CN113847822A - 一种石化集合管u型炉管用全自动清焦装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石化集合管U型炉管用全自动清焦装置，用于依次对单根U型炉管进行清理，包括两个可在集合管内行走的管道机器人，分别用于发射和接收清管球的清管球发射器与清管球接收器；两个管道机器人内的连接管可与单根U型炉管的两端连通，然后与清管球发射器及清管球接收器连通形成一通道，使清管球在通道中行进，以完成对U型炉管的清理工作。本发明可以在不损伤集合管和U型炉管的前提下，通过清管球完成U型炉管的清理；在满足方便型和安全性的前提下彻底清理了U炉型管中的焦块。
Description
技术领域
本发明涉及炉管清焦技术领域，尤其涉及一种石化集合管U型炉管用全自动清焦装置。
背景技术
近年来，我国石化行业蓬勃发展，是社会体系的重要组成部分，因其工业设备运行环境复杂，在生产过程中，许多管道设备面临难以检修、维护和清洁的问题。石化集合管U型炉管常见的结构为两个集合管通过多根U型炉管连通，U型炉管直径较小，不易清洗。
国内对于石化管道清洁大多采用软管进入管道通过高压水泵进行冲洗的方法，而集合管的管道因为其结构特殊，它当中的双面辐射U型炉管在此过程中冲洗不到，难以彻底清洁U型炉管。因此亟待开发出一种能针对性清洁集合管的方法。国外目前存在的技术还有着许多问题，并且其设备过于落后，需靠人工输送设备进入集合管中，此过程费时费力并存在一定程度的安全风险。
发明内容
针对现有技术存在的U型炉管难以彻底清理的问题，本发明提供了一种石化集合管U型炉管用全自动清焦装置，其可以在不损伤集合管和U型炉管的前提下，通过清管球完成U型炉管的清理；在满足方便型和安全性的前提下彻底清理了U炉型管中的焦块。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种石化集合管U型炉管用全自动清焦装置，用于依次对单根U型炉管进行清理，包括：
管道机器人，可在集合管内行走，设有两个，两个管道机器人分别用于连接U型炉管的两端；
清管球发射器，能发射出用于清理U型炉管的清管球；
清管球接收器，用于接收完成单根U型炉管清洗的清管球；
所述管道机器人包括连接管，所述连接管设有用于连通U型炉管端部的竖向的压接部，所述压接部可上下移动以连通或远离U型炉管端部，其中一个管道机器人内的连接管远离压接部的一端与清管球发射器相连，另一个管道机器人内的连接管远离压接部的一端与清管球接收器相连。
有益效果：管道机器人连通U型炉管的两端之后，通过清管球发射器发射出的清管球对U型炉管进行清理，这个过程中不会对集合管和U型炉管造成损伤，且U炉型管中的焦块清理彻底。单根U型炉管清理完成后，管道机器人可继续在集合管中行进对其它的U型炉管进行清理，提高了工作效率；整个工作过程不需要人工靠近集合管，提高了操作的方便型和安全性。
进一步的，所述连接管上设有摄像头，所述摄像头用于识别压接部的位置以判断其是否位于U型炉管的端部正上方。
有益效果：通过摄像头可识别压接部的位置，从而根据摄像头反馈回的位置信息对管道机器人整体的位置进行校正，以使压接部对准U型炉管端部正上方。
进一步的，所述管道机器人包括壳体、设在壳体内的第二伸缩构件和与第二伸缩构件相连的压头，所述第二伸缩构件可带动压头上下移动以使其远离或抵紧集合管内壁上部。
有益效果：压头用于在压接部到达U型炉管端部正上方时，向上移动抵紧集合管内壁上部，稳固管道机器人整体的位置，避免在U型炉管清理过程中管道机器人出现晃动的情况。
进一步的，所述壳体下方设有多个行走轮，所述行走轮与集合管内壁接触，所述行走轮通过伸缩组件与壳体相连，所述伸缩组件用于调节壳体相对于行走轮的高度，，以使连接管与U型炉管的端口对接或分离。
有益效果：通过行走轮可使管道机器人整体在集合管内行走；壳体相对于行走轮的高度上升或下降时能带动连接管上升或下降以使其上的压接部上下移动。
进一步的，所述伸缩组件包括与壳体相连的连杆、与行走轮相连的伸缩杆和连接伸缩杆和连杆的伸缩弹簧，所述伸缩弹簧处于自由状态时，壳体相对于集合管具有一定的高度，伸缩弹簧被压缩时，壳体相对于集合管的高度减小。
进一步的，所述壳体内还设有控制模块，所述行走轮上设有用于驱动行走轮旋转的驱动电机，所述驱动电机和摄像头均与控制模块电连接，所述控制模块电连接有无线通讯模块。
有益效果：通过无线通讯模块和控制模块可实现远程操控管道机器人完成作业，更加方便安全。
