CN111562310A - 用于核电站大型储罐底板腐蚀检测的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于核电站大型储罐底板腐蚀检测的机器人，包括机器人本体及设置在机器人上的吸盘和超声波传感器；所述机器人本体前端设有移动组件；所述移动组件上对应设有传感器支架；所述超声波传感器置于传感器支架上；所述吸盘设置在机器人本体底部，机器人本体两侧还设有螺旋桨；所述吸盘两侧还设有若干相机安装槽，安装槽内设有检测摄像机。本发明所述的用于核电站大型储罐底板腐蚀检测的机器人，采用在役检测方式，对于生产运行中的储罐或管道可以直接进行检测，不影响生产过程。

Description

用于核电站大型储罐底板腐蚀检测的机器人

技术领域

本发明属于核电站储罐检测领域，尤其是涉及一种用于核电站大型储罐底板腐蚀检测的机器人。

背景技术

目前对于核电厂储罐底部的检测，由于核电站水池有一定的放射性，还需要在停堆大修期间进行，要求检测设备需要耐一定的放射性剂量，同时能够快速检测，在电站大修要求的时间内(一般只有2天左右的窗口期)完成对堆底水池的无损检测。

核电站有乏燃料水池、换料通道、堆底水池。这些均要求贮存一定量的水，发生泄漏在严重时会出现日本福岛事故中的乏燃料水池蒸干等情况，这是核电站安全运行所不允许的，特别是乏燃料水池，如果水池水位降低太多，不能为乏燃料提供足够的冷却，会造成乏燃料熔化事故。目前在一些电站上已经发现上述设备有泄漏情况。为确保核电站的安全运行，开发水下无损检测机器人是非常紧迫的任务。本技术方案的目的就是开发在放射性水下使用的无损检测机器人，能自动检测水下钢衬的缺陷，发现水池的漏点，为现在已经泄漏的水池提供检测服务。

目前对于石油石化、化工制药等行业，对于贮存流体介质的大型储罐和压力容器也缺少在役检测手段，目前的检测方法除使用声发射技术在容器外部进行检测外，从内部检测是无法实现的。

本发明的检测机器人还可以应用到原油储罐、石油、石化的大型压力容器、塔器等设备，对其安全提供有力的保障。

在核电站延寿过程中，由于储罐经历长时间的运行，并且由于罐底容易存水，呈现潮湿环境，成为延寿项目的关键项目。为解决储罐底部和侧壁检测技术，并考虑不借助脚手架，需要对底板进行快速扫查技术，侧壁爬行检测装置等，解决检测监督问题，并降低配合性工作成本。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出用于核电站大型储罐底板腐蚀检测的机器人。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

用于核电站大型储罐底板腐蚀检测的机器人，包括机器人本体及设置在机器人上的吸盘和超声波传感器；

所述机器人本体前端设有移动组件；所述移动组件上对应设有传感器支架；所述超声波传感器置于传感器支架上；

所述吸盘设置在机器人本体底部，吸盘两侧还设有螺旋桨；

所述本体两侧还设有若干相机安装槽，安装槽内设有检测摄像机。

所述本体两侧向外延伸设有梯形安装台，梯形安装台顶部设有矩形框，矩形框内设有动力设备，动力设备连接转轴，转轴两端分别穿过矩形框延伸至矩形框外部；所述矩形框外部对应设有U型架，螺旋桨安装于U型架顶部；所述U型架两端与转轴连接。

所述转轴采用阻尼转轴。

所述机器人本体前端设有用于安装移动组件的矩形凹槽；所述移动组件主动轴、从动轴、传送履带；所述矩形凹槽两侧靠近端部的位置设有用于安装主动轴和从动轴的转轴安装孔；所述传送履带环绕主动轴和从动轴设置；所述传感器支架端部与传送履带固定连接；所述机器人本体内部与主动轴对应的位置设有用于驱动主动轴的驱动电机。

所述传感器支架包括L型板、工字型支架、连接臂、安装框；

所述L型板一端与传送履带固定连接，另一端顶部与工字型支架端部固定连接；所述L型板与工字型支架连接处，上下板之间设有安装孔；所述工字型支架端部设有T型板；T型板两侧设有安装孔；所述连接臂两端分别设有安装孔；所述安装框两侧分别与连接臂转动连接，两个所述转动连接件的另一端分别与L型板顶部和T型板转动连接；所述安装框用于安装超声波传感器；所述连接臂与安装框及L型板和T型板的转动连接均采用阻尼转轴。

