CN111102929A - 火力发电厂炉管磨损智能检测装置 - Google Patents

火力发电厂炉管磨损智能检测装置 Download PDF

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崔晶
王文伟
胡佳鹏
魏亚瑞
徐玉祥
张兴奎
吴宇
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Abstract

本发明涉及一种火力发电厂炉管磨损智能检测装置，包括火力发电厂炉管壁厚自动检测控制系统、4关节机械手臂、X向滚轴丝杠滑轨，Y向滚轴丝杠滑轨、激光传感器安装支架、8个激光精密位移测量传感器、磁性攀爬小车，本发明能够在垂直的金属水冷壁上自行导航攀爬进行自动扫描检测，并可将测量数据进行存储、重构及计算磨损量，成数量级的提高了炉管检测效率。

Description

火力发电厂炉管磨损智能检测装置
技术领域
本发明属于自动控制技术领域，涉及火力发电厂炉管磨损智能检测装置，实现火力发电厂水冷壁炉管壁厚的自动检测。
背景技术
火力发电厂锅炉水冷壁炉管检测一直比较重要，随着新能源的发展及火力发电的过剩，火力发电厂参与深度调峰成为常态，频繁的深度调峰对水冷壁炉管有较大的影响，劣质煤的掺烧又加剧了炉管的磨损。电厂大小修都会对水冷壁炉管壁厚进行检测，全部通过超声波进行手动检测，效率较低，覆盖率较小，误检率较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种火力发电厂炉管磨损智能检测装置。通过火力发电厂炉管磨损智能检测装置对1台4关机机械手臂、1台X向滚轴丝杠滑轨及，1台Y向滚轴丝杠滑轨、1个激光传感器安装支架、8台激光精密位移测量传感器、1台MEAS精密三轴陀螺仪、1台磁性攀爬小车及其连接件、1套火力发电厂炉管壁厚自动检测控制系统组成的火力发电厂炉管磨损智能检测装置，实现对火力发电厂水冷壁炉管壁厚的自动检测。
本发明的技术解决方案是，一种火力发电厂炉管磨损智能检测装置，包括火力发电厂炉管壁厚自动检测控制系统、4关节机械手臂、X向滚轴丝杠滑轨，Y向滚轴丝杠滑轨、激光传感器安装支架、8个激光精密位移测量传感器、磁性攀爬小车，磁性攀爬小车上设有磁性爬行小车4关节机械手臂固定底座，4关节机械手臂底部设有4关节机械手臂固定底座，4关节机械手臂通过4关节机械手臂固定底座和磁性爬行小车4关节机械手臂固定底座联接固定，4关节机械手臂能够实现在360度内自由精确定位；4关节机械手臂端部设有4关节机械手臂固定支架，Y向滚轴丝杆滑轨端部设有Y向滚轴丝杆滑轨机械手臂连接器，4关节机械手臂固定支架和Y向滚轴丝杠滑轨机械手臂连接器相联接，从而使Y向滚轴丝杠滑轨固定在4关节机械手臂上，接受机械手臂的控制进行姿态调整；Y向滚轴丝杆滑轨底部设有Y向滚轴丝杆滑轨滑台，Y向滚轴丝杠滑轨通过Y向滚轴丝杠滑轨滑台和X向滚轴丝杠滑轨固定连接，从而可控制X向滚轴丝杠滑轨实现Y方向移动；X向滚轴丝杆滑轨底部设有X向滚轴丝杆滑轨滑台，激光传感器安装支架通过X向滚轴丝杠滑轨滑台和X向滚轴丝杠滑轨联接，从而使激光传感器安装支架能够实现X、Y方向移动；激光传感器安装支架上设有激光传感器安装底座，8个激光精密位移传感器和激光传感器安装底座联接，从而同时实现对8根炉管横截面外轮廓的位移数据扫描；磁性攀爬小车底部设有磁性攀爬小车磁性履带，磁性攀爬小车通过磁性攀爬磁性履带吸附在水冷壁炉管上，自行导航在水冷壁炉管上行走，火力发电厂炉管壁厚自动检测控制系统包括炉管壁厚检测装置控制器和机械手臂控制器。
