CN110195998A - 一种凝汽器冷却水管清洗机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种凝汽器冷却水管清洗机器人，包括清洗机器人本体、机器人转移装置和机械臂；机器人转移装置安装在机械臂上，用于将清洗机器人本体在凝汽器冷却水管之间进行转移；清洗机器人本体包括外壳、行进轮、行进电机、平衡支撑轮、清洗转刀、清洗转刀旋转轴和清洗电机；外壳呈圆柱状，平衡支撑轮通过扭力弹簧与外壳连接；清洗转刀径向长度能够调节，且均呈扭叶状。本发明能够很好的对凝汽器冷却水管内部软垢进行清除，并且在线作业，大大提高了该装置的清洗效率和汽轮机组运行效率，能够全方位的进行清洗，安全可靠，壁面了污垢引起的传热恶化。
Description
技术领域
本发明涉及凝汽器清洗领域，特别是一种凝汽器冷却水管清洗机器人。
背景技术
结垢是电站表面式凝汽器性能退化的重要原因，由此造成机组运行经济性下降和污染排放增多。凝汽器结垢又是机组一项重要的可控损失，通过在线或离线清洗，恢复传热性能，降低汽轮机的排汽压力，提高机组能源的利用率，减少单位发电的污染排放。因此，电站凝汽器的清洗，特别是在线清洗，是热力发电厂亟待攻克的重大技术。
对于凝汽器清洗问题，国内外学者已经进行了许多研究，目前电厂中常用的清洗方法主要有化学清洗技术、高压水清洗技术和胶球清洗技术。
化学清洗技术清洗能力相对彻底、由内至外，然而，却存在着如下不足：
1、整个过程复杂，需准确掌握化学药物。若药物不够，则清洗不干净，但用药过多，又会导致设备腐蚀，严重时，还会造成铜管腐蚀泄漏。
2、酸洗时，需要安装专用清洗箱、清洗管路、清洗泵等设备，且酸洗需把细管内废物、有毒有害的液体引入专门的设备，再由人力把细管内废物集中处理。因而，清洗成本大幅增加，以300MW单元为例，光清洗费每年就需要200万元左右。
高压水清洗技术，对管道无任何腐蚀作用，且不像化学清洗会产生大量废液污染河川水土。但是，水压较大不易控制，容易变形。另外，设备的维护成本高，对水资源的浪费相当大，且对于较为严重的积垢清洗效果欠佳。
胶球清洗技术，目前存在很多缺陷，国内发电站需定期检查，且采用人工判断是否有必要更换胶球，胶球更换繁琐且劳动强度大。另外，单元设备的设计不合理，凝胶球的选择失误等其他原因引起胶球回收率较低，所以运行费用增加，清洗质量下降。特别是管内硬渣厚度堆积使内径较小时，使用胶球清理会堵塞管道，反而导致传热不良。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种凝汽器冷却水管清洗机器人，该凝汽器冷却水管清洗机器人能够很好的对凝汽器冷却水管内部软垢进行清除，并且在线作业，大大提高了该装置的清洗效率和汽轮机组运行效率，能够全方位的进行清洗，安全可靠，壁面了污垢引起的传热恶化。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种凝汽器冷却水管清洗机器人，包括清洗机器人本体、机器人转移装置和机械臂；
机械臂设置在凝汽器冷却水管的一侧，机器人转移装置安装在机械臂上，机器人转移装置用于将清洗机器人本体在凝汽器冷却水管之间进行转移。
清洗机器人本体能在凝汽器冷却水管中进行行走，清洗机器人本体包括外壳、行进轮、行进电机、平衡支撑轮、清洗转刀、清洗转刀旋转轴和清洗电机。
外壳呈圆柱状，外壳外壁面设置有凹槽，行进轮和平衡支撑轮均位于凹槽内；同时，行进轮设置在清洗机器人的头部，且通过内置在外壳中行进电机所驱动；平衡支撑轮设置在清洗机器人的中部和/或后部，平衡支撑轮通过扭力弹簧与外壳连接。
