CN112344786A - 一种凝汽器一体化机器人集成清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种凝汽器一体化机器人集成清洗装置，包括固定安装于凝汽器水室上的机械臂和固定设置于机械臂末端的清洗机构；机械臂为两级关节机械臂结构，包括底座、关节臂一、关节臂二、一级传动机构和二级传动机构，所述底座固定连接于凝汽器水室的壳体上，一级传动机构与底座固定连接，关节臂一固定连接在一级传动机构的自由端，二级传动机构固定连接在关节臂一上，关节臂二固定连接在二级传动机构的自由端；所述清洗机构包括盘管装置和喷头夹具装置，所述盘管装置固定设置于关节臂二上，喷头夹具装置固定设置于盘管装置上。本发明显著缩短水管的磨损路程，使高压清洗软管寿命提高，不会出现清洗软管缠绕到机械臂上的现象，降低绕管故障率。

Description

一种凝汽器一体化机器人集成清洗装置

技术领域：

本发明涉及一种凝汽器一体化机器人集成清洗装置。

背景技术：

凝汽器是电厂的冷却汽轮机排汽的重要辅助设备之一，在使用中经常会有大量水垢附着在冷凝管管壁上，导致凝汽器内真空下降，发电煤耗率上升，发电成本增加，严重影响汽轮发电机组效率。而且，冷凝管结垢还将导致脱锌(黄铜)、脱镍(白铜)和点蚀，影响凝汽器冷凝管使用寿命。目前，电厂凝汽器的除垢措施常用的有人工清洗、胶球清洗、化学清洗、在线清洗机器人清洗。其中，人工清洗必须机组停机或降负荷运行方能进行，开启、停机和人工清洗的费用很高，而且对积垢无法及时清除，清洗时效率低，劳动强度大；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；化学清洗存在频繁使用后会腐蚀凝汽器冷凝管，降低使用寿命、清洗成本高等缺点。因此，在线清洗机器人清洗技术在电厂凝汽器除垢中的应用越来越广泛。

在线清洗机器人技术主要利用在线清洗机器人进行清洗，依靠远程控制系统控制机械臂的运动和定位，而后由高压水流提供的反推力推动清洗软管进入冷凝管内，同时盘管装置控制高压水管放出，采用高压水管内的高压水射流对电厂凝汽器管壁水垢进行在线清洗。清洗凝汽器时发电机组不用停机，大大节省了发电厂的维护成本，提高发电厂的运行效率，节约煤耗，而且清洗彻底，无污染，这种方法是目前较好的一种清洗方式。

但在实际使用过程中发现，由于目前在线清洗机器人的盘管装置大多设置在水室外部，或安装于水室内侧，高压清洗软管从盘管装置到喷头夹具装置之间的距离较长，在机械臂动作过程中，清洗软管极易缠绕在机械臂结构上，导致清洗软管无法顺利放出或收回。且频繁的放管、收管及较长的行进路程，无疑增加了清洗软管的磨损路径，最终导致破管、泄漏故障频发，极大地限制了清洗机器人在线清洗的效率，增加了运维成本。此外，对于大机组的发电厂，清洗极限位置的存在影响了在线清洗机器人在线清洗的稳定性。大机组发电厂清洗难度较大的水室周边位置成为清洗的极限位置，在极限位置清洗夹角较大，会大大削弱喷头前端的动力，造成该区域无法正常清洗。为了保证极限区域的清洗速度，目前常用的措施是，将盘管装置伺服电机的放管力矩调大，但同时产生的问题是，在夹角较小区域高压水管运动的速度过快，甚至出现高压清洗软管冲到对面水室中无法收回的故障。因此，清洗软管的破管、绕管、泄漏问题，在线清洗机器人的大机组适用性及清洗速度的稳定性问题成为了限制在线清洗机器人发展及推广的重要因素之一。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种凝汽器一体化机器人集成清洗装置。

本发明所采用的技术方案有：

一种凝汽器一体化机器人集成清洗装置，所述装置安装于凝汽器的凝汽器水室内，并用于凝汽器冷却管清洗，包括固定安装于凝汽器水室上的机械臂和固定设置于机械臂末端的清洗机构；

所述机械臂为两级关节机械臂结构，包括底座、关节臂一、关节臂二、一级传动机构和二级传动机构，所述底座固定连接于凝汽器水室的壳体上，一级传动机构与底座固定连接，关节臂一固定连接在一级传动机构的自由端，二级传动机构固定连接在关节臂一上，关节臂二固定连接在二级传动机构的自由端；

所述清洗机构包括盘管装置和喷头夹具装置，所述盘管装置固定设置于关节臂二上，喷头夹具装置固定设置于盘管装置上。

进一步地，所述盘管装置包括伺服电机、减速机、盘管体外壳、盘管体、清洗软管和水管旋转接头，所述盘管体外壳固定安装于关节臂二的末端，清洗软管盘绕在盘管体上并设置在盘管体外壳内，伺服电机和减速机固定于盘管体外壳上，且伺服电机通过减速机与盘管体驱动连接；喷头夹具装置安装于盘管体外壳外侧，喷头夹具装置上的喷头与清洗软管的自由端相连，清洗软管通过与盘管体连接的水管旋转接头连通高压进水管。