炉管壁厚检测装置控制器通过RS485接口A、B连接X向滚轴丝杠滑轨和Y向滚轴丝杠滑轨，炉管壁厚检测装置控制器通过8通道模拟量输入接口连接8个激光精密位移传感器，炉管壁厚检测装置控制器通过RS485接口E连接数据存储器和无线收发送装置，炉管壁厚检测装置控制器通过RS4858接口D连接磁性攀爬小车，炉管壁厚检测装置控制器与机械手臂控制器连接，机械手臂控制器通过TCP\IP接口连接4关节机械手臂，安装在激光传感器安装支架上的8个激光精密位移传感器同时分别扫描测量8根水冷壁炉管横截面外轮廓数据，并通过算法重构水冷壁炉管横截面外轮廓数据，和标准炉管横截面外轮廓数据进行比较，得出磨损量，并将最终的数据存储在数据存储器里面，同时通过无线收发送装置将数据发送至炉膛外面的监视界面，供专业人员实时监视分析，并对磨损量大的炉管进行报警，并标记出磨损炉管的具体位置。
X向滚轴丝杆滑轨上设有MEAS精密三轴陀螺仪，炉管壁厚检测装置控制器通过RS485接口C连接MEAS精密三轴陀螺仪。
本发明能够在垂直的金属水冷壁上自行导航攀爬进行自动扫描检测，并可将测量数据进行存储、重构及计算磨损量，成数量级的提高了炉管检测效率。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明的火力发电厂炉管壁厚自动检测控制系统示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应视为对本发明公开技术内容的限制。
一种火力发电厂炉管磨损智能检测装置，包括火力发电厂炉管壁厚自动检测控制系统、4关节机械手臂9、X向滚轴丝杠滑轨3，Y向滚轴丝杠滑轨1、激光传感器安装支架5、8个激光精密位移测量传感器6、磁性攀爬小车12，磁性攀爬小车12上设有磁性爬行小车4关节机械手臂固定底座11，4关节机械手臂9底部设有4关节机械手臂固定底座10，4关节机械手臂9通过4关节机械手臂固定底座10和磁性爬行小车4关节机械手臂固定底座11联接固定，4关节机械手臂9能够实现在360度内自由精确定位；4关节机械手臂9端部设有4关节机械手臂固定支架8，Y向滚轴丝杆滑轨1端部设有Y向滚轴丝杆滑轨机械手臂连接器7，4关节机械手臂固定支架8通过螺丝和Y向滚轴丝杠滑轨机械手臂连接器7相联接，从而使Y向滚轴丝杠滑轨1固定在4关节机械手臂9上，接受机械手臂的控制进行姿态调整；Y向滚轴丝杆滑轨1底部设有Y向滚轴丝杆滑轨滑台2，Y向滚轴丝杠滑轨1通过Y向滚轴丝杠滑轨滑台2和X向滚轴丝杠滑轨3固定连接，从而可控制X向滚轴丝杠滑轨3实现Y方向移动；X向滚轴丝杆滑轨3底部设有X向滚轴丝杆滑轨滑台4，激光传感器安装支架5通过X向滚轴丝杠滑轨滑台4和X向滚轴丝杠滑轨3联接，从而使激光传感器安装支架5能够实现X、Y方向移动；激光传感器安装支架5上设有激光传感器安装底座21，8个激光精密位移传感器6通过螺丝和激光传感器安装底座21联接，从而同时实现对8根炉管横截面外轮廓的位移数据扫描；磁性攀爬小车12底部设有磁性攀爬小车磁性履带13，磁性攀爬小车12通过磁性攀爬磁性履带13吸附在水冷壁炉管14上，自行导航在水冷壁炉管14上行走，火力发电厂炉管壁厚自动检测控制系统包括炉管壁厚检测装置控制器15和机械手臂控制器19。