进一步的，所述连接管为L形结构的弯管，连接管包括横向段和竖向段，所述压接部为与连接管的竖向段相连的密封环，所述连接管和密封环的内径都与U型炉管的内径相同，所述密封环采用天然橡胶材料，其用于密封连接管与U型炉管的连通。
进一步的，所述连接管远离压接部的一端连接有输送硬管，所述输送硬管远离连接管的一端用于连接清管球发射器或清管球接收器。
进一步的，所述输送硬管上还设有多个连接块，所述连接块的下部两侧设有滚轮，所述滚轮与集合管内壁接触，所述连接块和滚轮通过第一伸缩构件相连，所述第一伸缩构件用于保持输送硬管与连接管处于同一高度。
进一步的，所述压头的上部设有摩擦层，所述摩擦层采用天然橡胶材料。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例1的移动状态示意图；
图3为本发明实施例1的行走状态侧视图；
图4为本发明实施例1的清理状态侧视图；
图5为本发明实施例1的管道机器人示意图；
图6为图5的A-A向剖视图；
图7为本发明实施例1的弯管示意图；
图8为本发明实施例1的安装座示意图；
图9为本发明实施例1的壳体示意图。
图中标记：1、集合管，2、U型炉管，3、管道机器人，4、输送硬管，5、清管球发射器，6、清管球接收器，7、连接块，8、第一伸缩构件，9、压头，10、连接管，11、壳体，12、行走轮，13、第二伸缩构件，14、控制模块，15、支撑座，16、连杆，17、伸缩杆，18、摄像头，19、密封环。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。需要说明的是，所描述的实施例仅用来说明本发明，但本发明并不局限于该实施例，凡是依据本发明的技术实质对该实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等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，而不能理解为暗示这些实体或操作之间存在这种关系或者顺序。此外，术语“包括”、“包含”等不仅包括所提及的那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。术语“顶”、“底”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所描述的方位或位置关系，不暗示必须具有特定的方位，不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的实施例1：
如图1-9所示，一种石化集合管U型炉管用全自动清焦装置，用于依次对单根U型炉管2进行清理，包括可在集合管1内行走的管道机器人3、输送硬管4、能发射出用于清理U型炉管2的清管球的清管球发射器5和与清管球发射器5配套的清管球接收器6。
所述管道机器人3包括壳体11、支撑座15、连接管10、控制模块14和设在壳体11下方的多个行走轮12，支撑座15固定于壳体11内，控制模块14设于支撑座15上面，连接管10贯穿穿过支撑座15，连接管10为L形结构的弯管，连接管10的两端都位于壳体11外。连接管10包括横向段和竖向段，连接管10的竖向段的下端连接有密封环19，密封环19为环形结构，密封环19的下端面的形状与集合管1的内壁形状相适配。所述连接管10和密封环19的内径都与U型炉管2的内径相同，所述密封环19采用天然橡胶材料，其用于密封连接管10与U型炉管2的连通。
两个管道机器人3中的连接管10通过密封环19分别与U型炉管2的两端相连通，其中一个管道机器人3内的连接管10远离密封环19的一端通过输送硬管4与清管球发射器5相连，另一个管道机器人3内的连接管10远离密封环19的一端通过输送硬管4与清管球接收器6相连。清管球发射器5发射的清管球依次经过一侧的输送硬管4、连接管10和密封环19之后被送入U型炉管2内，然后从另一侧的密封环19、连接管10和输送硬管4送出被清管球接收器6接收，即可实现U型炉管2的清理工作。其中清管球发射器5和清管球接收器6的工作原理及其配套的清管球清洗系统为公知技术，在此不再赘述。
所述连接管10上密封环19正上方位置处设有安装筒，所述安装筒为中空结构，安装筒与连接管10相连通，安装筒内安装有摄像头18，所述摄像头18用于识别密封环19的位置以判断其是否位于U型炉管2的端部正上方。管道机器人3在集合管1内前进后退过程中，通过摄像头18实时传输影像到外部控制台，来将密封环19的位置的信息反馈给操作人员；当管道机器人3抵达U型炉管2上方后，操作人员根据传输回的影像对管道机器人3进行位置校正来使密封环19位于U型炉管2的端部正上方。
