CN116481741A - 管道智能自动化巡检机器人 - Google Patents
管道智能自动化巡检机器人 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116481741A CN116481741A CN202310738082.9A CN202310738082A CN116481741A CN 116481741 A CN116481741 A CN 116481741A CN 202310738082 A CN202310738082 A CN 202310738082A CN 116481741 A CN116481741 A CN 116481741A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- peristaltic
- frame
- pipeline
- inspection
- expansion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000007689 inspection Methods 0.000 title claims abstract description 165
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 claims abstract description 116
- 230000009194 climbing Effects 0.000 claims abstract description 47
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 40
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 claims description 15
- 230000008602 contraction Effects 0.000 abstract description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 241000270295 Serpentes Species 0.000 abstract description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 20
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 11
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 9
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 4
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 4
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 3
- 241001597062 Channa argus Species 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 206010011469 Crying Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
- G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
- G01M3/28—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds
- G01M3/2807—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds for pipes
- G01M3/2815—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds for pipes using pressure measurements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
- F16L55/26—Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
- F16L55/28—Constructional aspects
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
- F16L55/26—Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
- F16L55/28—Constructional aspects
- F16L55/30—Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
- G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
- G01M3/28—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds
- G01M3/2807—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds for pipes
- G01M3/2823—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds for pipes using pigs or moles traveling in the pipe
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/954—Inspecting the inner surface of hollow bodies, e.g. bores
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L2101/00—Uses or applications of pigs or moles
- F16L2101/30—Inspecting, measuring or testing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/954—Inspecting the inner surface of hollow bodies, e.g. bores
- G01N2021/9548—Scanning the interior of a cylinder
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本申请提供了管道智能自动化巡检机器人,属于管道巡检方法技术领域,该管道智能自动化巡检机器人包括蛇型变向组件、蠕动攀爬组件和钻探巡检组件。膨胀架和蠕节架组成机器人运动单元,通过膨胀泵控制蠕动气囊膨胀贴合管路内壁,增加机器人运动单元与管路内壁的摩檫力。配合蠕动泵控制蠕动伸缩管的伸缩,实现巡检机器人在光滑内壁管路的蠕动穿行。配合膨胀架的端盖截断当前管段介质流通,多组蠕动气囊的膨胀和收缩增加管路的封堵密封容错。相比传统的阀门排查,巡查机器人两端的巡检主体探测更容易比对管路封堵后两侧的压力,及时排查管路泄漏段,缩短泄漏段管路检测长度,提高泄漏段管路的排查效率,减少管道泄漏事故的风险隐患。
Description
技术领域
本申请涉及管道巡检方法技术领域,具体而言,涉及管道智能自动化巡检机器人。
背景技术
石油石化是高温高压、易燃易爆有毒的危险行业,生产工艺复杂,装置大型化,微小的事故可能会造成重大影响。炼油化工企业的管廊管道长达数公里至数百公里,环境工况恶劣,高低起伏,管廊管道承担着诸如高温、高压、易燃、易爆等介质的输送任务。受限于某些管段由于高度或净空限制,人工巡检难以对炼油化工管廊管道进行全覆盖无缺漏巡检,且射线探伤炼油化工管廊管路内部缺陷又面临着巨大的辐射风险和工作量。随着技术的发展,越来越多的炼油化工企业通过管道机器人对炼油化工管廊管道进行内部巡检。
管道内巡检机器人是一款可沿着管道内行走,携带照明、图像、有害气体检测等传感器来进行管道内检测的模块化系统,由适用于管道内部行走的履带小车底盘,动力系统、无线控制系统、传感器、照明系统、视频系统等组成。可以对管道内部清洁度、焊缝质量、管道内壁防腐质量、受限空间作业有害气体检测等进行实时检测并进行图像数据传输,显示到计算机界面上,机器人通过计算机进行无线操控,在管道内行进,同步将管道内的视频和传感器获取的数据无线传输到计算机。
