CN111337202A - 搭载于rov的水下渗漏示踪检测设备及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种搭载于ROV的水下渗漏示踪检测设备，涉及水利水电工程水下检测领域。它包括示踪剂储存装置和喷射装置；喷射装置包括喷嘴、喷腔和驱动装置；示踪剂储存装置与喷腔连接，喷嘴与喷腔连接；喷腔包括腔体、主动齿轮和从动齿轮；腔体与喷腔连接。本发明结构紧凑、工作原理简单、操作方便，有效解决了常规有人和简易喷墨装置水下检测高风险、低效率、效果差的问题，实现了水下渗漏示踪检测的自动化和智能化。

Description

搭载于ROV的水下渗漏示踪检测设备及检测方法

技术领域

本发明涉及水利水电工程水下检测领域，更具体地说它是一种搭载于 ROV的水下渗漏示踪检测设备，本发明还涉及这种搭载于ROV的水下渗漏示踪检测设备的检测方法。

背景技术

渗漏一直是水库大坝“癌症”级的病害，渗漏源分散、大水深给渗漏检测带来了诸多难题。上游坝面渗漏入口的检测和处理是解决渗漏问题的关键，特别是对于混凝土坝(重力坝、拱坝)和混凝土面板堆石坝，沿结构缝或混凝土破损处的渗漏在上游坝面进行检测是可行的。目前，常规检测手段为潜水员携带装有颜料的瓶子进行水下检查或携带从坝顶引到水下的管子实施水下喷墨检查，该方法受常规空气潜水深度(60m)限制，无法实施大水深水下检测，且费用高昂，潜水员水下检测安全风险较大。

近年来，随着水下机器人(ROV)技术的发展，在水利水电行业中ROV已经用于建筑物的水下检查和巡查，但主要是采用ROV搭载的水下高清摄像对缺陷进行录像。申请人曾在具体检测项目上尝试采用机械手夹持橡皮球的方式进行水下喷墨检查，但检测成效果不理想、效率较低，且喷墨次数有限，无法满足大范围坝面普查和自动化检测的要求。

因此，研发一种搭载于ROV的水下渗漏示踪检测设备是很有必要的。

发明内容

本发明的第一目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种搭载于ROV的水下渗漏示踪检测设备。

本发明的第二目的是为了提供这种搭载于ROV的水下渗漏示踪检测设备的检测方法。

为了实现上述第一目的，本发明的技术方案为：搭载于ROV的水下渗漏示踪检测设备，其特征在于：包括示踪剂储存装置和喷射装置；所述喷射装置包括喷嘴、喷腔和驱动装置；所述示踪剂储存装置与喷腔的入口连接，喷嘴与喷腔的出口连接；

所述喷腔包括腔体,位于腔体内下部、且与驱动装置输出端连接的主动齿轮，位于腔体内上部、且与主动齿轮啮合的从动齿轮；

所述腔体左侧与喷腔的入口连接，右侧与喷腔的出口连接。

在上述技术方案中，所述主动齿轮通过主动齿轮轴与驱动装置输出端连接；所述从动齿轮套装在从动齿轮轴上。

在上述技术方案中，所述喷腔还包括盖在腔体上的腔体外盖，腔体外盖上有与主动齿轮和从动齿轮连接的轴承。

在上述技术方案中，所述驱动装置包括电机外壳、盖在电机外壳上的电机外盖、位于电机外壳内的电机、联轴器；所述联轴器一端与电机输出端连接，另一端伸出电机外壳与主动齿轮轴连接。