壳体11为一端开口的中空圆柱体结构，壳体11开口的一端可拆卸连接有圆形的保护盖，所述保护盖上开有供连接管10一端穿过的第一通孔。支撑座15固定在壳体11内壁下部，壳体11远离保护盖的一侧下部开有供连接管10另一端穿过的第一穿孔。支撑座15中部开有用于穿过连接管10的第二通孔，第二通孔的轴线方向与集合管的轴线方向相平行，所述第二通孔的轴线方向与支撑座15和管道机器人3的长度方向一致。
支撑座15底部宽度方向两侧位置处设有竖向的第二伸缩构件13，所述第二伸缩构件13选用液压缸，所述液压缸连接有液压系统，所述液压系统内设有压力传感器。两个第二伸缩构件13的活塞杆上连接有压头9，第二伸缩构件13可带动压头9上下移动以使其远离或抵紧集合管1内壁上部。压头9位于壳体11外，壳体11上开有供两个第二伸缩构件13的活塞杆伸出的通槽。压头9的上端面的形状与集合管1的内壁形状相适配。压头9整体采用铝合金材质，压头9的上部设有摩擦层，所述摩擦层采用天然橡胶材料，其用于增大压头9与集合管1内壁之间的摩擦力。
管道机器人3在集合管1内沿集合管1的轴线方向行走，管道机器人3在集合管1内行走时行走轮12用于与集合管1内壁接触。行走轮12上设有用于驱动行走轮12旋转的驱动电机。所述支撑座15上部宽度方向两侧位置处连接有多个连杆16，连杆16总的数量与行走轮12相同，连杆16内伸缩连接有伸缩杆17，伸缩杆17远离连杆16的一端伸出连杆16外并与行走轮12相连，伸缩杆17和连杆16之间通过伸缩弹簧相连，所述伸缩弹簧套设有于连杆16外侧。壳体11上开有伸缩杆17穿过的第二穿孔。伸缩弹簧处于自由状态时，壳体11相对于集合管1具有一定的高度；伸缩弹簧被压缩时，壳体11相对于集合管1的高度减小，连接管10的高度随壳体11的高度一同变化。
如图2所示，管道机器人3在集合管1内行走时，伸缩弹簧处于自由状态，当管道机器人3行走到密封环19位于需清洗的U型炉管2的端部正上方时，管道机器人3停止行走；之后压头9在第二伸缩构件13的带动下会向上升，其上升到与集合管1内壁接触后，所述第二伸缩构件13继续工作施加给压头9向上的力，从而使集合管1内壁向支撑座15和壳体11反向施加向下的压力，这个过程中伸缩弹簧压缩，连杆16下移，伸缩杆17相对缩回，支撑座15和壳体11整体高度会下降，直至支撑座15和壳体11下降至密封环19与集合管1内壁接触。
密封环19接触到位于集合管1内壁下部的U型炉管2端部管口后，密封环19所采用的天然橡胶材料受压产生微弱型变填满其与U型炉管2端部管口的连接缝隙，起到密封连接的作用，密封环19内周则形成用于将连接管10和U型炉管2连接起来的密封通道。密封环19贴合U型炉管2端部管口后，集合管1内壁上部处的压头9和U型炉管2端部管口处的密封环19这两个支撑点顶住了第二伸缩构件13的活塞杆的伸出，之后液压系统继续工作，液压缸将提供不断增大的推力，使这两个支撑点受到的压力越来越大，当密封环19的天然橡胶受到足够的压力后，位于液压系统内的压力传感器将反馈给控制模块14信号，控制模块14控制液压系统停止加压工作，这样就把集合管1内的U型炉管2和管道机器人3携带的连接管连接为一体了。U型炉管2另一端所连的集合管1使用第二台相同的管道机器人3重复上述工作，至此整个U型炉管2回路成功引出。
输送硬管4为中空管状结构，输送硬管4外周上还设有多个连接块7，所述连接块7的下部两侧设有为输送硬管4提供支撑和行走的滚轮，所述滚轮用于与集合管1内壁接触，所述连接块7和滚轮通过第一伸缩构件8相连，所述第一伸缩构件8选用电动伸缩杆，所述第一伸缩构件8用于保持输送硬管4与连接管10处于同一高度。
驱动电机、压力传感器、液压系统和摄像头18均与控制模块14电连接，控制模块14选用PLC控制模块。控制模块14电连接有无线通讯模块，电动伸缩杆与无线通讯模块电连接，无线通讯模块双向信号连接有外部控制台，通过外部控制台可实现对管道机器人3的行走控制、压头9的升降控制、第一伸缩构件8的伸缩控制及显示摄像头18传回的实时影像。
在U型炉管2回路成功引出之后，启动清管球发射器5和清管球接收器6进行U型炉管2的清理工作；清理工作完成后，外部控制台向控制模块14发出液压缸缩回指令，压头9开始缩回，伸缩杆17在伸缩弹簧的作用下慢慢伸出，壳体11和及内部结构整体升高；外部控制台同时也发出第一伸缩构件8伸出指令，保证连接管10和输送硬管4保持同一高度。液压缸缩回到位后，自动停止缩回动作，管道机器人3重新回到行走状态。随后可陆续行进在集合管1中重复上述操作连接的其它U型炉管完成管道清洗工作。
本发明的实施例2：