清洗转刀旋转轴同轴安装在外壳外端，且与内置在外壳中的清洗电机相连接；清洗转刀旋转轴具有空心腔，且空心腔内同轴设置有隔板，该隔板将空心腔分割成两个清洗转刀活动腔。
清洗转刀有两片，且均呈扭叶状；清洗转刀的转刀轴伸入清洗转刀活动腔中，转刀轴尾端设置挡板，转刀轴垂直于外壳轴线，且与清洗转刀旋转轴之间为密封滑动连接。
位于挡板和清洗转刀活动腔之间的转刀轴上套装有径向调节弹簧。
机器人转移装置上设置有信号发射装置，清洗机器人本体的外壳上设置有信号接收装置，外壳中还内置有清洗电机控制电路和行进电机控制电路，清洗电机控制电路和行进电机控制电路均与信号接收装置相连接；信号接收装置用于接收信号发射装置发送的位置信息，并判定清洗机器人与机器人转移装置之间的距离，并将判定的距离发送给清洗电机控制电路和行进电机控制电路，清洗电机控制电路和行进电机控制电路根据接收的距离值，确定是否行走及是否清洗。
外壳中还内置有超级电容，超级电容为清洗电机控制电路和行进电机控制电路供电；机器人转移装置上设置有无线充电模块，该无线充电模块能为超级电容进行无线充电。
机器人转移装置上还设置防滑动挡块，用于防止位于机器人转移装置上的清洗机器人滑动。
机器人转移装置邻近凝汽器冷却水管一侧的外壁面上套设有橡胶密封圈。
行进电机为偏心低转速电机。
行进轮为两个，两个行进轮均通过传动齿轮与对应的行进轮驱动齿轮相啮合；两个行进轮驱动齿轮同轴安装在驱动轴上；行进电机的电机轴伸出外壳外，形成伸出端，且伸出端设置行进电机驱动齿轮，行进电机驱动齿轮带动驱动轴旋转。
驱动轴上设置有与行进电机驱动齿轮相啮合的锥齿轮或螺纹杆。
本发明具有如下有益效果：
1、清洗转刀内部与清洗转刀承载装置间连接有调节弹簧，可根据需要调节清洗转刀半径，平衡支撑轮角度通过平衡支撑轮扭力弹簧自动调节，适应不同内径冷却水管与冷却水管内厚度不同的污垢清洗，清洗作业范围更广，更加稳定。
2、清洗转刀外形采用扭叶片设计，并且轴向长度短，在清洗过程中提供部分前进动力，减少行进电机出力，扭叶片型清洗转刀设计可以清除硬度较大污垢，解决传统胶球在线清洗无法清除硬质污垢的问题。
3、通过信号发射装置与信号接收装置配合使用，实现不同长度冷却水管智能清洗，解决了传统胶球在线清洗技术回收困难、清洗不彻底的问题。
附图说明
图1显示了本发明一种凝汽器冷却水管清洗机器人的结构示意图。
图2显示了清洗机器人本体的结构示意图。
图3显示了清洗转刀的安装示意图。
图4显示了机器人转移装置的结构示意图。
图5显示了行进轮驱动示意图。
其中有：1清洗转刀，2清洗电机，3清洗电机控制电路，4平衡支撑轮，5行进电机，6行进轮，7径向调节弹簧，8扭力弹簧，9超级电容，10行进电机控制电路，11外壳，12信号接受装置，13行进轮驱动齿轮，14传动齿轮，15无线充电模块，16防滑动挡块，17信号发射装置，18转刀轴，19挡板，20清洗转刀旋转轴，21隔板，22转刀轴安装口，23行进电机驱动齿轮，24驱动轴，25行进轮转轴，26机械臂，27机器人转移装置，28凝汽器冷却水管。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
如图1和图2所示，一种凝汽器冷却水管清洗机器人，包括清洗机器人本体、机器人转移装置27和机械臂26。
机械臂设置在凝汽器冷却水管28的一侧，机器人转移装置安装在机械臂上，且与凝汽器冷却水管相平行。
机器人转移装置用于将清洗机器人本体在凝汽器冷却水管之间进行转移。
