CN113001503A - 一种环保节能型滤罐机械装掏滤料系统以及工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及滤罐装掏滤料技术领域,本发明公开了一种环保节能型滤罐机械装掏滤料系统及工艺方法，包括滤罐、设于所述滤罐外部的液压站以及滤料装载车，所述滤罐内设有机器人，所述液压站输出端安装有液压管束，所述滤罐内安装有自调整螺旋输送机组件。本发明结构紧凑，可广泛应用于防爆受限空间。采用全液压式机器人进行装掏滤料作业，改变了传统的人工装掏滤料方式；履带式机械人的控制和动力系统置于罐外，使机械人满足防爆使用条件；螺旋输送机的壳体设计采用内筒以及外筒两体式结构，驱动方式为液压马达驱动，满足防爆要求。此发明解决了施工的不安全隐患和职业健康，降低施工劳动强度，提高了施工效率。

Description

一种环保节能型滤罐机械装掏滤料系统以及工艺方法

技术领域

本发明涉及滤罐装掏滤料技术领域，具体为一种环保节能型滤罐机械装掏滤料系统及工艺方法。

背景技术

油田在生产一段时间后，滤罐内滤料污染，需要进行掏滤料、滤料再生、装滤料作业，特别是聚驱采油实施后，滤罐装掏滤料作业更加频繁。现有滤罐规格多为直径2～4米，罐入孔为DN500～600，罐内防爆等级要求达到DIIBT4，且施工属于受限空间作业。以往滤罐采用传统的人工装掏滤料方式，由于夏季罐内温度高，油气浓度大，人工装掏滤料作业困难，劳动强度大，施工效率低，存在不安全隐患和职业健康问题。

发明内容

针对现有技术情况，本发明提供了一种环保节能型滤罐机械装掏滤料系统及工艺方法，解决了传统人工装掏滤料存在的问题，使施工人员职业健康得到保护，降低了装掏滤料作业的劳动强度，提高了装掏滤料施工效率，整个施工过程更加安全环保。

本发明通过以下技术方案予以实现：一种环保节能型滤罐机械装掏滤料系统，包括滤罐、设于所述滤罐外部的液压站以及滤料装载车，所述滤罐上端设有顶部人孔，侧壁处设有侧壁人孔，其特征在于，所述滤罐顶部人孔处设有自动伸缩液压管线盘，所述滤罐内设有机器人，所述液压站输出端安装有液压管束，所述液压管束绕装于所述自动伸缩液压管线盘且末端与所述机器人连接，所述滤罐内靠近所述侧壁人孔处安装有自调整螺旋输送机组件；

所述自调整螺旋输送机组件包括液压马达以及滑动内筒，所述液压马达驱动端安装有螺旋，所述螺旋贯穿所述滑动内筒且下端安装有下部轴承座，所述螺旋顶部安装有上部轴承座，所述滑动内筒下方侧壁安装有进料斗，所述滑动内筒外部安装固定外筒，所述固定外筒内壁有铜滑带式滑动套，所述滑动内筒可相对固定外筒上下滑动，所述固定外筒上方侧壁安装有出料管，所述出料管一端穿过侧壁人孔且安装有接收管，所述接收管另一端延伸至滤料装载车内，所述滤罐内安装有与所述螺旋活动连接的导向器；

所述导向器包括设于所述滤罐内壁的永磁磁力吸块，所述永磁磁力吸块下端安装有滑杆，所述滑杆上设有滑套，所述滑套与所述上部轴承座固定连接。

优选的，所述机器人包括机器人底盘以及用于驱动机器人底盘的行走液压马达，所述机器人底盘上安装有平台，所述平台上方安装有旋转支撑以及旋转液压马达，所述旋转支撑上方设有高压旋转体，所述旋转支撑侧面安装有大臂，所述旋转支撑与所述大臂下端设有大臂液压缸，所述大臂前端安装有小臂，所述大臂与所述小臂之间安装有小臂液压缸，所述小臂下端安装有机械手，所述小臂与所述机械手之间安装有机械手液压缸；

