CN108680644B - 一种在役储罐腐蚀检测机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在役储罐腐蚀检测机器人，属于储罐腐蚀检测技术领域。该机器人包括重量调节器、推进器、视觉系统、声发射定位系统、吹扫系统、舱前超声检测探头、超声检测支架、旋转接头、脐带缆、绞车、操作台及显示。检测前，下放机器人并通过视觉系统观察和避障。检测罐壁时，将悬停到指定高度的机器人缓慢移向罐壁，当舱前超声检测探头接触罐壁时，获取罐壁厚度数据；检测罐底时，在吹扫系统对作业区内底板清淤后，操控机器人落到清淤后的检测区，待超声检测支架接触罐底板时获取底板厚度数据；测完后，移动到下一作业区，如此反复，完成所有检测后收起机器人。本发明解决在有淤泥的储罐中检测的问题，罐壁罐底均能检测，操控稳定性好。

Description

一种在役储罐腐蚀检测机器人
技术领域
本发明涉及一种在役储罐腐蚀检测机器人，属于储罐腐蚀检测技术领域。
背景技术
目前我国石油储罐数量庞大，储罐运行的安全问题也日益凸显，影响储罐安全运行的主要隐患是储罐底板与罐侧壁腐蚀导致的泄漏，因此需要定期检查储罐腐蚀情况，进行安全评价，防止油品泄漏以及泄漏后引起的安全事故。目前，针对储罐缺陷检测一般采取定期开罐检测的方式，但开罐检测一般需要停工和清罐，耗费大量的人力物力财力，因此经济性好的不开罐在线检测技术成为发展趋势，目前在线检测技术主要有声发射、超声导波和机器人在线检测，其中又以机器人在线检测最为可行和最为有效。当前国内外机器人在线检测多采用机器人罐底行走的方式检测，局限于障碍物较少的部分成品油储罐，针对存在障碍物和有淤泥的成品油罐并不适用，且这种检测方式还不能检测罐壁，因此储罐检测迫切需要一种通用性好、适应性强的在线检测机器人。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种在役储罐腐蚀检测机器人，能在有淤泥的储液以及复杂障碍的环境中对罐底和罐壁进行检测，具有适应能力强、检测准确性高、检测费用低等优点。
一种在役储罐腐蚀检测机器人，包括：重量调节器、推进器、视觉系统、声发射定位系统、热油吹扫系统、舱前超声检测探头、超声检测支架、旋转接头、脐带缆、绞车、操作台及显示。所述重量调节器调节机器人重量使其在罐内升降；所述液压推进器由液压马达为机器人水平移动提供动力；所述视觉系统观察机器人在罐内移动过程中有无障碍物；所述声发射定位系统对机器人在罐内移动过程中所处位置进行准确判断和引导；所述热油吹扫系统对储罐底部淤泥用热油进行吹扫，保证机器人检测支架能够与储罐底板直接接触；所述舱前超声检测探头通过与罐壁直接接触测量罐壁腐蚀情况；所述超声检测支架的探头对储罐底板腐蚀情况进行采集；所述脐带由电缆、数据线、液压油管、热油管等复合缆线组成，进行信号传输、提供弱电、液压动力以及吹扫供油，脐带缆外圈绝缘包裹层具有抗腐蚀、防静电功能；所述旋转接头连接机器人舱内管线与脐带缆，可抵消机器人旋转产生的扭矩，维持机器人运动时的平稳；所述绞车对脐带缆和机器人进行收放；所述操作台用于控制机器人执行罐外操作台指令，收集罐内作业数据向操作台报告。
本发明提供的一种在役储罐腐蚀检测机器人，脐带缆与机器人舱内管线相连，所采用的旋转接头能消除机器人旋转运动时缆对其产生的扭转，以保证机器人运动的稳定性；舱内定心方形重量调节器通过脐带缆中的水管气管加排水调节机器人自身重量以改变重浮力平衡，确保运动姿态稳定和防爆安全；机器人舱顶装有两个相间的声发射装置，向罐外壁均布的声信号接收装置发送相对位置信息，从而确定机器人在罐内的准确位置；所搭载的吹扫系统可通过喷射热油，将底板淤泥吹扫清理，保证机器人检测支架能够与储罐底板直接接触；机器人底部四个超声检测支架对底板腐蚀情况进行定量检测，机器人前后舱端安装的超声波测厚探头检测罐壁腐蚀信息，两者为储罐检修决策提供依据。
与已有技术相比，本发明具有以下优点：
1、定心方形重量调节器，确保机器人在罐内运动姿态的稳定和防爆安全。
2、超声波检测支架搭载的四个超声探头，一次多点采集数据，减少作业时间。
3、机器人前后舱端装有超声测厚探头，具有检测罐壁腐蚀信息的功能。
4、角度可调的热油吹扫系统，好的清扫效果保证机器人能够在有淤泥的储罐中检测。
5、两个相间的声发射装置能够通过相对位置关系准确定位机器人在罐内的朝向、位置。
6、采用旋转接头连接脐带缆与舱内管线，保证机器人在回转运动过程中平稳。
附图说明
图1为本发明储罐在役检测机器人的结构示意图。
图2为图1的剖视图。
图3为本发明储罐在线检测方法的步骤示意图。
图中：101.声发射装置、102.声发射装置、103.声发射接收装置、104.声发射接收装置、2.中段潜浮调节舱、201.重量调节器、3.脐带缆、4.旋转接头、5.液压推进器、601.舱前超声检测探头、602.舱前超声检测探头、701.超声检测支架、702.超声检测支架、703.超声检测支架、704.超声检测支架、8.视觉系统、9.热油吹扫系统、901.热油管、902.铰接连杆机构、903.热油吹扫杆、10.操作台及显示系统、11.脐带缆绞车。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