进一步地，所述盘管体外壳上设有出口，清洗软管的末端穿过出口并与喷头夹具装置相连。

进一步地，所述盘管体外壳上出口的轴线沿着盘管体外径切线方向设置，盘管体外壳上出口的端面为法兰面。

进一步地，所述喷头夹具装置包括喷头、喷头支座和限位挡板，所述限位挡板为法兰结构，限位挡板的孔径大于清洗软管外径且小于喷头外径，限位挡板与盘管体外壳上的法兰面相连，所述喷头支座与限位挡板固定连接，喷头收纳于喷头支座内。

进一步地，所述喷头支座、喷头和清洗软管均包含磁性金属材质，喷头支座与设置在喷头和清洗软管内的磁性金属材质感应连接。

进一步地，所述一级传动机构和二级传动机构均为电机传动结构，所述关节臂一和关节臂二对应通过两个电机驱动并转动。

本发明具有如下有益效果：

1）显著缩短水管的磨损路程，使高压清洗软管寿命提高；

2）不会出现清洗软管缠绕到机械臂上的现象，降低绕管故障率；

3）机械臂采用型材焊接工艺，缩短加工周期、检测简单且合格率高，避免目前机械臂采用的铸件内部缺陷检测困难且报废率比较高的缺陷；

4）采用轻量化设计及良好的密封技术，在整体减重同时，保证机械臂旋转动密封失效时，水不会进入到电机腔中，保证其密封可靠性；

5）大机组有很好的适用性，盘管装置位置和当前清洗冷凝管位置始终一致，突破极限清洗夹角的限制，对大机组有较好的适用性；

6）清洗速度平稳，不存在阻力较大的清洗区域，速度的一致性大大提高，减少出现清洗软管冲到对面水室的情况。

附图说明：

图1是本发明装置的结构示意图。

图2是本发明装置的一体化盘管装置示意图。

图3是本发明的喷头夹具装置局部剖面图。

图中：1-凝汽器水室，2-底座，3-关节臂一，4-关节臂二，5-一级传动机构， 6-二级传动机构，7-盘管装置，8-喷头夹具装置，9-水管旋转接头，10-旋转过线管，7.1-伺服电机，7.2-减速机，7.3-盘管体外壳，7.4-清洗软管，8.1-喷头，8.2-喷头支座，8.3-限位挡板。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1至图3，本发明一种凝汽器一体化机器人集成清洗装置，包括凝汽器水室1、底座2、关节臂一3、关节臂二4、一级传动机构5、二级传动机构6、盘管装置7、喷头夹具装置8、水管旋转接头9、旋转过线管10。

底座2安装于凝汽器水室1内，通过一级传动机构5连接关节臂一3，关节臂一3与关节臂二4之间为二级传动机构6，关节臂二4末端安装有盘管装置7，盘管装置7中的盘管体外壳7.3一侧安装有伺服电机7.1以及高精度非中空式减速机7.2，提供放出和回收软管的动力，同时避免因机械臂动密封失效造成伺服电机故障。

盘管体外壳7.3另一侧为进水管路旋转接头9，连接清洗软管7.4和外部高压进水管，盘管体外壳7.3底端出口安装有喷头夹具装置8，喷头带动清洗软管7.4自由端通过喷头夹具装置8直接进入凝汽器管道。

喷头夹具装置8内有喷头8.1、喷头支座8.2和限位挡板8.3，限位挡板8.3为法兰结构，限位挡板8.3的孔径大于清洗软管7.4外径且小于喷头8.1外径，限位挡板8.3与盘管体外壳7.3上出口的法兰面相连，喷头支座8.2与限位挡板8.3固定连接，喷头8.1收纳于喷头支座8.2内，喷头8.1与盘管装置7中的清洗软管7.4相连。

盘管体外壳7.3上出口处的轴线沿着盘管体外径切线方向设置，清洗软管7.4的末端穿过出口并与喷头夹具装置8中的喷头8.1相连。

喷头支座8.2、喷头8.1和清洗软管7.4均包含磁性金属材质，喷头支座8.2与设置在喷头和清洗软管7.4内的磁性金属材质感应连接。喷头夹具装置主要通过感应磁性不同材料制成的喷头支座、喷头和清洗软管之间的感应电动势的大小，迅速判断喷头在传感器中的位置状态或正在清洗的状态，并反馈控制系统，检测和反馈精度较高。

为增强机械臂的抗弯性能，降低经济成本，缩短制造周期，机械臂采用型材焊接工艺。关节臂二4采用弓字形结构，并加焊斜拉筋，在保证承载能力的同时，也保证足够大的清洗覆盖率。

为实现盘管装置7的轻量化设计，在盘管体外壳7.3上开口，使壳体内外水压一致，有效减少壳体和端盖的设计厚度。并在开口上加设钢丝网，内部衬海绵，防止水室内的泥沙、垃圾等进入盘管装置7内部，对盘管体轴进行防护。