机器人转移装置呈圆筒状，机器人转移装置的外径小于凝汽器冷却水管的内径，如图1所示，机器人转移装置能伸入凝汽器冷却水管内。
如图4所示，机器人转移装置内设置有信号发射装置17、无线充电模块15、防滑动挡块16和橡胶密封圈。
防滑动挡块，用于防止位于机器人转移装置上的清洗机器人滑动。
橡胶密封圈设置在邻近凝汽器冷却水管一侧的机器人转移装置外壁面上，起到密封凝汽器冷却水管的作用，减少清洗机器人在凝汽器冷却水管内的作业阻力。
清洗机器人本体能在凝汽器冷却水管中进行行走，清洗完成后，再次后退进入机器人转移装置中。当在凝汽器冷却水管之间转移时，清洗机器人本体将进入机器人转移装置中，防滑动挡块对清洗机器人本体进行位置限位，防止滑移。机械臂转动，带动机器人转移装置及位于机器人转移装置中的清洗机器人本体进入下一个凝汽器冷却水管。
如图2所示，清洗机器人本体包括外壳11、行进轮6、行进电机5、行进电机控制电路10、平衡支撑轮4、清洗转刀1、清洗转刀旋转轴20、清洗电机2、清洗电机控制电路3和超级电容9。
外壳呈圆柱状，外壳的外径小于机器人转移装置的内径，故而能位于机器人转移装置中，并随其一起进行转移。
外壳外壁面设置有凹槽，行进轮和平衡支撑轮均位于凹槽内。
行进轮设置在清洗机器人的头部，且通过内置在外壳中行进电机所驱动。
行进电机优选为偏心低转速电机。
如图5所示，行进轮为两个，两个行进轮的行进轮驱动轴尾端各连接一个传动齿轮14，传动齿轮14与对应的行进轮驱动齿轮13相啮合；两个行进轮驱动齿轮同轴安装在驱动轴24上。驱动轴上优选设置有与行进电机驱动齿轮相啮合的锥齿轮或螺纹杆。
行进电机的电机轴伸出外壳外，形成伸出端，且伸出端设置行进电机驱动齿轮23，行进电机驱动齿轮带动驱动轴旋转。
当驱动轴上安装锥齿轮时，锥齿轮与行进电机驱动齿轮23形成垂直锥齿轮啮合传动。当驱动轴上安装螺纹杆时，螺纹杆与行进电机驱动齿轮23形成蜗轮蜗杆啮合传动。
平衡支撑轮设置在清洗机器人的中部和/或后部，平衡支撑轮通过扭力弹簧8与外壳连接。扭力弹簧的设置，能使得平衡支撑轮实现角度的自动调节，从而能够适应不同内径的冷却水管与冷却水管内厚度不同的污垢清洗，清洗作业范围更广，更加稳定。
清洗转刀旋转轴同轴安装在外壳外端，且与内置在外壳中的清洗电机相连接；清洗转刀旋转轴具有空心腔，且空心腔内同轴设置有隔板21，该隔板将空心腔分割成两个清洗转刀活动腔。
清洗转刀有两片，且均呈如图3所示的扭叶状。清洗转刀外形采用扭叶片设计，并且轴向长度短，在清洗过程中提供部分前进动力，减少行进电机出力，扭叶片型清洗转刀设计可以清除硬度较大污垢，解决传统胶球在线清洗无法清除硬质污垢的问题。
清洗转刀的转刀轴通过位于清洗转刀旋转轴20上的转刀轴安装口22伸入清洗转刀活动腔中，转刀轴尾端设置挡板19，转刀轴垂直于外壳轴线，且与清洗转刀旋转轴之间为密封滑动连接。
位于挡板和清洗转刀活动腔之间的转刀轴上套装有径向调节弹簧7。径向调节弹簧的设置，使得能够根据需要调节清洗转刀半径。
清洗机器人本体的外壳上设置有信号接收装置12。
清洗电机控制电路、超级电容和行进电机控制电路均内置在外壳中，清洗电机控制电路和行进电机控制电路均与信号接收装置相连接；信号接收装置用于接收信号发射装置发送的位置信息，并判定清洗机器人与机器人转移装置之间的距离，并将判定的距离发送给清洗电机控制电路和行进电机控制电路，清洗电机控制电路和行进电机控制电路根据接收的距离值，确定是否行走及是否清洗。本发明通过信号发射装置与信号接收装置配合使用，实现不同长度冷却水管智能清洗，解决了传统胶球在线清洗技术回收困难、清洗不彻底的问题。
