CN114251647A - 一种管束全自动清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管束全自动清洗装置，属于全自动化产品领域，该装置包括定位模块、控制器、高温高压水清洗模块、毛毡塞清洗模块，空气干燥模块；控制器的输出端与高温水清洗模块、毛毡塞清洗模块及干燥模块相连接；控制器用于接收定位模块所获取的待清洗管束组件中每一个管孔的位置信息；发出控制信号，控制高温高压水清洗模块对待清洗管束组件中每一个管束的内壁进行第一次清洗，再控制毛毡塞清洗模块对第一次清洗后的管束的内壁使用毛毡塞再次进行清洗，及控制干燥模块对再次清洗管束组件中每一个管束的内壁进行干燥，本发明具有自动化程度高，有效解决蒸汽发生器设备管束内壁清洗时人工操作困难问题，提高清洗效率，市场前景广阔。

Description

一种管束全自动清洗装置

技术领域

本发明属于全自动化产品领域，涉及一种管束全自动清洗装置。

背景技术

机械制造行业在蒸汽发生器设备管束内壁清洗时需采用高温水进行清理，且质量要求高，管束数量上万根之多，管束清理周期长、清理困难，其清洗质量直接影响管束的使用寿命和核电厂的安全稳定运行。传统的清洗为人工手持清洗工具，操作高温水源、高压气体以及毛毡塞进行清理，操作困难，存在危险性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种管束全自动清洗装置，包括定位模块、控制器、高温高压水清洗模块、毛毡塞清洗模块和干燥模块；

所述定位模块获取待清洗管束组件中每一个管孔的位置信息，与所述控制器的输入端相连接；

所述高温高压水清洗模块，用于对待清洗管束组件中每一个管束的内壁进行第一次清洗；

所述毛毡塞清洗模块，用于对待清洗管束组件中每一个管束的内壁采用毛毡塞再次进行清洗；

所述干燥模块，用于对待清洗管束组件中每一个管束的内壁干燥；

所述控制器的输出端与所述高温水清洗模块、所述毛毡塞清洗模块及干燥模块相连接；所述控制器用于接收所述定位模块所获取的待清洗管束组件中每一个管孔的位置信息；发出控制信号，控制所述高温高压水清洗模块对待清洗管束组件中每一个管束的内壁进行第一次清洗，再控制所述毛毡塞清洗模块对第一次清洗后的管束内壁使用毛毡塞再次进行清洗，及控制干燥模块对每一个管束的内壁进行干燥或所述控制器控制干燥模块对第一次清洗后的每一个管束内壁进行干燥，再控制所述毛毡塞清洗模块对干燥后的管束内壁使用毛毡塞再次进行清洗，直至完成待清洗管束组件中每一个管束的清洗。

进一步地，所述定位模块采用多个基准试块进行定位。

进一步地，所述基准试块分别布置上端中部、左端和右端，左端和右端的基准块位置在同一条直线上，对称放置。

进一步地，所述毛毡塞清洗模块包括对毛毡塞进行存储及自动传送的MASPEMRA自动传送系统、对所述MASPEMRA自动传送系统传送的毛毡塞进行自动排列的毛毡塞自动排列转动装置和对自动排列的毛毡塞进行弹射的AVEC气动装置。

进一步地，所述干燥模块采用高压气体吹扫进行干燥。

进一步地，还包括对所述高温高压水清洗模块第一次清洁后的高温高压水进行收集和对所述毛毡塞清洗模块再次清洁后的毛毡塞及高温水收集模块。

本发明提供的一种管束全自动清洗装置，具有以下优点：

(1)采用的是全自动清洗装置，操作简单便捷，操作人员仅需操作控制台即可，提高生产效率、降低成本，避免高温高压水对操作人员的人身伤害。本发明采用的是机器人全自动清洗装置，整个清洗流程操作便捷，可降低操作者劳动强度并节省人力、物力成本。其优越性、创造性、创新型必将受到专业领域的认可和采用。