然而,炼油化工管廊管道存在巨大的风险,从裂口泄漏出去的油液会在区域悬浮形成油雾,遇到外部热源极易发生爆炸。泄漏段管路的排查和封堵是事故避免的重要步骤。现有的履带小车巡查机器人也只能对整个通行管路液压进行压力泄漏巡检,不能够对局部管路端进行封堵和压力泄漏巡检,导致泄漏段管路的排查效率降低,管道泄漏事故风险隐患变大。
其次,炼油化工管廊管道系统复杂,管路交叉过度变向复杂,对于向上攀爬管路,履带小车巡查机器人很难变向悬空穿梭更换攀爬管路。且管路具有管径变化大、管路内壁光滑等特点,现有的履带小车巡查机器人难以附着管路内壁,导致履带小车巡查机器人通行困难,管路巡检不全面,管道泄漏事故风险隐患变大。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本申请提出管道智能自动化巡检机器人,模拟蛇头变向调整机器人的行进方向;伸缩控制机器人在管路内的通行,并通过适当的气囊膨胀适应不同管路的内壁摩擦支撑和局部管路端的封堵;管路内存在的部分结晶堵塞和沉积堵塞现象进行抓取粉碎钻探,并对管路内进行巡检。
本申请是这样实现的:
本申请提供了一种管道智能自动化巡检机器人包括蛇型变向组件、蠕动攀爬组件和钻探巡检组件。
所述蛇型变向组件包括膨胀架、变向电机、蠕节架、滑行轮组架和攀爬轮组架,所述变向电机机身设置于所述膨胀架一端,所述蠕节架转动连接于所述变向电机机身上,所述蠕节架固定套接于所述变向电机输出端,所述滑行轮组架均匀设置于所述蠕节架周侧,所述攀爬轮组架转动连接于所述滑行轮组架上,所述蠕动攀爬组件包括蠕动伸缩管、蠕动泵、蠕囊环架、蠕动气囊和膨胀泵,所述蠕动伸缩管设置于所述膨胀架和另一个所述蠕节架之间,所述蠕动泵机身设置于所述蠕节架内,所述蠕动泵分别连通于所述蠕动伸缩管内和巡检管路内,所述蠕囊环架固定套接于所述膨胀架上,所述蠕动气囊均匀设置于所述蠕囊环架上,所述膨胀泵机身设置于所述膨胀架内,所述膨胀泵分别连通于所述蠕动气囊和巡检管路内,所述钻探巡检组件包括巡检撑架、钻探液压缸、钻爪、连接杆、巡检主体、平衡推进器和巡检推进器,所述巡检撑架设置于所述膨胀架上,所述钻探液压缸缸身设置于所述膨胀架上,所述钻爪均匀转动连接于所述巡检撑架上,所述连接杆分别转动连接于所述钻爪和所述钻探液压缸活塞杆一端,所述巡检主体分别设置于所述巡检撑架上和所述蠕囊环架上,所述平衡推进器均匀设置于所述膨胀架上,所述平衡推进器一一对应,所述巡检推进器均匀设置于所述膨胀架上,所述巡检推进器朝向所述蠕动伸缩管。
在本申请的一种实施例中,所述滑行轮组架内转动设置有滑行导轮,所述滑行轮组架内设置有第一挂杆,所述攀爬轮组架内转动设置有攀爬导轮,所述攀爬轮组架内设置有第二挂杆,所述第一挂杆和所述第二挂杆之间设置有复位弹簧。
在本申请的一种实施例中,所述变向电机机身设置有定位转轴,所述蠕节架滑动套接于所述定位转轴表面,所述变向电机输出端设置有变向转轴,所述蠕节架固定套接于所述变向转轴表面。
在本申请的一种实施例中,所述蠕囊环架上均匀设置有封台,所述蠕动气囊朝向所述封台,所述蠕动气囊表面均匀设置有膨胀节,所述蠕动气囊表面均匀开设有膨胀孔。
在本申请的一种实施例中,所述钻探液压缸输出端固定有动力盘,所述动力盘上均匀设置有动力杆,所述动力杆滑动贯穿于所述动力盘内,所述连接杆转动连接于所述动力杆上。
在本申请的一种实施例中,所述膨胀架上开设有流孔,所述平衡推进器朝向所述流孔,所述膨胀架上设置有支板,所述巡检推进器设置于所述支板上。
本申请的有益效果是:本申请通过上述设计得到的管道智能自动化巡检机器人,使用时,膨胀架和蠕节架组成机器人运动单元,通过膨胀泵控制蠕动气囊膨胀贴合管路内壁,增加机器人运动单元与管路内壁之间的摩檫力。通过变向电机控制相应机器人运动单元的抬起,减少需要移动部分的管路内壁摩擦力,配合蠕动泵控制蠕动伸缩管的伸缩,实现巡检机器人在光滑内壁管路的蠕动穿行。当需要巡检管路内压力泄漏时,根据各个机器人运动单元所处的管段内径变化,通过平衡推进器的推进定位使巡检机器人中心处于当前管段的中轴线上,通过膨胀泵单独控制蠕动气囊的膨胀和收缩,使其紧密均匀的贴合管路内壁,配合膨胀架的端盖截断当前管段介质流通,多组蠕动气囊的膨胀和收缩增加管路的封堵密封容错。同时为了适应管路的曲折变化,通过变向电机控制机器人运动单元的弯折变化,使其模拟当前管段的曲折,方便蠕动气囊与管壁的贴合密封。不影响巡查机器人对管路巡查的同时,相比传统的阀门管路启闭排查,巡查机器人两端的巡检主体探测更容易比对管路封堵后两侧的压力,及时排查管路泄漏段,缩短泄漏段管路检测长度,提高泄漏段管路的排查效率,减少管道泄漏事故的风险隐患。