炉管壁厚检测装置控制器15通过RS485接口A、B22、23连接X向滚轴丝杠滑轨3和Y向滚轴丝杠滑轨1，炉管壁厚检测装置控制器15利用RS485接口A、B22、23通讯和控制X向滚轴丝杠滑轨滑台4、Y向滚轴丝杠滑轨滑台2，从而使激光传感器安装支架5实现在X、Y方向移动，炉管壁厚检测装置控制器15通过8通道模拟量输入接口24连接8个激光精密位移传感器6，炉管壁厚检测装置控制器15通过RS485接口E27连接数据存储器16和无线收发送装置17，炉管壁厚检测装置控制器15通过RS4858接口D26连接磁性攀爬小车12，炉管壁厚检测装置控制器15与机械手臂控制器19连接，机械手臂控制器19通过TCP\IP接口28连接4关节机械手臂9，安装在激光传感器安装支架5上的8个激光精密位移传感器6同时分别扫描测量8根水冷壁炉管14横截面外轮廓数据，炉管壁厚检测装置控制器15通过8通道模拟量输入24采集8个激光精密位移传感器6的实时测量数据，并通过算法重构水冷壁炉管横截面外轮廓数据，和标准炉管横截面外轮廓数据进行比较，得出磨损量，并将最终的数据存储在数据存储器16里面，同时通过无线收发送装置17将数据发送至炉膛外面的监视界面，供专业人员实时监视分析，并对磨损量大的炉管进行报警，并标记出磨损炉管的具体位置。供专业人员可通过炉外监控系统规划行走路径，并通过无线收发送装置17将数据下发给炉管壁厚检测装置控制器15。
当8根水冷壁炉管14同一横截面扫面完成之后，Y向滚轴丝杠滑轨滑台2控制激光传感器安装支架5上延Y方向移动程序设定好的一定距离后继续测量，直到Y向滚轴丝杠滑轨滑台2移动到末端，炉管壁厚检测装置控制器15控制磁性攀爬小车12延Y方向移动程序设定好的一定距离后停止，同时Y向滚轴丝杠滑轨滑台2延Y方向退回至起点，再进行下一轮的扫描测量，如此循环测量，直至整个炉管横截面外轮廓数据全部扫描采集完毕。
X向滚轴丝杆滑轨3上设有MEAS精密三轴陀螺仪20，炉管壁厚检测装置控制器15通过RS485接口C25连接MEAS精密三轴陀螺仪20。当磁性攀爬小车12在水冷壁炉管14移动的过程中，由于水冷壁炉管14是凹凸不平的表面，加上小车在移动过程中出现偏移，必然会导致激光传感器安装支架5和水冷壁炉管14不完全处于平行垂直交叉姿态，基于此，当磁性攀爬小车12延Y方向移动程序设定好的一定距离停止后，炉管壁厚检测装置控制器15通过RS485接口C25接受MEAS精密三轴陀螺仪20的三坐标数据，炉管壁厚检测装置控制器15通过机械手臂控制器19向4关节机械手臂9发出姿态调整信息，直至激光传感器安装支架5和水冷壁炉管14完全处于平行垂直交叉姿态。
炉管壁厚检测装置控制器15通过RS485接口C25接受MEAS精密三轴陀螺仪20的三坐标数据，知道磁性攀爬小车12在垂直水冷壁炉管14上的具体坐标位置，可以控制磁性攀爬小车12沿着操作人员预定的爬行轨迹爬行测量。
电池18与炉管壁厚检测装置控制器15和机械手臂控制器19，电池18为炉管壁厚检测装置控制器15、4关节机械手臂9、X向滚轴丝杠滑轨3、Y向滚轴丝杠滑轨1、8个激光位移传感器6、MEAS精密三轴陀螺仪20、磁性爬行小车12供电。