所述高压旋转体包括固定在所述机器人底盘上的固定筒，所述固定筒外部套装有旋转筒，所述旋转筒可随旋转支撑同步旋转，所述旋转筒外部设有若干液压管接头，所述旋转筒上方安装有顶盖，所述顶盖与所述旋转筒之间通过螺栓固定连接，所述旋转筒与所述固定筒之间安装有密封条，所述旋转筒底部与所述固定筒底部之间安装有底部限位滚珠，所述固定筒与所述顶盖之间安装有顶部限位滚珠。

优选的，所述液压站内设有控制阀组。

优选的，所述液压站以及所述控制阀组设置于所述滤罐外部，所述机器人设置于所述滤罐内部，所述液压站通过液压管束控制所述机器人运动，所述液压站以及所述控制阀组与所述机器人分开放置，用于满足防爆受限空间的施工需求。

优选的，所述滤罐顶部人孔处倾斜安装有防爆影像机。

优选的，所述防爆影像机包括防爆摄像头以及防爆工控机。

一种环保节能型滤罐机械装掏滤料系统的工艺方法，包括装滤料以及掏滤料，所述装滤料包括以下步骤：

S1：将机器人、自调整螺旋输送机组件安置于罐体内部，在滤罐顶部人孔处安装自动伸缩液压管线盘，机器人的动力系统液压站与机器人在施工时采用液压管束连接，电源不进入滤罐，达到防爆要求；

S2：启动液压站，通过控制阀组控制机器人各部件正常动作；

S3：通过控制行走液压马达使机器人进行位移，通过控制旋转液压马达、大臂液压缸、小臂液压缸以及机械手液压缸，实现机器人进行抓取滤罐内部滤料，并将滤料送至自调整螺旋输送机组件的进料斗；

S4、自调整螺旋输送机组件将进料斗内的物料输送至接收管内，最终进入滤料装载车内；

S5：随着滤罐内部滤料层的下降，滑动内筒以及螺旋随滤料层同步下降，固定外筒在侧壁人孔的固定位置保持不变，从而补全输送长度，重复上述步骤，最终完成掏滤料工作；

所述装滤料包括以下步骤：

S6：将机器人置于滤罐内部，将自调整螺旋输送机组件安置于滤罐外部，并使得自调整螺旋输送机组件的进料斗位于滤料装载车内，且出料管与滤罐内部连通，在滤罐顶部人孔处安装自动伸缩液压管线盘；

S7：启动液压站，通过控制阀组控制机器人各部件正常动作；

S8：通过控制机器人将自调整螺旋输送机组件输送至滤罐内部的再生后滤料进行填装铺平，形成滤料层，完成装滤料工作。

有益效果

本发明提供一种环保节能型滤罐机械装掏滤料系统以及工艺方法，具备以下有益效果:本发明结构紧凑，可广泛应用于防爆受限空间，改变人工装掏滤料方式，采用机器人，履带式机械人为全液压驱动；履带式机械人运转灵活，可实现任意角度转弯，行走，原地旋转，机械手升降、抓取等功能，机械人控制和动力系统置于罐外，使机械人达到防爆使用条件，同时减小机械人自身重量和体积，实现可放置罐内的要求；螺旋输送机采用液压马达驱动，达到防爆条件，输送机壳体设计采用内筒以及外筒两体式结构，实现螺旋输送机出口固定，输送机入口实现随着罐内滤料降低下沉，满足顺利装滤料输出的要求；液压站及控制阀组放置在罐外，通过防爆摄像机采集罐内影像对机器人进行有效控制，完成掏滤料工作，解决人工装掏滤料施工的不安全隐患和职业健康，降低劳动强度，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的自调整螺旋输送机组件示意图。

图3为本发明图2的局部放大图。

图4为本发明的机器人的结构示意图。

图5为本发明的高压旋转体的结构示意图。

图中：1、滤罐；2、液压站；3、滤料装载车；4、顶部人孔；5、侧壁人孔；6、自动伸缩液压管线盘；7、机器人；8、液压管束；9、液压马达；10、滑动内筒；11、螺旋；12、下部轴承座；13、上部轴承座；14、进料斗；15、固定外筒；16、铜滑带式滑动套；17、出料管；18、接收管；19、永磁磁力吸块；20、滑杆；21、滑套；22、机器人底盘；23、行走液压马达；24、旋转支撑；25、旋转液压马达；26、大臂；27、大臂液压缸；28、小臂；29、小臂液压缸；30、机械手；31、机械手液压缸；32、固定筒；33、旋转筒； 34、液压管接头；35、顶盖；36、密封条；37、底部限位滚珠；38、顶部限位滚珠；39、防爆影像机；40、控制阀组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

