CN109237993A - 一种凝汽器机器人在线冲洗系统及使用其进行清洗的方法 - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
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    • F28G15/00—Details
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Abstract

本发明涉及一种凝汽器机器人在线冲洗系统，包括机器人本体、清洗系统以及运动控制系统；机器人本体包括机械臂主体和清洗喷头部；机械臂主体主要由两级关节、三个机械臂组成；清洗喷头部包括清洗喷头和喷头支架，机械臂的末端固定设置有喷头支架，清洗喷头可活动地设置在喷头支架内，喷头夹具内部设置有位置传感器；清洗系统包括盘管装置、高压清洗机和清洗软管；盘管装置内设置有缠绕清洗软管的绞盘，清洗软管的一端连接高压清洗机，另一端连接清洗喷头；运动控制系统包括控制柜，控制柜与机械臂、清洗喷头部、盘管装置和高压清洗机通信连接。本发明的在线冲洗系统能够实现不停机在线冲洗，具有更高的清洗效率且清洗全面。

Description

一种凝汽器机器人在线冲洗系统及使用其进行清洗的方法
技术领域
本发明涉及清洗工具领域，具体涉及一种机器人在线冲洗系统。
背景技术
对于凝汽器污垢的清洗，目前多采用胶球清洗、化学清洗及人工离线清洗。但胶球清洗存在胶球回收率低、易堵塞冷凝管、不能完全清除由化学反应而形成的析晶污垢等缺点。同时胶球清洗系统必须根据凝汽器系统的结构、运行工况及结垢特点配置胶球，对胶球(直径、硬度、材料等)要求高，通常难以正确选择，从而影响清洗效果，至今不能达到理想的清洗效果。化学清洗在循环管路中投放化学药剂，清除污垢，这种方法清洗效果较好，但是化学清洗频繁使用后会腐蚀凝汽器冷凝管，降低使用寿命，而且化学清洗方法运行成本较高，需要大量的化学药剂才能达到清洗效果。人工离线清洗由于冷凝管数量多、长度长、劳动强度大、工人工作环境恶劣，并且需要机组停机或降负荷运行进入凝汽器内部工作，难以满足大规模生产的需要以及安全生产要求，而且难以长期保持清洗效果。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种凝汽器机器人在线冲洗系统以及使用其对凝汽器进行清洗的方法。
作为本发明的其中一方面，本发明提出一种凝汽器机器人在线冲洗系统，包括机器人本体、清洗系统以及运动控制系统；机器人本体包括机械臂主体和清洗喷头部；机械臂主体主要由两级关节、三个机械臂组成；清洗喷头部包括清洗喷头和喷头支架，机械臂的末端固定设置有喷头支架，清洗喷头可活动地设置在喷头支架内，喷头夹具内部设置有位置传感器；清洗系统包括盘管装置、高压清洗机和清洗软管；盘管装置内设置有缠绕清洗软管的绞盘，清洗软管的一端连接高压清洗机，另一端连接清洗喷头；运动控制系统包括控制柜，控制柜与机械臂、清洗喷头部、盘管装置和高压清洗机通信连接。
进一步地，清洗喷头开有多个斜向后方的出水口，例如6个。
进一步地，机械臂主体的末端机械臂固定设置有毛刷。
进一步地，高压清洗机为高压水泵。
进一步地，高压水泵为柱塞泵，压力28Mpa，出口流量26L/min，进口流量至少30L/min。
根据本发明的另一方面，本发明还提出一种使用上述的凝汽器机器人在线冲洗系统对凝汽器进行清洗的方法，该方法包括，
将凝汽器管板上的冷凝管孔的位置转换为XY坐标系统中的位置坐标；
根据其中一冷凝管孔的位置坐标，运动控制系统控制机械臂进行运动并定位，使得清洗喷头对准冷凝管孔；
清洗喷头由高压清洗机提供的高压水流提供反推力，并从喷头支架离开进入冷凝管内进行清洗，同时盘管装置控制对高压水管放出；