通过巡检主体对攀爬管路管口进行探测,通过变向电机控制膨胀架和蠕节架之间的角度,巡查机器人头部一端模拟蛇形动作调整行进方向。通过蠕动泵控制蠕动伸缩管的膨胀和收缩,使巡查机器人头部扎入需要攀爬换向的管路内,配合平衡推进器对巡查机器人的辅助平衡保持,和巡检推进器辅助行进动力提供,减少管路流体冲击对巡查机器人行进的阻碍。巡查机器人头部到位攀爬向上管路后,通过膨胀泵控制蠕动气囊膨胀贴合攀爬向上管路,摩擦固定巡查机器人,后续通过蠕动泵控制蠕动伸缩管的伸缩,实现了巡查机器人悬空穿梭更换攀爬管路。相比传统的管道机器人,对于弯管悬空交叉管路,可自由调整巡查机器人的穿行方向,巡查机器人附着通行管路内壁更容易,巡查机器人管路巡查无死角,管道泄漏事故风险隐患小。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本申请实施方式提供的管道智能自动化巡检机器人立体结构示意图;
图2为本申请实施方式提供的蛇型变向组件立体结构示意图;
图3为本申请实施方式提供的蛇型变向组件局部立体结构示意图;
图4为本申请实施方式提供的蠕动攀爬组件立体结构示意图;
图5为本申请实施方式提供的蠕动攀爬组件局部立体结构示意图;
图6为本申请实施方式提供的钻探巡检组件哭啼结构示意图。
图中:100-蛇型变向组件;110-膨胀架;111-流孔;112-支板;120-变向电机;121-定位转轴;122-变向转轴;130-蠕节架;140-滑行轮组架;141-滑行导轮;142-第一挂杆;143-复位弹簧;150-攀爬轮组架;151-攀爬导轮;152-第二挂杆;300-蠕动攀爬组件;310-蠕动伸缩管;320-蠕动泵;330-蠕囊环架;331-封台;340-蠕动气囊;341-膨胀节;342-膨胀孔;350-膨胀泵;500-钻探巡检组件;510-巡检撑架;520-钻探液压缸;521-动力盘;522-动力杆;530-钻爪;540-连接杆;550-巡检主体;560-平衡推进器;570-巡检推进器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行描述。
为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施方式中的附图,对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式是本申请一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本申请保护的范围。
如图1-图6所示,根据本申请实施例的管道智能自动化巡检机器人包括蛇型变向组件100、蠕动攀爬组件300和钻探巡检组件500。蠕动攀爬组件300依次间隔安装在蛇型变向组件100之间,钻探巡检组件500安装在蛇型变向组件100两头端。蛇型变向组件100模拟蛇头变向调整机器人的行进方向;蠕动攀爬组件300伸缩方便机器人在管路内的通行,并通过适当的气囊膨胀适应不同管路的内壁摩擦支撑和局部管路端的封堵;钻探巡检组件500对管路内存在的部分结晶堵塞和沉积堵塞现象进行抓取粉碎钻探,并配合蛇型变向组件100的角度控制对管路内进行巡检。
如图2-图6所示,炼油化工管廊管道存在巨大的风险,从裂口泄漏出去的油液会在区域悬浮形成油雾,遇到外部热源极易发生爆炸。泄漏段管路的排查和封堵是事故避免的重要步骤。现有的履带小车巡查机器人也只能对整个通行管路液压进行压力泄漏巡检,不能够对局部管路端进行封堵和压力泄漏巡检,导致泄漏段管路的排查效率降低,管道泄漏事故风险隐患变大。