通过本领域技术人员，将本案中的零部件依次进行连接，具体连接以及操作顺序，应参考下述工作原理，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程。

实施例1：根据图1、图4可知，一种环保节能型滤罐机械装掏滤料系统，包括滤罐发明1发明、设于滤罐发明1发明外部的液压站发明2发明以及滤料装载车发明3发明，滤罐发明1发明上端设有顶部人孔发明4发明，侧壁处设有侧壁人孔发明5发明，滤罐发明1发明顶部人孔发明4发明处设有自动伸缩液压管线盘发明6发明，滤罐发明1发明内设有机器人发明7发明，液压站发明2发明输出端安装有液压管束发明8发明，液压管束发明8发明绕装于自动伸缩液压管线盘发明6发明且末端与机器人发明7发明连接，滤罐发明1发明内靠近侧壁人孔发明5发明处安装有自调整螺旋发明11发明输送机组件；

本系统将机器人7、自调整螺旋输送机组件设置于滤罐1内部，机器人7 包括机器人底盘22以及用于驱动机器人底盘22的行走液压马达23，机器人底盘22上安装有平台，平台上方安装有旋转支撑24以及旋转液压马达25，旋转支撑24上方设有高压旋转体，旋转支撑24侧面安装有大臂26，旋转支撑24与大臂26下端设有大臂液压缸27，大臂26前端活动安装有小臂28，大臂26上端与小臂28之间安装有小臂液压缸29，小臂28下端安装有机械手30，小臂28与机械手30之间安装有机械手液压缸31，其运转灵活，可实现任意角度转弯、行走，原地旋转，机械手升降、抓取等功能，机器人7上方的旋转支撑24与高压旋转体同步转动，可避免液压管在旋转支撑24旋转时出现缠绕现象；

液压站2通过液压管束8为机器人7提供动力，液压管束8绕装于自动伸缩液压管线盘上，自动伸缩液压管线盘的设置可随着机器人7的走动自动释放或收紧液压管束8，保证液压管束8始终吊挂在机器人7上方，液压站2 内设置控制阀组40，控制阀组40由多路控制阀组成，主要实现机器人7的行走，倒退，左转弯、右转弯，大臂26起落，小臂28起落，机械手30起落抓取,机械手30旋转等功能；

根据图2、图3可知，自调整螺旋11输送机组件包括液压马达9以及滑动内筒10，液压马达9驱动端安装有螺旋11，螺旋11贯穿滑动内筒10且下端安装有下部轴承座12，螺旋11顶部安装有上部轴承座13，滑动内筒10下方侧壁安装有进料斗14，滑动内筒10外部安装固定外筒15，固定外筒15内壁有铜滑带式滑动套16，滑动内筒10可相对固定外筒15上下滑动，固定外筒15上方侧壁安装有出料管17，出料管17一端穿过侧壁人孔5且安装有接收管18，接收管18另一端延伸至滤料装载车3内，滤罐1内安装有与螺旋 11活动连接的导向器；

导向器包括设于滤罐1内壁的永磁磁力吸块19，永磁磁力吸块19下端安装有滑杆20，滑杆20上设有滑套21，滑套21与上部轴承座13固定连接；

本装置中的螺旋11输送机采用液压马达9驱动，达到防爆条件，壳体采用分体式结构，滑动内筒10外部滑动套装有固定外筒15，固定外筒15可相对滑动内筒10上下滑动，同时导向部的设置，可通过滑套21、滑杆20使螺旋11以及滑动内筒10稳定下降，从而实现螺旋11输送机出料管17固定，输送机进料斗14实现随着罐内砂滤料降低下沉，满足顺利装滤料输出的要求；