通过清洗喷头的位置传感器检测清洗喷头在冷凝管内的位置判断该冷凝管是否清洗完成，并且通过盘管装置控制高压水管放出的长度；
在该冷凝管清洗完毕后，盘管装置控制高压水管收回，使得清洗喷头回到喷头支架；
根据其中另一冷凝管孔的位置坐标，运动控制系统控制机械臂进行运动并定位，使得清洗喷头对准其中另一冷凝管孔并进行清洗，直至完成对凝汽器的清洗。
进一步地，可控制末端机械臂进行运动使用毛刷对凝汽器的管板进行清扫。
本发明的有益之处在于：
引入的凝汽器在线冲洗机器人系统对凝汽器冷却水管进行在线冲洗，一是实现不停机在线冲洗，从而保证凝汽器冷凝管清洁度的可维持性。二是清洗过程实现自动自主性，人工少干预或者不需人工干预完成清洗。三是清洗能力、效果的提高，通过进入冷凝管完成清洗的方式比非进入式的清洗方式效果更为明显。四是综合了机器人技术、高压水射流技术和水下密封技术，实现了凝汽器冷却管的进入式逐根清洗和智能运行，使凝汽器始终保持着高清洁率，改善了汽轮机的端差和真空度，对降低发电厂能耗具有明显的效果。可以长期保持凝汽器的清洁系数，预防凝汽器换热管杂物沉积与缓慢结垢的问题，使凝汽器的清洁度始终保持在最佳状态，达到降低煤耗和排放的目的。五是采用清洗喷头使用高压水流对凝汽器的冷凝管进行清洗，同时使用固定在末端机械臂的毛刷对凝汽器的管板进行清洗，具有更高的清洗效率且清洗全面。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
附图1为根据本发明具体实施方式的冲洗系统整体结构示意图；
附图2为根据本发明具体实施方式的机器人本体结构示意图；
附图3为根据本发明具体实施方式的清洗喷头部的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1-3所示，根据本发明的其中一具体实施方式，本发明的凝汽器机器人在线冲洗系统主要由机器人本体1、清洗系统2以及运动控制系统组成。
机器人本体包括机械臂主体101和清洗喷头部102。机械臂主体主要由两级关节、三个机械臂组成。整个机械臂主体由中空的厚壁支撑杆悬吊或者倒立在凝汽器水室内部，机械臂内部的动力线与信号线通过支撑杆与控制柜和电源柜相连。另外，末端机械臂上通过螺栓连接毛刷103，可利用末端机械臂转动扫除覆盖在管板上的垃圾。机械臂内置伺服电机和RV减速机，进行运动驱动。机器臂采用防水密封设计，可在0.3MPa压力的循环水中长期工作。清洗喷头部102包括清洗喷头1021和喷头支架1022。机械臂的末端固定设置有喷头支架1021，清洗喷头1022可活动地设置在喷头支架内。清洗喷头通过两根机械臂的配合，可使喷头到达凝汽器管板上的任意一根冷凝管。机械臂末端喷头支架为圆筒锥形结构，内径为22mm，夹具内部装有位置传感器，用于检测高压清洗喷头是否回收到喷头支架内。清洗喷头设有位置传感器，可用于检测喷头在冷凝管内的到位情况。
清洗喷头的机构例如为开有六个斜向后方的出水口，20MPa的高压水通过高压软管送达喷头并沿出水口斜向后方喷出，喷头出口压力10MPa，流速144m/s。产生的反冲力可使清洗喷头连带高压软管快速自行进入冷凝管内，同时，高压水射流产生的切向力将管壁污垢快速清除。
清洗系统2包括盘管装置101、高压清洗机102和清洗软管103。盘管装置内设置的清洗软管，一端连接高压清洗机，另一端连接清洗喷头。
盘管装置101按照0.4Mpa压力容器标准设计，为圆柱形结构，有效直径600mm，内部为可自由转动的绞盘，绞盘可通过伺服电机驱动控制，通过绞盘的正反转，对高压软管进行有规律地收放。