(2)操作定位精度高，每个管孔的偏差可控制在0.1mm以内，重复精度控制在0.02mm以内。

(3)管束清洗效率高，对于规格为φ19.05×1.09mm，长度为24m的管束，水-气-毛毡塞一体化自动清理每根管束需要时间1分钟，而人工手持工具进行清理，每根需要30分钟。

基于上述理由本发明可在核设备蒸汽发生器、化工容器管束内壁清洗等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明装置的模块示意图；

图2是本发明装置在蒸汽发生器管束清洗应用时的布置示意图；

图3是操作转运装置示意图；

图4(a)喷射装置中密封装置改进优化前示意图；(b)喷射装置中密封装置改进优化后示意图。

图5是毛毡塞自动传送装置示意图。

附图标记：1、管束组件，2、滚轮架，3、喷射装置，4、锅炉装置，5、毛毡塞储存及传送装置，6、毛毡塞气动弹射装置，7、毛毡塞自动排列转动装置，8、毛毡塞及高温水收集箱，9、操作转运装置，10、支撑平台装置，101、定位模块，102、控制器，103、高位高压水清洗模块，104、毛毡塞清洗模块，105、干燥模块，106、毛毡塞及高温水收集模块，107、数据采集模块，108、视觉检测模块。

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，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

图1为本发明装置的模块示意图；图2是本发明装置在蒸汽发生器管束清洗应用时的布置示意图；一种管束全自动清洗装置，包括：定位模块101、控制器102、高温高压水清洗模块103、毛毡塞清洗模块104和干燥模块105；

所述定位模块101获取待清洗管束组件1中每一个管孔的位置信息，与所述控制器102的输入端相连接；

所述高温高压水清洗模块103，用于对待清洗管束组件中每一个管束的内壁进行第一次清洗；所述高温高压水清洗模块103包括水箱及锅炉装置4，通过锅炉装置4对水箱里存储的水进行加热；

所述毛毡塞清洗模块104，用于对待清洗管束组件1中每一个管束的内壁采用毛毡塞进行再次清洗；

所述干燥模块105，用于对待清洗管束组件1中每一个管束的内壁干燥；

所述控制器102的输出端与所述高温水清洗模块103、所述毛毡塞清洗模块及干燥模块相连接；所述控制器102接收所述定位模块101传送待清洗管束组件1中每一个管孔的位置信息，发出控制信号，控制所述高温高压水清洗模块103对待清洗管束组件中每一个管束的内壁进行第一次清洗，再控制所述毛毡塞清洗模块104对第一次清洗后的管束的内壁使用毛毡塞再次进行清洗，及控制干燥模块105对再次清洗管束组件中每一个管束的内壁进行干燥或所述控制器102控制干燥模块105对第一次清洗管束组件中每一个管束的内壁进行干燥，再控制所述毛毡塞清洗模块104对再次清洗后的管束的内壁使用毛毡塞再次进行清洗，直至完成待清洗管束组件1中每一个管束的清洗，其中通过高温高压水的喷射，通过毛毡塞自动传送系统及气动装置喷射毛毡塞进行内壁清洁，同时交叉进行高压气体的吹扫以达到管束内壁清洁度等级要求。

通过管束全自动清洗装置将各个模块进行联动，实现水-气-毛毡塞一体化自动清理流程，且各个模块操作可交叉进行。

所述定位模块101采用激光自动扫描系统进行扫描定位；

所述控制器102通过操作运转装置9进行转运；图3是操作转运装置示意图；

所述高温高压水清洗模块103采用MH225机器人喷射装置3；所述MH225机器人喷射装置为高压水枪的密封装置；清洗过程中，喷射装置3中的密封装置起到至关重要作用，密封效果决定管束内壁清洗后的结果。喷射装置3通过支撑平台装置10进行支撑；图4(a)喷射装置中密封装置改进优化前示意图；(b)喷射装置中密封装置改进优化后示意图。