在掏滤料时，将机器人7、自调整螺旋11输送机组件安置于罐体内部，在滤罐1顶部人孔4处安装自动伸缩液压管线盘6，机器人7的动力系统液压站2与机器人7在施工时采用液压管束8连接，电源不进入滤罐1，达到防爆要求；启动液压站2，通过控制阀组40控制机器人7各部件正常动作；通过控制行走液压马达23使机器人7进行位移，通过控制旋转液压马达25、大臂液压缸27、小臂液压缸29以及机械手液压缸31，实现机器人7进行抓取滤罐1内部滤料，并将滤料送至自调整螺旋输送机组件的进料斗14；自调整螺旋11输送机组件将进料斗14内的物料输送至接收管18内，最终进入滤料装载车3内；随着滤罐1内部滤料层的下降，滑动内筒10以及螺旋11随滤料层同步下降，固定外筒15在侧壁人孔5的固定位置保持不变，从而补全输送长度，重复上述步骤，最终完成掏滤料工作；

在装滤料时，将机器人7置于滤罐1内部，将自调整螺旋输送机组件安置于滤罐1外部，并使得自调整螺旋输送机组件的进料斗14位于滤料装载车 3内，且出料管17与滤罐1内部连通，在滤罐1顶部人孔4处安装自动伸缩液压管线盘6；启动液压站2，通过控制阀组40控制机器人7各部件正常动作；通过控制机器人7将自调整螺旋输送机组件输送至滤罐1内部的再生后滤料进行填装铺平，形成滤料层，完成装滤料工作；

特别的，本系统不仅可应用于装掏滤料，还可用于其它防爆受限空间。

实施例2：油田各类污水罐清淤，可将机器人中的机械手更换为搅拌器并携带清洗枪进入罐内对底部泥沙进行掺水混合搅拌,方便用泵抽吸,以免人员进入罐内进行清掏。

实施例3：水泥厂的水泥罐在秋季收工时残留在罐内水泥，需要人工进行挖掘，罐内粉尘大，对人员健康危害大，施工风险高。可采用此机械人进行作业，可将一台履带机器人机械手更换为破碎锤，对已经硬化的水泥进行破碎，另一台机械手进行挖掘将水泥通过螺旋输送机输出。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种环保节能型滤罐机械装掏滤料系统，包括滤罐(1)、设于所述滤罐(1)外部的液压站(2)以及滤料装载车(3)，所述滤罐(1)上端设有顶部人孔(4)，侧壁处设有侧壁人孔(5)，其特征在于，所述滤罐(1)顶部人孔(4)处设有自动伸缩液压管线盘(6)，所述滤罐(1)内设有机器人(7)，所述液压站(2)输出端安装有液压管束(8)，所述液压管束(8)绕装于所述自动伸缩液压管线盘(6)且末端与所述机器人(7)连接，所述滤罐(1)内靠近所述侧壁人孔(5)处安装有自调整螺旋(11)输送机组件；

所述自调整螺旋(11)输送机组件包括液压马达(9)以及滑动内筒(10)，所述液压马达(9)驱动端安装有螺旋(11)，所述螺旋(11)贯穿所述滑动内筒(10)且下端安装有下部轴承座(12)，所述螺旋(11)顶部安装有上部轴承座(13)，所述滑动内筒(10)下方侧壁安装有进料斗(14)，所述滑动内筒(10)外部安装固定外筒(15)，所述固定外筒(15)内壁有铜滑带式滑动套(16)，所述滑动内筒(10)可相对固定外筒(15)上下滑动，所述固定外筒(15)上方侧壁安装有出料管(17)，所述出料管(17)一端穿过侧壁人孔(5)且安装有接收管(18)，所述接收管(18)另一端延伸至滤料装载车(3)内，所述滤罐(1)内安装有与所述螺旋(11)活动连接的导向器；

所述导向器包括设于所述滤罐(1)内壁的永磁磁力吸块(19)，所述永磁磁力吸块(19)下端安装有滑杆(20)，所述滑杆(20)上设有滑套(21)，所述滑套(21)与所述上部轴承座(13)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种环保节能型滤罐机械装掏滤料系统，其特征在于，所述机器人(7)包括机器人底盘(22)以及用于驱动机器人底盘(22)的行走液压马达(23)，所述机器人底盘(22)上安装有平台，所述平台上方安装有旋转支撑(24)以及旋转液压马达(25)，所述旋转支撑(24)上方设有高压旋转体，所述旋转支撑(24)侧面安装有大臂(26)，所述旋转支撑(24)与所述大臂(26)下端设有大臂液压缸(27)，所述大臂(26)前端安装有小臂(28)，所述大臂(26)与所述小臂(28)之间安装有小臂液压缸(29)，所述小臂(28)下端安装有机械手(30)，所述小臂(28)与所述机械手(30)之间安装有机械手液压缸(31)；