蛇型变向组件100包括膨胀架110、变向电机120、蠕节架130、滑行轮组架140和攀爬轮组架150。变向电机120机身设置于膨胀架110一端,变向电机120与膨胀架110螺接。蠕节架130转动连接于变向电机120机身上,变向电机120机身设置有定位转轴121,变向电机120与定位转轴121螺栓连接销轴定位。蠕节架130滑动套接于定位转轴121表面,蠕节架130与定位转轴121轴承连接。蠕节架130固定套接于变向电机120输出端,变向电机120输出端设置有变向转轴122,变向电机120与变向转轴122键连接。蠕节架130固定套接于变向转轴122表面,蠕节架130与变向转轴122轴承连接。滑行轮组架140均匀设置于蠕节架130周侧,滑行轮组架140与蠕节架130螺接。滑行轮组架140内转动设置有滑行导轮141,对巡检机器人进行管路内壁滑动支撑。
其中,攀爬轮组架150转动连接于滑行轮组架140上,攀爬轮组架150与滑行轮组架140销轴连接。攀爬轮组架150内转动设置有攀爬导轮151,对管路行进障碍物进行攀爬。滑行轮组架140内设置有第一挂杆142,第一挂杆142与滑行轮组架140螺接,攀爬轮组架150内设置有第二挂杆152,第二挂杆152与攀爬轮组架150螺接,第一挂杆142和第二挂杆152之间设置有复位弹簧143,方便攀爬轮组架150转动和复位。
蠕动攀爬组件300包括蠕动伸缩管310、蠕动泵320、蠕囊环架330、蠕动气囊340和膨胀泵350。蠕动伸缩管310设置于膨胀架110和另一个蠕节架130之间,蠕动伸缩管310分别与膨胀架110和蠕节架130螺接。蠕动泵320机身设置于蠕节架130内,蠕动泵320与蠕节架130螺接。蠕动泵320分别连通于蠕动伸缩管310内和巡检管路内,模拟蠕动行进。蠕囊环架330固定套接于膨胀架110上,蠕囊环架330与膨胀架110螺接。蠕动气囊340均匀设置于蠕囊环架330上,具体的蠕囊环架330上均匀设置有卡槽,蠕动气囊340卡接于卡槽内。蠕囊环架330上均匀设置有封台331,封台331与蠕囊环架330螺接。蠕动气囊340朝向封台331,贴合膨胀密封。蠕动气囊340表面均匀设置有膨胀节341,蠕动气囊340表面均匀开设有膨胀孔342,方便蠕动气囊340的膨胀和收缩。
其中,膨胀泵350机身设置于膨胀架110内,膨胀泵350与膨胀架110螺接。膨胀泵350分别连通于蠕动气囊340和巡检管路内。
钻探巡检组件500包括巡检撑架510、钻探液压缸520、钻爪530、连接杆540、巡检主体550、平衡推进器560和巡检推进器570。巡检撑架510设置于膨胀架110上,巡检撑架510与膨胀架110螺接。钻探液压缸520缸身设置于膨胀架110上,钻探液压缸520与膨胀架110螺接。钻爪530均匀转动连接于巡检撑架510上,钻爪530与巡检撑架510销轴连接。连接杆540分别转动连接于钻爪530和钻探液压缸520活塞杆一端,连接杆540与钻爪530销轴连接。钻探液压缸520输出端固定有动力盘521,动力盘521与钻探液压缸520螺接。动力盘521上均匀设置有动力杆522,动力杆522与动力盘521螺接。动力杆522滑动贯穿于动力盘521内,连接杆540转动连接于动力杆522上,连接杆540与动力杆522销轴连接。
其中,巡检主体550分别设置于巡检撑架510上和蠕囊环架330上,对管路内进行巡检监测。平衡推进器560均匀设置于膨胀架110上,平衡推进器560与膨胀架110螺接。膨胀架110上开设有流孔111,平衡推进器560朝向流孔111。平衡推进器560一一对应。巡检推进器570均匀设置于膨胀架110上,膨胀架110上设置有支板112,巡检推进器570设置于支板112上,支板112分别与膨胀架110和巡检推进器570螺接。巡检推进器570朝向蠕动伸缩管310。
膨胀架110和蠕节架130组成机器人运动单元,通过膨胀泵350控制蠕动气囊340膨胀贴合管路内壁,增加机器人运动单元与管路内壁之间的摩檫力。通过变向电机120控制相应机器人运动单元的抬起,减少需要移动部分的管路内壁摩擦力,配合蠕动泵320控制蠕动伸缩管310的伸缩,实现巡检机器人在光滑内壁管路的蠕动穿行。当需要巡检管路内压力泄漏时,根据各个机器人运动单元所处的管段内径变化,通过平衡推进器560的推进定位使巡检机器人中心处于当前管段的中轴线上,通过膨胀泵350单独控制蠕动气囊340的膨胀和收缩,使其紧密均匀的贴合管路内壁,配合膨胀架110的端盖截断当前管段介质流通,多组蠕动气囊340的膨胀和收缩增加管路的封堵密封容错。同时为了适应管路的曲折变化,通过变向电机120控制机器人运动单元的弯折变化,使其模拟当前管段的曲折,方便蠕动气囊340与管壁的贴合密封。不影响巡查机器人对管路巡查的同时,相比传统的阀门管路启闭排查,巡查机器人两端的巡检主体550探测更容易比对管路封堵后两侧的压力,及时排查管路泄漏段,缩短泄漏段管路检测长度,提高泄漏段管路的排查效率,减少管道泄漏事故的风险隐患。