实施例1：如图1、图2、图3所示，在役储罐腐蚀检测机器人包括:声发射装置(101、102)、声发射接受装置(103、104)、中段浮力调节舱(2)、重量调节器(201)、脐带缆(3)、旋转接头(4)、液压推进器(5)、舱前超声检测探头(601、602)、超声检测支架(701、702、703、704)、视觉系统(8)、热油吹扫系统(9)、热油管(901)、铰接连杆机构(902)、热油吹扫杆(903)、操作台及显示系统(10)、脐带缆绞车(11)。
由电缆、数据线、液压管线和热油管线等组成的脐带缆(3)一端与罐外控制车上的操作台及显示系统(10)相连，另一端通过安放于罐顶透光孔或人工孔处的绞车(11)下放进入罐内与机器人顶部中间旋转接头(4)连接进入机器人舱内。浮力调节舱(2)位于机器人中段，其内置重量调节器(201)连接到对应管线上，通过调节机器人自身重量改变与浮力的合力实现潜浮。两个声发射装置(101、102)置于机器人顶部两边，与对应电线相连，发出的声波传到罐外壁按一定规则布置的声发射接收装置(103、104)上实现准确定位。两个液压推进器(5)分别对称安装于机器人中段两翼，通过液压驱动机器人在水平面内运动。机器人前后舱端装有舱前超声检测探头(601、602)，与储罐罐壁接触检测罐壁腐蚀信息。视觉系统(8)位于机器人艇身底部中间，通过脐带缆的电线、数据线与罐外的操作台及显示系统(11)相连，执行操作指令和完成数据交换。超声检测支架(801、802、803、804)安装于机器人艇身下部，支架脚端装有超声检测探头，通过探头与储罐底板直接接触检测底板腐蚀信息，同时在机器人着地时支撑机器人并保护视觉系统(8)。热油吹扫系统(9)位于机器人艇身底部前端，其热油管(901)接到脐带缆对应的管线上，为热油吹扫杆(903)输送高压热油进行清淤吹扫，铰接连杆机构(902)在液压驱动下实现吹扫过程中的热油吹扫杆角度调整。
检测前，通过绞车将用脐带缆连接的机器人从罐顶孔缓慢下放罐内，机器人搭载的视觉系统对罐内情况进行扫描并传输至罐外操作台成像，根据罐内情况信息选取抽样检测点位置，规划机器人运动路线，按照规划的行走路线遥控机器人向指定位置移动，视觉系统观察前方是否有障碍物，机器人上搭载的声发射装置用于获悉解机器人当前所处位置，判断是否存在偏航。检测罐壁时，将悬停到指定高度的机器人缓慢移向罐壁，当舱前超声检测探头接触到罐壁时，获取罐壁厚度数据。检测罐底时，操控机器人着落于底板检测区域，启动热油吹扫系统，对检测区域进行淤泥的清理，吹扫完毕移动机器人着落于清淤后的检测区域，待超声检测支架接触罐底板时获取底板厚度数据，测完后移动到下一检测区。完成所有检测后，罐外的绞车将脐带缓慢卷起，收起机器人。对采集的数据进行分析，获取储罐腐蚀缺陷信息。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种在役储罐腐蚀检测机器人，包括声发射装置(101、102)、声发射接收装置(103、104)、中段浮力调节舱(2)、重量调节器(201)、脐带缆(3)、旋转接头(4)、液压推进器(5)、舱前超声检测探头(601、602)、超声检测支架(701、702、703、704)、视觉系统(8)、热油吹扫系统(9)、热油管(901)、铰接连杆机构(902)、热油吹扫杆(903)、操作台及显示系统(10)、脐带缆绞车(11)；其特征在于：脐带缆绞车安放于罐顶透光孔或人工孔处，脐带缆通过旋转接头与机器人舱内管线连接，重力调节器置于机器人中段，声发射装置位于机器人顶部两端，液压推进器分别对称布置于机器人中段两翼，机器人前后舱端装有超声测厚探头，视觉系统位于机器人艇身下部中段，超声波检测支架安装于机器人艇身下部，热油吹扫系统位于机器人艇身底部前端，操作台及显示系统置于罐外运输车上。
2.如权利要求1所述的一种在役储罐腐蚀检测机器人，其特征在于：机器人舱中段置有定心的方形重量调节器，并通过舱顶旋转接头与舱外脐带缆相连，方形重量调节器通过脐带缆中的水管气管加排水调节机器人自身重量以改变重浮力平衡。
3.如权利要求1所述的一种在役储罐腐蚀检测机器人，其特征在于：超声波检测支架装有四个超声测厚探头，在机器人着落储罐底板时，通过接触底板既能检测底板腐蚀信息又能起到支撑机器人和保护所搭载的仪器设备的作用。
4.如权利要求1所述的一种在役储罐腐蚀检测机器人，其特征在于：机器人前后舱端装有超声测厚探头，用于检测罐壁腐蚀信息。
5.如权利要求1所述的一种在役储罐腐蚀检测机器人，其特征在于：机器人底部前端装有铰接连杆机构的热油吹扫系统，通过液压杆伸缩调节吹扫角度，当储罐底板存在淤泥时，为机器人清除检测区的淤泥后再进行检测。
6.如权利要求1所述的一种在役储罐腐蚀检测机器人，其特征在于：机器人舱中段顶部装有两个相间的声发射装置，向罐外壁均布的声信号接收装置发送相对位置信息，从而确定机器人在罐内的准确位置。
7.如权利要求1所述的一种在役储罐腐蚀检测机器人，其特征在于：采用旋转接头将机器人舱内管线与脐带缆相连，机器人在旋转运动中保持缆线与机器人的相对位置关系不变，防止缆线缠绕，确保机器人姿态平稳。
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