所述安装框的数量为两个，对称设于工字型支架两侧。

所述安装槽的数量为两个位于吸盘两侧，对称设置。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

采用在役检测方式，在检测过程中，机器人的吸盘吸附在罐壁表面上。机器人的控制系统中事先输入需要检查的路径，设备根据规划好的路径，在螺旋桨的驱动下，自己主动行走。通过吸盘里面的两个高清摄像机可以实时的传输罐壁的情况照片，同时在超声波传感器的探测下，能够实时的探测所在部位的罐壁裂纹或损坏情况。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的检测机器人底部示意图；

图2为本发明实施例所述的检测机器人顶部示意图；

图3为本发明实施例所述的螺旋桨部分示意图；

图4为本发明实施例所述的超声波传感器部分示意图。

附图标记说明：

1、机器人本体；2、吸盘；3、超声波传感器；4、螺旋桨；5、检测摄像机；6、梯形安装台；7、矩形框；8、U型架；9、转轴；10、传送履带；11、传感器支架；12、L型板；13、工字型支架；14、T型板；15、连接臂；16、安装框。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1和图2所示，用于核电站大型储罐底板腐蚀检测的机器人，包括机器人本体1及设置在机器人上的吸盘2和超声波传感器3；

所述机器人本体1前端设有移动组件；所述移动组件上对应设有传感器支架11；所述超声波传感器3置于传感器支架11上；所述超声波传感器连接机器人本体的控制系统，也可以单独通过无线控制模块或线缆连接外部设备。

所述吸盘2设置在机器人本体1底部，机器人本体1两侧还设有螺旋桨4；

所述吸盘2两侧还设有若干相机安装槽，安装槽内设有检测摄像机5。所述检测摄像机5连接机器人本体1的控制系统，也可以单独通过无线通讯模块连接外部设备。

如图3所示，所述吸盘2两侧向外延伸设有梯形安装台6，梯形安装台6顶部设有矩形框7，矩形框7内设有动力设备，动力设备连接转轴9，转轴9两端分别穿过矩形框7延伸至矩形框7外部；所述矩形框7外部对应设有U型架8，螺旋桨4安装于U型架8顶部；所述U型架8两端与转轴9连接。所述动力设备采用但不限于驱动电机，驱动电机连接机器人本体的控制系统。

所述转轴9采用阻尼转轴，阻尼转轴在不转动时有一个固定的力避免转动对设备的影响。

如图4所示，所述机器人本体1前端设有用于安装移动组件的矩形凹槽；所述移动组件主动轴、从动轴、传送履带10；所述矩形凹槽两侧靠近端部的位置设有用于安装主动轴和从动轴的转轴安装孔；所述传送履带10环绕主动轴和从动轴设置；所述传感器支架11端部与传送履带10固定连接；所述机器人本体1内部与主动轴对应的位置设有用于驱动主动轴的驱动电机，该驱动电机连接机器人本体的控制系统，也可以通过单独的模块控制；在机器人置入待检测设备内前，需提前调节好移动组件将传感器的位置固定，机器人进入检测设备后，不再调整传感器的位置。

所述传感器支架11包括L型板12、工字型支架13、连接臂15、安装框16；

所述L型板12一端与传送履带10固定连接，另一端顶部与工字型支架13端部固定连接；所述L型板12与工字型支架13连接处，上下板之间设有安装孔；所述工字型支架13端部设有T型板14；T型板14两侧设有安装孔；所述连接臂15两端分别设有安装孔；所述安装框16两侧分别与连接臂15转动连接，两个所述转动连接件的另一端分别与L型板12顶部和T型板14转动连接；所述安装框16用于安装超声波传感器3。连接臂15置于工字型支架13上下板之间可以限制连接臂15的转动角度；所述连接臂15与安装框及L型板13和T型板14的转动连接均采用阻尼转轴。连接臂15的连接采用阻尼转轴，也可以通过设置固定组件来进行限位，防止安装框16在检测设备内旋转。

所述安装框16的数量为两个，对称设于工字型支架13两侧。

所述安装槽的数量为两个位于吸盘2两侧，对称设置。

将传统的爬壁机器人吸盘2在壁面上的吸附移动改为攀爬移动,使得机器人在罐壁或管壁上运行起来更加轻便，控制更加容易，灵活性更高。该检测机器人的吸附系统采用真空吸附方式使得机器人吸附罐壁或管壁平面上，并通过动力系统机构螺旋桨4，带动吸盘2贴合或者离开建筑表面并进行移动,再结合超声波传感器3和高清摄像机，使机器人在罐壁或管壁表面上完成损伤检测等任务。