在上述技术方案中，所述联轴器上套有密封圈；所述电机外壳与电机外盖连接处有密封圈。

在上述技术方案中，所述主动齿轮和从动齿轮与喷腔的间隙不大于 0.03mm；所述喷腔、主动齿轮和从动齿轮采用316L不锈钢；所述电机外盖为铝合金。

在上述技术方案中，示踪剂储存装置内的示踪剂采用食品级的颜料。

在上述技术方案中，所述示踪剂储存装置通过吸入软管与喷腔的入口连接，喷嘴通过排出软管与喷腔的出口连接。

为了实现上述第二目的，本发明的技术方案为：搭载于ROV的水下渗漏示踪检测设备的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将示踪剂储存装置和喷射装置固定在ROV上，并在水中进行配平，喷射装置的电缆连接到ROV电子仓；

喷嘴固定在ROV的摄像头前面，调整角度使摄像清晰；

将示踪剂灌入示踪剂储存装置；

步骤2：ROV在水中运动到待检区域，对裂缝、结构缝或混凝土破损部位进行实时录像，并对缺陷部位进行示踪检查；

步骤3：对缺陷部位进行单次喷墨，电机旋转0.5-2s，将示踪剂通过主动齿轮和从动齿轮带动到喷嘴喷出，此时ROV的摄像头实时记录示踪剂在水中的运动状态，当待检区域内存在渗漏的裂缝、结构缝或混凝土破损部位时，示踪剂随渗漏水流进入裂缝、结构缝或混凝土破损部位内；岸上技术人员通过示踪剂的流动状态对渗漏进行判断；

步骤4：确定渗漏部位后，可对渗漏区域进行连续喷墨，使电机一直工作，示踪剂源源不断的示踪剂储存装置经喷腔和喷嘴中喷出；通过观察大量示踪剂被吸入的时间和吸入速度对渗漏部位的渗漏程度进行研判。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明是基于水下机器人(ROV)开发的水下渗漏示踪检测设备，结构紧凑、工作原理简单、操作方便，有效解决了常规有人和简易喷墨装置水下检测高风险、低效率、效果差的问题，实现了水下渗漏示踪检测的自动化和智能化。

2)本发明的设备采用不锈钢和铝合金材料，轴承部位采用动密封，所有管路采用柔性材料，使整个示踪设备具备3MPa的耐压能力，可进行深水示踪检测，适用于国内绝大部分水库大坝的渗漏检测。

3)本发明采用模块化设计，所有元件更换简单，且齿轮和腔体材料采用不锈钢材料，提高了耐磨性和使用时间。

4)本发明搭载性能和兼容性好，仅需在ROV上预留直流电机控制接口即可使用。

5)本发明与传统示踪设备相比，体积小、重量轻、工作时间长，示踪剂储存软袋易更换，容积可调，有效提高水下示踪检查的工作时长和工作效率，大大降低水下检测的成本。

6)本发明与ROV搭载进行水下高清示踪摄像检查的方法，成果直观、真实，通过录像拍摄动态影像可对渗漏程度进行判断，有效提高水下渗漏检测效果。

7)本发明与ROV搭载进行水下高清示踪摄像检查的方法，可进行水下渗漏的多次单点排查，也可进行确定渗漏点的连续喷墨示踪详查，检测手段多样。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的剖视图。

图3为本发明中腔体、主动齿轮和从动齿轮的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

参阅附图可知：如图1所示，搭载于ROV的水下渗漏示踪检测设备，包括示踪剂储存装置1和喷射装置2；所述喷射装置2包括喷嘴21、喷腔 22和驱动装置23；所述示踪剂储存装置1与喷腔22的入口连接，喷嘴21 与喷腔22的出口连接；

如图2所示，所述喷腔22包括腔体221,位于腔体221内下部、且与驱动装置23输出端连接的主动齿轮222，位于腔体221内上部、且与主动齿轮222啮合的从动齿轮223；

所述腔体221左侧与喷腔22的入口连接，右侧与喷腔22的出口连接。

所述主动齿轮222通过主动齿轮轴224与驱动装置23输出端连接；所述从动齿轮223套装在从动齿轮轴225上。

所述喷腔22还包括盖在腔体221上的腔体外盖226，腔体外盖226上有与主动齿轮222和从动齿轮223连接的轴承227。

所述驱动装置23包括电机外壳231、盖在电机外壳231上的电机外盖 232、位于电机外壳231内的电机233、联轴器234；所述联轴器234一端与电机233输出端连接，另一端伸出电机外壳231与主动齿轮轴224连接。