Claims (3)

1.一种火力发电厂炉管磨损智能检测装置，包括火力发电厂炉管壁厚自动检测控制系统、4关节机械手臂(9)、X向滚轴丝杠滑轨(3)，Y向滚轴丝杠滑轨(1)、激光传感器安装支架(5)、8个激光精密位移测量传感器(6)、磁性攀爬小车(12)，其特征在于：磁性攀爬小车(12)上设有磁性爬行小车4关节机械手臂固定底座(11)，4关节机械手臂(9)底部设有4关节机械手臂固定底座(10)，4关节机械手臂(9)通过4关节机械手臂固定底座(10)和磁性爬行小车4关节机械手臂固定底座(11)联接固定，4关节机械手臂(9)能够实现在360度内自由精确定位；4关节机械手臂(9)端部设有4关节机械手臂固定支架(8)，Y向滚轴丝杆滑轨(1)端部设有Y向滚轴丝杆滑轨机械手臂连接器(7)，4关节机械手臂固定支架(8)和Y向滚轴丝杠滑轨机械手臂连接器(7)相联接，从而使Y向滚轴丝杠滑轨(1)固定在4关节机械手臂(9)上，接受机械手臂的控制进行姿态调整；Y向滚轴丝杆滑轨(1)底部设有Y向滚轴丝杆滑轨滑台(2)，Y向滚轴丝杠滑轨(1)通过Y向滚轴丝杠滑轨滑台(2)和X向滚轴丝杠滑轨(3)固定连接，从而可控制X向滚轴丝杠滑轨(3)实现Y方向移动；X向滚轴丝杆滑轨(3)底部设有X向滚轴丝杆滑轨滑台(4)，激光传感器安装支架(5)通过X向滚轴丝杠滑轨滑台(4)和X向滚轴丝杠滑轨(3)联接，从而使激光传感器安装支架(5)能够实现X、Y方向移动；激光传感器安装支架(5)上设有激光传感器安装底座(21)，8个激光精密位移传感器(6)和激光传感器安装底座(21)联接，从而同时实现对8根炉管横截面外轮廓的位移数据扫描；磁性攀爬小车(12)底部设有磁性攀爬小车磁性履带(13)，磁性攀爬小车(12)通过磁性攀爬磁性履带(13)吸附在水冷壁炉管(14)上，自行导航在水冷壁炉管(14)上行走，火力发电厂炉管壁厚自动检测控制系统包括炉管壁厚检测装置控制器(15)和机械手臂控制器(19)。
2.如权利要求1所述的一种火力发电厂炉管磨损智能检测装置，其特征在于：炉管壁厚检测装置控制器(15)通过RS485接口A、B(22、23)连接X向滚轴丝杠滑轨(3)和Y向滚轴丝杠滑轨(1)，炉管壁厚检测装置控制器(15)通过8通道模拟量输入接口(24)连接8个激光精密位移传感器(6)，炉管壁厚检测装置控制器(15)通过RS485接口E(27)连接数据存储器(16)和无线收发送装置(17)，炉管壁厚检测装置控制器(15)通过RS4858接口D(26)连接磁性攀爬小车(12)，炉管壁厚检测装置控制器(15)与机械手臂控制器(19)连接，机械手臂控制器(19)通过TCP\IP接口(28)连接4关节机械手臂(9)，安装在激光传感器安装支架(5)上的8个激光精密位移传感器(6)同时分别扫描测量8根水冷壁炉管(14)横截面外轮廓数据，并通过算法重构水冷壁炉管横截面外轮廓数据，和标准炉管横截面外轮廓数据进行比较，得出磨损量，并将最终的数据存储在数据存储器(16)里面，同时通过无线收发送装置(17)将数据发送至炉膛外面的监视界面，供专业人员实时监视分析，并对磨损量大的炉管进行报警，并标记出磨损炉管的具体位置。
3.如权利要求2所述的一种火力发电厂炉管磨损智能检测装置，其特征在于：X向滚轴丝杆滑轨(3)上设有MEAS精密三轴陀螺仪(20)，炉管壁厚检测装置控制器(15)通过RS485接口C(25)连接MEAS精密三轴陀螺仪(20)。
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