高压清洗机102采用高压水泵，作为在线冲洗的动力装置，清洗的高压水均由此提供。该项目采用的高压水泵为柱塞泵，压力28Mpa，出口流量26L/min，进口流量至少30L/min，高压水泵最终通过高压水管与绞盘连接，从而将高压水引入正在运行的凝汽器水室，实现冷凝管冲洗。
运动控制系统包括控制柜等。与机械臂、清洗喷头、盘管装置和高压清洗机通过信号线连接。
根据本发明的其中另一实施方式，本发明还提出一种使用上述的凝汽器机器人在线冲洗系统对凝汽器进行清洗的方法。该方法包括，
将凝汽器管板上的冷凝管孔的位置转换为XY坐标系统中的位置坐标；
根据其中一冷凝管孔的位置坐标，运动控制系统控制机械臂进行运动并定位，使得清洗喷头对准冷凝管孔；
清洗喷头由高压清洗机提供的高压水流提供反推力，并从喷头支架离开进入冷凝管内进行清洗，同时盘管装置控制对高压水管放出；
通过清洗喷头的位置传感器检测清洗喷头在冷凝管内的位置判断该冷凝管是否清洗完成，并且通过盘管装置控制高压水管放出的长度；
在该冷凝管清洗完毕后，盘管装置控制高压水管收回，使得清洗喷头回到喷头支架；
根据其中另一冷凝管孔的位置坐标，运动控制系统控制机械臂进行运动并定位，使得清洗喷头对准其中另一冷凝管孔并进行清洗，直至完成对凝汽器的清洗。
作为进一步改进的实施方式，可控制末端机械臂进行运动使用毛刷对凝汽器的管板进行清扫。
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揭露的技术范围内，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种凝汽器机器人在线冲洗系统，其特征在于：该冲洗系统包括机器人本体、清洗系统以及运动控制系统；机器人本体包括机械臂主体和清洗喷头部；机械臂主体主要由两级关节、三个机械臂组成；清洗喷头部包括清洗喷头和喷头支架，机械臂的末端固定设置有喷头支架，清洗喷头可活动地设置在喷头支架内，喷头夹具内部设置有位置传感器；清洗系统包括盘管装置、高压清洗机和清洗软管；盘管装置内设置有缠绕清洗软管的绞盘，清洗软管的一端连接高压清洗机，另一端连接清洗喷头；运动控制系统包括控制柜，控制柜与机械臂、清洗喷头部、盘管装置和高压清洗机通信连接。
2.根据权利要求1所述的冲洗系统，其特征在于：所述清洗喷头开有多个斜向后方的出水口，例如6个。
3.根据权利要求1或2所述的冲洗系统，其特征在于：所述机械臂主体的末端机械臂固定设置有毛刷。
4.根据权利要求1-3任一项所述的冲洗系统，其特征在于：所述高压清洗机为高压水泵。
5.根据权利要求1-4任一项所述的冲洗系统，其特征在于：所述高压水泵为柱塞泵，压力28Mpa，出口流量26L/min，进口流量至少30L/min。
6.一种使用权利要求1-5任一项所述的凝汽器机器人在线冲洗系统对凝汽器进行清洗的方法，其特征在于，该方法包括：
将凝汽器管板上的冷凝管孔的位置转换为XY坐标系统中的位置坐标；
根据其中一冷凝管孔的位置坐标，运动控制系统控制机械臂进行运动并定位，使得清洗喷头对准冷凝管孔；
清洗喷头由高压清洗机提供的高压水流提供反推力，并从喷头支架离开进入冷凝管内进行清洗，同时盘管装置控制对高压水管放出；
通过清洗喷头的位置传感器检测清洗喷头在冷凝管内的位置判断该冷凝管是否清洗完成，并且通过盘管装置控制高压水管放出的长度；
在该冷凝管清洗完毕后，盘管装置控制高压水管收回，使得清洗喷头回到喷头支架；
根据其中另一冷凝管孔的位置坐标，运动控制系统控制机械臂进行运动并定位，使得清洗喷头对准其中另一冷凝管孔并进行清洗，直至完成对凝汽器的清洗。
7.根据权利要求6所述的清洗的方法，其特征在于：该清洗的方法还包括控制末端机械臂进行运动使用毛刷对凝汽器的管板进行清扫。
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