稳。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

工作原理

首先，将爬壁机器人吸附在水冷壁上，调节导向机构对准水冷壁管，导向机构和车体吸附在同一根水冷壁管上；然后，调节辅助支撑机构和测厚探头机构与水冷壁管接触，且爬壁机器人左右两侧到水冷壁的距离相同；最后，将电机通电，电机带动输出轴端的第一圆锥齿轮旋转，第一圆锥齿轮与第二圆锥齿轮呈垂直布置且相互啮合，第二圆锥齿轮安装在第一传动轴上，三个驱动齿轮分别安装在第一传动轴、第二传动轴和主动轮轴上，三个驱动齿轮相互啮合，主动轮轴安装在履带主动轮上，从而带动履带主动轮旋转，履带主动轮和履带从动轮安装在履带两端，履带在履带主动轮的带动下开始运动，使爬壁机器人沿着水冷壁爬行，爬壁机器人向下爬行与向上爬行的原理相同。

Claims (7)

1.一种单轨履带式水冷壁爬壁检测机器人，它包括车体、测厚探头机构、辅助支撑机构、导向机构和安装板(12)，安装板(12)固定在车体上，辅助支撑机构设置在车体的两侧，辅助支撑机构与安装板(12)固接，导向机构安装在车体的前端，车体及车体两侧均设有测厚探头机构，车体两侧的测厚探头机构固定在安装板(12)上，车体上的测厚探头机构固定在车体的下端端部，其特征在于：车体包括导向安装板(4)、履带连接板(5)、主动轮轴(6)、第二传动轴(7)、第一轴承座(8)、第一传动轴(9)、履带(13)、上部安装板(15)、电机(21)、电机安装板(22)、第一圆锥齿轮(23)、第二圆锥齿轮(24)、履带主动轮(25)、履带从动轮(27)、第二轴承座(28)、三个齿轮挡片(10)、三个驱动齿轮(11)、四个筋板(20)和多个磁铁(14)，四个筋板(20)对称安装在履带连接板(5)的两侧，车体通过四个筋板(20)与安装板(12)连接，履带主动轮(25)和履带从动轮(27)安装在履带(13)的两端，多个磁铁(14)均布在履带(13)上，第一轴承座(8)安装在履带连接板(5)的前端内部，履带主动轮(25)通过主动轮轴(6)与第一轴承座(8)转动连接，第二轴承座(28)安装在履带连接板(5)的后端内部，履带从动轮(27)与第二轴承座(28)转动连接，第一传动轴(9)和第二传动轴(7)通过第一轴承座(8)安装在履带连接板(5)内部，第一传动轴(9)、第二传动轴(7)和主动轮轴(6)的端部分别安装一个驱动齿轮(11)，三个驱动齿轮(11)分别通过三个齿轮挡片(10)与第一传动轴(9)、第二传动轴(7)和主动轮轴(6)固接，三个驱动齿轮(11)相互啮合，电机(21)通过电机安装板(22)安装在履带连接板(5)的下部，电机(21)端部安装第一圆锥齿轮(23)，第二圆锥齿轮(24)安装在第一传动轴(9)上，第一圆锥齿轮(23)和第二圆锥齿轮(24)啮合且呈垂直布置，导向安装板(4)和上部安装板(15)分别安装在履带连接板(5)的前后两端。

2.根据权利要求1所述的一种单轨履带式水冷壁爬壁检测机器人，其特征在于：导向机构包括导向轮架(2)、导向轮竖向调整座(3)和两个导向轮(1)，两个导向轮(1)安装在导向轮架(2)上，导向轮架(2)与安装在履带连接板(5)前端的导向安装板(4)固接。

3.根据权利要求2所述的一种单轨履带式水冷壁爬壁检测机器人，其特征在于：履带(13)的外形为槽型、V型或内凹弧形。

4.根据权利要求1所述的一种单轨履带式水冷壁爬壁检测机器人，其特征在于：测厚探头机构包括测厚探头(17)、探头支撑件(18)和探头安装板(19)，探头安装板(19)安装在探头支撑件(18)上，探头安装板(19)与探头支撑件(18)滑动连接，测厚探头(17)安装在探头安装板(19)上。

5.根据权利要求4所述的一种单轨履带式水冷壁爬壁检测机器人，其特征在于：测厚探头机构的数量为N，N为不小于1的奇数。

6.根据权利要求1所述的一种单轨履带式水冷壁爬壁检测机器人，其特征在于：辅助支撑机构包括滚轮轴(29)、调节架(30)、挡块(31)、支撑架(32)和滚轮(33)，滚轮(33)为圆柱形滚轮，滚轮(33)通过滚轮轴(29)安装在支撑架(32)的端部，支撑架(32)安装在调节架(30)上，调节架(30)的两侧与挡块(31)固接。

7.根据权利要求6所述的一种单轨履带式水冷壁爬壁检测机器人，其特征在于：辅助支撑机构的数量为M，M为不少于2的偶数。

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