所述联轴器234上套有密封圈24；所述电机外壳231与电机外盖232 连接处有密封圈24。

为提高喷射装置的喷射效率，所述主动齿轮222和从动齿轮223与喷腔22的间隙不大于0.03mm；所述喷腔22、主动齿轮222和从动齿轮223 采用316L不锈钢；所述电机外盖232为铝合金。

所述示踪剂储存装置1内的示踪剂采用食品级的颜料。

所述示踪剂储存装置1通过吸入软管31与喷腔22的入口连接，喷嘴 21通过排出软管32与喷腔22的出口连接。

搭载于ROV的水下渗漏示踪检测设备的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：将示踪剂储存装置1和喷射装置2固定在ROV上，并在水中进行配平，喷射装置2的电缆连接到ROV电子仓；

根据喷腔22距离ROV上水下摄像头的距离，选择合适长度的排出软管32，并将排出软管32固定在ROV框架上，喷嘴21固定在ROV的水下摄像头前面，调整角度使摄像清晰；

将食品级颜料加水溶解后灌入示踪剂储存装置1内；在岸上开机调试，使水下渗漏示踪检测设备正常工作；

步骤2：ROV在水中运动到待检区域，对裂缝、结构缝或混凝土破损部位进行实时录像，并对缺陷部位进行示踪检查；

步骤3：对缺陷部位进行单次喷墨，电机233旋转1-2s，将示踪剂通过主动齿轮222和从动齿轮223带动到喷嘴21喷出，此时ROV的摄像头实时记录示踪剂在水中的运动状态，当待检区域内存在渗漏的裂缝、结构缝或混凝土破损部位时，示踪剂随渗漏水流进入裂缝、结构缝或混凝土破损部位内；岸上技术人员通过示踪剂的流动状态对渗漏进行判断；

步骤4：确定渗漏部位后，为更直观反应渗漏程度，可对渗漏区域进行连续喷墨，使电机233一直工作，示踪剂源源不断的示踪剂储存装置1经喷腔22和喷嘴21中喷出；通过观察大量示踪剂被吸入的时间和吸入速度对渗漏部位的渗漏程度进行研判；为后期加固提供支撑；

示踪剂使用完后，ROV出水加注示踪剂，完成检测后在示踪剂储存装置 1中加入清水并连续喷墨以清洗设备。

实际使用中，示踪剂储存装置1为塑料或橡胶的软袋，软袋上配有与吸入软管31连接的接头，软袋体积根据ROV负载能力和使用时间进行确定，按每次喷射0.5ml，每次下水检查喷射200次的最低要求计算，软袋体积不小于100ml；

吸入软管31为直径5mm的橡胶管；

电机233是本发明的动力部分，为使本发明满足3MPa耐压，电机233 整体封装在筒状的铝合金的电机外壳231内，联轴器234位置采用动密封方式使用密封圈进行密封；电机233尾部通过防水接头与ROV本体的电子仓相连；

腔体221内靠近喷腔22的入口处为吸入室2211,腔体221内靠近喷腔 22的出口处为排出室2212；

电机233通过联轴器234带动主动齿轮222顺时针转动时，主动齿轮 222带动从动齿轮223旋转，吸入室2211充满的液体分上下两路随着齿轮转动被带到喷腔22的出口一侧，由于两个齿轮的轮齿不断啮合，且主动齿轮222带动从动齿轮223在咬合处起到封闭作用，排出室2212内的液体受挤压不断从喷腔22喷出。

其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (9)