在清洗设备调试试验过程中，前端密封装置出现了密封效果差，高温高压水外溢的情况，对清洗质量造成影响。通过进一步改进优化，更改了密封装置的结构，后续清洁试验密封效果良好；通过工艺性试验研究，改造完善了高压水枪的密封装置，不断优化高压气体吹、高温高压水冲洗、高压气体干燥干燥、毛毡塞清洁的清洗顺序以及交叉顺序，不断调整每个步骤的操作时间及匹配性、及时修正每根管束所用毛毡塞数量等主要工艺性研究。

所述毛毡塞清洗模块104包括对毛毡塞进行存储及自动传送的毛毡塞储存及传送装置5，所述毛毡塞储存及传送装置5采用MASPEMRA自动传送系统；图5是毛毡塞自动传送装置示意图；

所述毛毡塞清洗模块104还包括对所述MASPEMRA自动传送系统传送的毛毡塞进行自动排列的毛毡塞自动排列转动装置7和对自动排列的毛毡塞进行弹射的毛毡塞气动弹射装置6；

所述毛毡塞气动弹射装置6采用AVEC气动装置。

所述干燥模块105采用高压气体吹扫进行干燥。

该装置还包括对所述高温高压水清洗模块103第一次清洁后的高温高压水进行收集和对所述毛毡塞清洗模块104对再次清洁后的毛毡塞进行收集的毛毡塞及高温水收集模块106，所述毛毡塞及高温水收集模块106采用专用的毛毡塞及高温水收集箱8进行对再次清洁后的毛毡塞及高温水进行收集；

该管束全自动清洗装置还包括对管束清洗过程的已经清洗的管束数量和未清洗管束数量，高温水的清洗次数、高压空气干燥次数、毛毡塞清理次数、清理顺序以及清洗时间等进行统计及监视的数据采集模块107，所述控制器102与所述数据采集模块107相连接；

该管束全自动清洗装置还包括，对清洗后的管束进行检测的视觉检测模块108，所述视觉检测模块108与所述控制器102相连接；

该管束全自动清洗装置设计毛毡塞及高温水收集箱8、可操作转运装置9，支撑平台装置10。清洗过程自动化程度高，操作简便，操作程序编制好后，仅需操作控制台即可，降低制造成本。

前期试验管孔的定位采用的是对整个管孔进行扫描定位，定位时间较长。采用基准试块进行定位，仅需在待清洗的管板位置均布3个基准试块，位置分别为：管板上端中部、左端和右端，左端和右端的基准块位置在同一条直线上，对称放置。调整好坐标后，需重复扫描三遍，以确保坐标位置的精度。

所述定位模块101对管孔定位精度决定该装置的操作精度。采用基准试块进行辅助，将激光自动扫描系统的管孔定位精度控制在0.10mm以内，确保管束内壁高温水冲洗、毛毡塞清理、干燥空气干燥等关键工序的操作精度和清洗质量。

一种管束全自动清洗装置使用过程，包括如下步骤：

S1：将所述蒸汽发生器管束组件1吊至滚轮架2上，同时将所述毛毡塞及高温水收集箱8吊至所述管束组件的一侧，调整好相对距离；

S2：将所述高温高压水清洗模块103的支撑平台装置10、操作转运装置9吊放在毛毡塞及高温水收集箱8的适当位置，并将喷射装置吊放到支撑平台10上进行设备调试；

S3：将用于储存高温水的水箱以及锅炉装置4、毛毡塞储存装置及毛毡塞传送装置5、毛毡塞气动弹射装置6、毛毡塞自动排列转动装置7放置在操作平台及转运装置9上，调整各个装置的位置，连接各个装置相关连的操作系统；