所述高压旋转体包括固定在所述机器人底盘(22)上的固定筒(32)，所述固定筒(32)外部套装有旋转筒(33)，所述旋转筒(33)可随旋转支撑(24)同步旋转，所述旋转筒(33)外部设有若干液压管接头(34)，所述旋转筒(33)上方安装有顶盖(35)，所述顶盖(35)与所述旋转筒(33)之间通过螺栓固定连接，所述旋转筒(33)与所述固定筒(32)之间安装有密封条(36)，所述旋转筒(33)底部与所述固定筒(32)底部之间安装有底部限位滚珠(37)，所述固定筒(32)与所述顶盖(35)之间安装有顶部限位滚珠(38)。

3.根据权利要求2所述的一种环保节能型滤罐机械装掏滤料系统，其特征在于，所述液压站(2)内设有控制阀组(40)。

4.根据权利要求3所述的一种环保节能型滤罐机械装掏滤料系统，其特征在于，所述液压站(2)以及所述控制阀组(40)设置于所述滤罐(1)外部，所述机器人(7)设置于所述滤罐(1)内部，所述液压站(2)通过液压管束(8)控制所述机器人(7)运动，所述液压站(2)以及所述控制阀组(40)与所述机器人(7)分开放置，用于满足防爆受限空间的施工需求。

5.根据权利要求1所述的一种环保节能型滤罐机械装掏滤料系统，其特征在于，所述滤罐(1)顶部人孔(4)处倾斜安装有防爆影像机(39)。

6.根据权利要求5所述的一种环保节能型滤罐机械装掏滤料系统，其特征在于，所述防爆影像机(39)包括防爆摄像头以及防爆工控机。

7.根据权利要求1所述的一种环保节能型滤罐机械装掏滤料系统的工艺方法，其特征在于，包括装滤料以及掏滤料，所述装滤料包括以下步骤：

S1：将机器人(7)、自调整螺旋(11)输送机组件安置于罐体内部，在滤罐(1)顶部人孔(4)处安装自动伸缩液压管线盘(6)，机器人(7)的动力系统液压站(2)与机器人(7)在施工时采用液压管束(8)连接，电源不进入滤罐(1)，达到防爆要求；

S2：启动液压站(2)，通过控制阀组(40)控制机器人(7)各部件正常动作；

S3：通过控制行走液压马达(23)使机器人(7)进行位移，通过控制旋转液压马达(25)、大臂液压缸(27)、小臂液压缸(29)以及机械手液压缸(31)，实现机器人(7)进行抓取滤罐(1)内部滤料，并将滤料送至自调整螺旋输送机组件的进料斗(14)；

S4、自调整螺旋(11)输送机组件将进料斗(14)内的物料输送至接收管(18)内，最终进入滤料装载车(3)内；

S5：随着滤罐(1)内部滤料层的下降，滑动内筒(10)以及螺旋(11)随滤料层同步下降，固定外筒(15)在侧壁人孔(5)的固定位置保持不变，从而补全输送长度，重复上述步骤，最终完成掏滤料工作；

所述装滤料包括以下步骤：

S6：将机器人(7)置于滤罐(1)内部，将自调整螺旋输送机组件安置于滤罐(1)外部，并使得自调整螺旋输送机组件的进料斗(14)位于滤料装载车(3)内，且出料管(17)与滤罐(1)内部连通，在滤罐(1)顶部人孔(4)处安装自动伸缩液压管线盘(6)；

S7：启动液压站(2)，通过控制阀组(40)控制机器人(7)各部件正常动作；

S8：通过控制机器人(7)将自调整螺旋输送机组件输送至滤罐(1)内部的再生后滤料进行填装铺平，形成滤料层，完成装滤料工作。

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