本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中第二伸缩构件选用液压缸。本实施例中第二伸缩构件选用电动推杆，所述电动推杆与控制模块电连接。
本发明的实施例3：
本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中壳体为一端开口的中空圆柱体结构，壳体开口的一端可拆卸连接有圆形的保护盖。本实施例中壳体和保护盖为一个整体，所述整体可沿其高度方向拆分为两部分，所述两部分之间为可拆卸连接。
Claims (10)
1.一种石化集合管U型炉管用全自动清焦装置，用于依次对单根U型炉管（2）进行清理，其特征在于：包括：
管道机器人（3），可在集合管（1）内行走，设有两个，两个管道机器人（3）分别用于连接U型炉管（2）的两端；
清管球发射器（5），能发射出用于清理U型炉管（2）的清管球；
清管球接收器（6），用于接收完成单根U型炉管清洗的清管球；
所述管道机器人（3）包括连接管（10），所述连接管（10）设有用于连通U型炉管（2）端部的竖向的压接部，所述压接部可上下移动以连通或远离U型炉管（2）端部，其中一个管道机器人（3）内的连接管（10）远离压接部的一端与清管球发射器（5）相连，另一个管道机器人（3）内的连接管（10）远离压接部的一端与清管球接收器（6）相连。
2.根据权利要求1所述的一种石化集合管U型炉管用全自动清焦装置，其特征在于：所述连接管（10）上设有摄像头（18），所述摄像头（18）用于识别压接部的位置以判断其是否位于U型炉管（2）的端部正上方。
3.根据权利要求2所述的一种石化集合管U型炉管用全自动清焦装置，其特征在于：所述管道机器人（3）包括壳体（11）、设在壳体（11）内的第二伸缩构件（13）和与第二伸缩构件（13）相连的压头（9），所述第二伸缩构件（13）可带动压头（9）上下移动以使其远离或抵紧集合管（1）内壁上部。
4.根据权利要求3所述的一种石化集合管U型炉管用全自动清焦装置，其特征在于：所述壳体（11）下方设有多个行走轮（12），所述行走轮（12）与集合管（1）内壁接触，所述行走轮（12）通过伸缩组件与壳体（11）相连，所述伸缩组件用于调节壳体（11）相对于行走轮（12）的高度，以使连接管（10）与U型炉管（2）的端口对接或分离。
5.根据权利要求4所述的一种石化集合管U型炉管用全自动清焦装置，其特征在于：所述伸缩组件包括与壳体（11）相连的连杆（16）、与行走轮（12）相连的伸缩杆（17）和连接伸缩杆（17）和连杆（16）的伸缩弹簧，所述伸缩弹簧处于自由状态时，壳体（11）相对于集合管（1）具有一定的高度，伸缩弹簧被压缩时，壳体（11）相对于集合管（1）的高度减小。
6.根据权利要求3所述的一种石化集合管U型炉管用全自动清焦装置，其特征在于：所述壳体（11）内还设有控制模块（14），所述行走轮（12）上设有用于驱动行走轮（12）旋转的驱动电机，所述驱动电机和摄像头（18）均与控制模块（14）电连接，所述控制模块（14）电连接有无线通讯模块。
7.根据权利要求1所述的一种石化集合管U型炉管用全自动清焦装置，其特征在于：所述连接管（10）为L形结构的弯管，连接管（10）包括横向段和竖向段，所述压接部为与连接管（10）的竖向段相连的密封环（19），所述连接管（10）和密封环（19）的内径都与U型炉管（2）的内径相同，所述密封环（19）采用天然橡胶材料，其用于密封连接管（10）与U型炉管（2）的连通。
8.根据权利要求1所述的一种石化集合管U型炉管用全自动清焦装置，其特征在于：所述连接管（10）远离压接部的一端连接有输送硬管（4），所述输送硬管（4）远离连接管（10）的一端用于连接清管球发射器（5）或清管球接收器（6）。
9.根据权利要求8所述的一种石化集合管U型炉管用全自动清焦装置，其特征在于：所述输送硬管（4）上还设有多个连接块（7），所述连接块（7）的下部两侧设有滚轮，所述滚轮与集合管（1）内壁接触，所述连接块（7）和滚轮通过第一伸缩构件（8）相连，所述第一伸缩构件（8）用于保持输送硬管（4）与连接管（10）处于同一高度。
10.根据权利要求3所述的一种石化集合管U型炉管用全自动清焦装置，其特征在于：所述压头（9）的上部设有摩擦层，所述摩擦层采用天然橡胶材料。
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2021
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