把容易活化的材料如铜合金替换为不容易活化的材料，如银，减少机器人的二次活化。根据水池内的放射性剂量，对现有的机器人进行改造，增加屏蔽设计，使得能够满足耐受剂量的要求，同时还要满足机器人载重要求。检测系统采用超声波检测，对缺陷位置使用超声无损检测方法进行检测。检测机器人下方采用真空吸附的装置使其可以沿着罐壁行走。

采用在役检测方式，对于生产运行中的储罐或管道可以直接进行检测，而且是从储罐或管道外部进行检测，不影响生产过程。检测采用自动检测手段，不必操作人员对设备进行手动操作,可以事先输入需要检查的路径，设备根据规划好的路径，自己主动行走。进而确保设备不再发生泄漏等情况，可以大大提高储罐和管道的安全性。

在检测过程中，机器人的吸盘2吸附在罐壁表面上。机器人根据规划好的路径，在螺旋桨4的驱动下，自己主动行走。通过吸盘2里面的两个高清摄像机可以实时的传输罐壁的情况照片，同时在超声波传感器3的探测下，能够实时的探测所在部位的罐壁裂纹或损坏情况。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.用于核电站大型储罐底板腐蚀检测的机器人，其特征在于：包括机器人本体(1)及设置在机器人上的吸盘(2)和超声波传感器(3)；

所述机器人本体(1)前端设有移动组件；所述移动组件上对应设有传感器支架(11)；所述超声波传感器(3)置于传感器支架(11)上；

所述吸盘(2)设置在机器人本体(1)底部，吸盘(2)两侧还设有螺旋桨(4)；

所述吸盘(2)两侧还设有若干相机安装槽，安装槽内设有检测摄像机(5)。

2.根据权利要求1所述的用于核电站大型储罐底板腐蚀检测的机器人，其特征在于：所述机器人本体(1)两侧向外延伸设有梯形安装台(6)，梯形安装台(6)顶部设有矩形框(7)，矩形框(7)内设有动力设备，动力设备连接转轴(9)，转轴(9)两端分别穿过矩形框(7)延伸至矩形框(7)外部；所述矩形框(7)外部对应设有U型架(8)，螺旋桨(4)安装于U型架(8)顶部；所述U型架(8)两端与转轴(9)连接。

3.根据权利要求2所述的用于核电站大型储罐底板腐蚀检测的机器人，其特征在于：所述转轴(9)采用阻尼转轴(9)。

4.根据权利要求1所述的用于核电站大型储罐底板腐蚀检测的机器人，其特征在于：所述机器人本体(1)前端设有用于安装移动组件的矩形凹槽；所述移动组件主动轴、从动轴、传送履带(10)；所述矩形凹槽两侧靠近端部的位置设有用于安装主动轴和从动轴的转轴(9)安装孔；所述传送履带(10)环绕主动轴和从动轴设置；所述传感器支架(11)端部与传送履带(10)固定连接；所述机器人本体(1)内部与主动轴对应的位置设有用于驱动主动轴的驱动电机。

5.根据权利要求4所述的用于核电站大型储罐底板腐蚀检测的机器人，其特征在于：所述传感器支架(11)包括L型板(12)、工字型支架(13)、连接臂(15)、安装框(16)；

所述L型板(12)一端与传送履带(10)固定连接，另一端顶部与工字型支架(13)端部固定连接；所述L型板(12)与工字型支架(13)连接处，上下板之间设有安装孔；所述工字型支架(13)端部设有T型板(14)；T型板(14)两侧设有安装孔；所述连接臂(15)两端分别设有安装孔；所述安装框(16)两侧分别与连接臂(15)转动连接，两个所述转动连接件的另一端分别与L型板(12)顶部和T型板(14)转动连接；所述安装框(16)用于安装超声波传感器(3)；所述连接臂(15)与安装框及L型板(13)和T型板(14)的转动连接均采用阻尼转轴。

6.根据权利要求5所述的用于核电站大型储罐底板腐蚀检测的机器人，其特征在于：所述安装框(16)的数量为两个，对称设于工字型支架(13)两侧。

7.根据权利要求1所述的用于核电站大型储罐底板腐蚀检测的机器人，其特征在于：所述安装槽的数量为两个位于吸盘(2)两侧，对称设置。

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