喷头夹具装置8直接安装在盘管体外壳7.3出口上，绞盘位置始终和当前清洗冷凝管位置一致，降低高压清洗软管的磨损路径和弯折，同时提高了喷嘴牵引力的有效利用率，保证清洗速度的平稳性。

伺服电机7.1采用防护罩，保留接线口，并考虑清洗软管的更换，在端盖上增加维护孔，提高使用寿命，方便更换维护。

由于机械臂末端需要较高的重复定位精度,较小的回差，所以采用非中空式减速机7.2，既能提供绞盘收放软管所需动力，又可最大限度减小轴向尺寸，保证清洗覆盖率。

进水管路依着机械臂固定，在每级传动机构的旋转关节处，设有定制的水管旋转接头9，并实现低速旋转高压密封，保证进水管路不受机械关节转动的影响，有效提高管路的寿命。

线缆管路依着机械臂布置，在各级关节及盘管装置上设置有定制旋转过线管10，保证线缆不受机械关节频繁转动的影响，同时避免因为外部的旋转动密封失效造成电机腔进水，降低维护频率。

通过一体化机器人集成清洗装置，将盘管装置7、喷头夹具装置8等集成于机械臂上，同时结合轻量化设计、水下密封设计等，可以有效降低清洗机器人在使用过程中的清洗软管破管、缠绕、旋转轴端泄漏等故障发生的频率，提高一体化清洗机器人的适用性和稳定性，提高电厂生产效率。同时，一体化机器人集成清洗装置，避免了在水室外部设计盘管装置，吊装及维护空间较狭窄的问题，并实现了盘管装置的轻量化设计，方便安装维护。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种凝汽器一体化机器人集成清洗装置，所述装置安装于凝汽器的凝汽器水室（1）内，并用于凝汽器冷却管清洗，其特征在于：包括固定安装于凝汽器水室（1）上的机械臂和固定设置于机械臂末端的清洗机构；

所述机械臂为两级关节机械臂结构，包括底座（2）、关节臂一（3）、关节臂二（4）、一级传动机构（5）和二级传动机构（6），所述底座（2）固定连接于凝汽器水室（1）的壳体上，一级传动机构（5）与底座（2）固定连接，关节臂一（3）固定连接在一级传动机构（5）的自由端，二级传动机构（6）固定连接在关节臂一（3）上，关节臂二（4）固定连接在二级传动机构（6）的自由端；

所述清洗机构包括盘管装置（7）和喷头夹具装置（8），所述盘管装置（7）固定设置于关节臂二（4）上，喷头夹具装置（8）固定设置于盘管装置（7）上。

2.如权利要求1所述的凝汽器一体化机器人集成清洗装置，其特征在于：所述盘管装置（7）包括伺服电机（7.1）、减速机（7.2）、盘管体外壳（7.3）、盘管体、清洗软管（7.4）和水管旋转接头（9），所述盘管体外壳（7.3）固定安装于关节臂二（4）的末端，清洗软管（7.4）盘绕在盘管体上并设置在盘管体外壳（7.3）内，伺服电机（7.1）和减速机（7.2）固定于盘管体外壳（7.3）上，且伺服电机（7.1）通过减速机（7.2）与盘管体驱动连接；喷头夹具装置（8）安装于盘管体外壳（7.3）外侧，喷头夹具装置（8）上的喷头与清洗软管（7.4）的自由端相连，清洗软管（7.4）通过与盘管体连接的水管旋转接头（9）连通高压进水管。

3.根据权利要求2所述的凝汽器一体化机器人集成清洗装置，其特征在于：所述盘管体外壳（7.3）上设有出口，清洗软管（7.4）的末端穿过出口并与喷头夹具装置（8）相连。

4.根据权利要求3所述的凝汽器一体化机器人集成清洗装置，其特征在于：所述盘管体外壳（7.3）上出口的轴线沿着盘管体外径切线方向设置，盘管体外壳（7.3）上出口的端面为法兰面。

5.根据权利要求4所述的凝汽器一体化机器人集成清洗装置，其特征在于：所述喷头夹具装置（8）包括喷头（8.1）、喷头支座（8.2）和限位挡板（8.3），所述限位挡板（8.3）为法兰结构，限位挡板（8.3）的孔径大于清洗软管（7.4）外径且小于喷头（8.1）外径，限位挡板（8.3）与盘管体外壳（7.3）上的法兰面相连，所述喷头支座（8.2）与限位挡板（8.3）固定连接，喷头收纳于喷头支座（8.2）内。

6.根据权利要求5所述的凝汽器一体化机器人集成清洗装置，其特征在于：所述喷头支座（8.2）、喷头（8.1）和清洗软管（7.4）均包含磁性金属材质，喷头支座（8.2）与设置在喷头和清洗软管（7.4）内的磁性金属材质感应连接。

7.根据权利要求1所述的凝汽器一体化机器人集成清洗装置，其特征在于：所述一级传动机构（5）和二级传动机构（6）均为电机传动结构，所述关节臂一（3）和关节臂二（4）对应通过两个电机驱动并转动。

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