S4：将预先编制好的程序录入到控制器2的计算机控制系统中，启动装置，调整激光自动扫描系统进行管孔定位，将基准块安装到管孔的起始位置，MH225机器人手臂开始移动至基准块坐标上，手臂前端激光检测设备识别当前中心位置，调整精确位置后，将位置数据存储到装置中，作为后续命令执行的依据。将管孔精准定位后启动锅炉装置4，使A级水加热至所需的温度并进行保温及自动蓄水，通过专用的管道将清洁的高温水运送到MH225机器人的喷射装置中对管束内壁进行清洗，同时毛毡塞及高温水收集箱8对高温水进行收集；

S5：启动毛毡塞储存装置及毛毡塞传送装置5、毛毡塞气动弹射装置6、毛毡塞自动排列转动装置7以及空气压缩机，将毛毡塞通过传送装置5运送到毛毡塞自动排列转动装置7中，毛毡塞在自动排列转动装置7中依次排列好顺序，通过毛毡塞气动弹射装置6推动毛毡塞弹射到专用管道中，并通过喷射装置3将毛毡塞弹射到管束内壁进行清理，同时毛毡塞及高温水收集箱8对弹出的毛毡塞进行收集，将干燥的压缩空气通过专用管道对管束内壁进行吹干；

S6：重复以及交叉进行所述步骤S4、S5，完成一根换热管的清洗工作；

S7：重复所述步骤S3、S4、S5、S6，完成一台蒸汽发生器的全部所述管束的清洗工作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种管束全自动清洗装置，其特征在于：包括定位模块、控制器、高温高压水清洗模块、毛毡塞清洗模块和干燥模块；

所述定位模块获取待清洗管束组件中每一个管孔的位置信息，与所述控制器的输入端相连接；

所述高温高压水清洗模块，用于对待清洗管束组件中每一个管束的内壁进行第一次清洗；

所述毛毡塞清洗模块，用于对待清洗管束组件中每一个管束的内壁采用毛毡塞再次进行清洗；

所述干燥模块，用于对待清洗管束组件中每一个管束的内壁干燥；

所述控制器的输出端与所述高温水清洗模块、所述毛毡塞清洗模块及干燥模块相连接；所述控制器用于接收所述定位模块所获取的待清洗管束组件中每一个管孔的位置信息；发出控制信号，控制所述高温高压水清洗模块对待清洗管束组件中每一个管束的内壁进行第一次清洗，再控制所述毛毡塞清洗模块对第一次清洗后的管束内壁使用毛毡塞再次进行清洗，及控制干燥模块对每一个管束的内壁进行干燥或所述控制器控制干燥模块对第一次清洗后的每一个管束内壁进行干燥，再控制所述毛毡塞清洗模块对干燥后的管束内壁使用毛毡塞再次进行清洗，直至完成待清洗管束组件中每一个管束的清洗。

2.根据权利要求1所述的一种管束全自动清洗装置，其特征在于：所述定位模块采用多个基准试块进行定位。

3.根据权利要求1所述的一种管束全自动清洗装置，其特征在于：所述基准试块分别布置上端中部、左端和右端，左端和右端的基准块位置在同一条直线上，对称放置。

4.根据权利要求1所述的一种管束全自动清洗装置，其特征在于：所述毛毡塞清洗模块包括对毛毡塞进行存储及自动传送的MASPEMRA自动传送系统、对所述MASPEMRA自动传送系统传送的毛毡塞进行自动排列的毛毡塞自动排列转动装置和对自动排列的毛毡塞进行弹射的AVEC气动装置。

5.根据权利要求1所述的一种管束全自动清洗装置，其特征在于：所述干燥模块采用高压气体吹扫进行干燥。

6.根据权利要求1所述的一种管束全自动清洗装置，其特征在于：还包括对所述高温高压水清洗模块第一次清洁后的高温高压水进行收集和对所述毛毡塞清洗模块再次清洁后的毛毡塞及高温水收集模块。

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