1.搭载于ROV的水下渗漏示踪检测设备，其特征在于：包括示踪剂储存装置(1)和喷射装置(2)；所述喷射装置(2)包括喷嘴(21)、喷腔(22)和驱动装置(23)；所述示踪剂储存装置(1)与喷腔(22)的入口连接，喷嘴(21)与喷腔(22)的出口连接；

所述喷腔(22)包括腔体(221),位于腔体(221)内下部、且与驱动装置(23)输出端连接的主动齿轮(222)，位于腔体(221)内上部、且与主动齿轮(222)啮合的从动齿轮(223)；

所述腔体(221)左侧与喷腔(22)的入口连接，右侧与喷腔(22)的出口连接。

2.根据权利要求1所述的搭载于ROV的水下渗漏示踪检测设备，其特征在于：所述主动齿轮(222)通过主动齿轮轴(224)与驱动装置(23)输出端连接；所述从动齿轮(223)套装在从动齿轮轴(225)上。

3.根据权利要求1或2所述的搭载于ROV的水下渗漏示踪检测设备，其特征在于：所述喷腔(22)还包括盖在腔体(221)上的腔体外盖(226)，腔体外盖(226)上有与主动齿轮(222)和从动齿轮(223)连接的轴承(227)。

4.根据权利要求3所述的搭载于ROV的水下渗漏示踪检测设备，其特征在于：所述驱动装置(23)包括电机外壳(231)、盖在电机外壳(231)上的电机外盖(232)、位于电机外壳(231)内的电机(233)、联轴器(234)；所述联轴器(234)一端与电机(233)输出端连接，另一端伸出电机外壳(231)与主动齿轮轴(224)连接。

5.根据权利要求4所述的搭载于ROV的水下渗漏示踪检测设备，其特征在于：所述联轴器(234)上套有密封圈(24)；所述电机外壳(231)与电机外盖(232)连接处有密封圈(24)。

6.根据权利要求5所述的搭载于ROV的水下渗漏示踪检测设备，其特征在于：所述主动齿轮(222)和从动齿轮(223)与喷腔(22)的间隙不大于0.03mm；所述喷腔(22)、主动齿轮(222)和从动齿轮(223)采用316L不锈钢；所述电机外盖(232)为铝合金。

7.根据权利要求6所述的搭载于ROV的水下渗漏示踪检测设备，其特征在于：示踪剂储存装置(1)内的示踪剂采用食品级的颜料。

8.根据权利要求7所述的搭载于ROV的水下渗漏示踪检测设备，其特征在于：所述示踪剂储存装置(1)通过吸入软管(31)与喷腔(22)的入口连接，喷嘴(21)通过排出软管(32)与喷腔(22)的出口连接。

9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述搭载于ROV的水下渗漏示踪检测设备的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将示踪剂储存装置(1)和喷射装置(2)固定在ROV上，并在水中进行配平，喷射装置(2)的电缆连接到ROV电子仓；

喷嘴(21)固定在ROV的摄像头前面，调整角度使摄像清晰；

将示踪剂灌入示踪剂储存装置(1)；

步骤2：ROV在水中运动到待检区域，对裂缝、结构缝或混凝土破损部位进行实时录像，并对缺陷部位进行示踪检查；

步骤3：对缺陷部位进行单次喷墨，电机(233)旋转1-2s，将示踪剂通过主动齿轮(222)和从动齿轮(223)带动到喷嘴(21)喷出，此时ROV的摄像头实时记录示踪剂在水中的运动状态，当待检区域内存在渗漏的裂缝、结构缝或混凝土破损部位时，示踪剂随渗漏水流进入裂缝、结构缝或混凝土破损部位内；岸上技术人员通过示踪剂的流动状态对渗漏进行判断；

步骤4：确定渗漏部位后，可对渗漏区域进行连续喷墨，使电机(233)一直工作，示踪剂源源不断的示踪剂储存装置(1)经喷腔(22)和喷嘴(21)中喷出；通过观察大量示踪剂被吸入的时间和吸入速度对渗漏部位的渗漏程度进行研判。

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