上述超级电容为清洗电机控制电路和行进电机控制电路供电；无线充电模块能为超级电容进行无线充电。超级电容9满足快速充电，清洗完毕后回到辅助移动保护装置进行无线充电，再进行下一次作业。
本发明能够很好的对凝汽器冷却水管内部软垢进行清除，并且在线作业，大大提高了该装置的清洗效率和汽轮机组运行效率，能够全方位的进行清洗，安全可靠，壁面了污垢引起的传热恶化。该装置使用方便，拆卸简单，便于使用者使用，具有良好的实用性。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种凝汽器冷却水管清洗机器人，其特征在于：包括清洗机器人本体、机器人转移装置和机械臂；
机械臂设置在凝汽器冷却水管的一侧，机器人转移装置安装在机械臂上，机器人转移装置用于将清洗机器人本体在凝汽器冷却水管之间进行转移；
清洗机器人本体能在凝汽器冷却水管中进行行走，清洗机器人本体包括外壳、行进轮、行进电机、平衡支撑轮、清洗转刀、清洗转刀旋转轴和清洗电机；
外壳呈圆柱状，外壳外壁面设置有凹槽，行进轮和平衡支撑轮均位于凹槽内；同时，行进轮设置在清洗机器人的头部，且通过内置在外壳中行进电机所驱动；平衡支撑轮设置在清洗机器人的中部和/或后部，平衡支撑轮通过扭力弹簧与外壳连接；
清洗转刀旋转轴同轴安装在外壳外端，且与内置在外壳中的清洗电机相连接；清洗转刀旋转轴具有空心腔，且空心腔内同轴设置有隔板，该隔板将空心腔分割成两个清洗转刀活动腔；
清洗转刀有两片，且均呈扭叶状；清洗转刀的转刀轴伸入清洗转刀活动腔中，转刀轴尾端设置挡板，转刀轴垂直于外壳轴线，且与清洗转刀旋转轴之间为密封滑动连接；
位于挡板和清洗转刀活动腔之间的转刀轴上套装有径向调节弹簧。
2.根据权利要求1所述的凝汽器冷却水管清洗机器人，其特征在于：机器人转移装置上设置有信号发射装置，清洗机器人本体的外壳上设置有信号接收装置，外壳中还内置有清洗电机控制电路和行进电机控制电路，清洗电机控制电路和行进电机控制电路均与信号接收装置相连接；信号接收装置用于接收信号发射装置发送的位置信息，并判定清洗机器人与机器人转移装置之间的距离，并将判定的距离发送给清洗电机控制电路和行进电机控制电路，清洗电机控制电路和行进电机控制电路根据接收的距离值，确定是否行走及是否清洗。
3.根据权利要求2所述的凝汽器冷却水管清洗机器人，其特征在于：外壳中还内置有超级电容，超级电容为清洗电机控制电路和行进电机控制电路供电；机器人转移装置上设置有无线充电模块，该无线充电模块能为超级电容进行无线充电。
4.根据权利要求1所述的凝汽器冷却水管清洗机器人，其特征在于：机器人转移装置上还设置防滑动挡块，用于防止位于机器人转移装置上的清洗机器人滑动。
5.根据权利要求1所述的凝汽器冷却水管清洗机器人，其特征在于：机器人转移装置邻近凝汽器冷却水管一侧的外壁面上套设有橡胶密封圈。
6.根据权利要求1所述的凝汽器冷却水管清洗机器人，其特征在于：行进电机为偏心低转速电机。
7.根据权利要求1所述的凝汽器冷却水管清洗机器人，其特征在于：行进轮为两个，两个行进轮均通过传动齿轮与对应的行进轮驱动齿轮相啮合；两个行进轮驱动齿轮同轴安装在驱动轴上；行进电机的电机轴伸出外壳外，形成伸出端，且伸出端设置行进电机驱动齿轮，行进电机驱动齿轮带动驱动轴旋转。
8.根据权利要求7所述的凝汽器冷却水管清洗机器人，其特征在于：驱动轴上设置有与行进电机驱动齿轮相啮合的锥齿轮或螺纹杆。
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