如图2-图6所示,炼油化工管廊管道系统复杂,管路交叉过度变向复杂,对于向上攀爬管路,履带小车巡查机器人很难变向悬空穿梭更换攀爬管路。且管路具有管径变化大、管路内壁光滑等特点,现有的履带小车巡查机器人难以附着管路内壁,导致履带小车巡查机器人通行困难,管路巡检不全面,管道泄漏事故风险隐患变大。
通过巡检主体550对攀爬管路管口进行探测,通过变向电机120控制膨胀架110和蠕节架130之间的角度,巡查机器人头部一端模拟蛇形动作调整行进方向。通过蠕动泵320控制蠕动伸缩管310的膨胀和收缩,使巡查机器人头部扎入需要攀爬换向的管路内,配合平衡推进器560对巡查机器人的辅助平衡保持,和巡检推进器570辅助行进动力提供,减少管路流体冲击对巡查机器人行进的阻碍。巡查机器人头部到位攀爬向上管路后,通过膨胀泵350控制蠕动气囊340膨胀贴合攀爬向上管路,摩擦固定巡查机器人,后续通过蠕动泵320控制蠕动伸缩管310的伸缩,实现了巡查机器人悬空穿梭更换攀爬管路。相比传统的管道机器人,对于弯管悬空交叉管路,可自由调整巡查机器人的穿行方向,巡查机器人附着通行管路内壁更容易,巡查机器人管路巡查无死角,管道泄漏事故风险隐患小。
如图2-图6所示,炼油化工管廊管道部分存在催化剂结晶、物料絮凝沉淀现象,极容易堵塞弯管、焊缝和小口径管路,需要对管道进行及时清理。
通过巡检主体550对管路堵塞处进行探测,通过变向电机120控制膨胀架110和蠕节架130之间转动角度,配合蠕动泵320控制蠕动伸缩管310的伸缩,使钻爪530朝向管路堵塞区域。通过钻探液压缸520控制钻爪530的反复抓取,抓碎结晶体和破坏絮凝沉淀物整体结构,通过膨胀泵350控制蠕动气囊340的收缩,方便管路的冲刷。同时通过平衡推进器560和巡检推进器570保持巡检机器人在冲洗过程中的位置保持,通过复位弹簧143控制攀爬导轮151的弹起,攀爬导轮151贴合管路内壁进行稳定支撑,增加巡检机器人工作的稳定性。炼油化工管廊管道巡查清理更方面,管路维护效率更高。
具体的,该管道智能自动化巡检机器人的工作原理:膨胀架110和蠕节架130组成机器人运动单元,通过膨胀泵350控制蠕动气囊340膨胀贴合管路内壁,增加机器人运动单元与管路内壁之间的摩檫力。通过变向电机120控制相应机器人运动单元的抬起,减少需要移动部分的管路内壁摩擦力,配合蠕动泵320控制蠕动伸缩管310的伸缩,实现巡检机器人在光滑内壁管路的蠕动穿行。当需要巡检管路内压力泄漏时,根据各个机器人运动单元所处的管段内径变化,通过平衡推进器560的推进定位使巡检机器人中心处于当前管段的中轴线上,通过膨胀泵350单独控制蠕动气囊340的膨胀和收缩,使其紧密均匀的贴合管路内壁,配合膨胀架110的端盖截断当前管段介质流通,多组蠕动气囊340的膨胀和收缩增加管路的封堵密封容错。同时为了适应管路的曲折变化,通过变向电机120控制机器人运动单元的弯折变化,使其模拟当前管段的曲折,方便蠕动气囊340与管壁的贴合密封。不影响巡查机器人对管路巡查的同时,相比传统的阀门管路启闭排查,巡查机器人两端的巡检主体550探测更容易比对管路封堵后两侧的压力,及时排查管路泄漏段,缩短泄漏段管路检测长度,提高泄漏段管路的排查效率,减少管道泄漏事故的风险隐患。
进一步,通过巡检主体550对攀爬管路管口进行探测,通过变向电机120控制膨胀架110和蠕节架130之间的角度,巡查机器人头部一端模拟蛇形动作调整行进方向。通过蠕动泵320控制蠕动伸缩管310的膨胀和收缩,使巡查机器人头部扎入需要攀爬换向的管路内,配合平衡推进器560对巡查机器人的辅助平衡保持,和巡检推进器570辅助行进动力提供,减少管路流体冲击对巡查机器人行进的阻碍。巡查机器人头部到位攀爬向上管路后,通过膨胀泵350控制蠕动气囊340膨胀贴合攀爬向上管路,摩擦固定巡查机器人,后续通过蠕动泵320控制蠕动伸缩管310的伸缩,实现了巡查机器人悬空穿梭更换攀爬管路。相比传统的管道机器人,对于弯管悬空交叉管路,可自由调整巡查机器人的穿行方向,巡查机器人附着通行管路内壁更容易,巡查机器人管路巡查无死角,管道泄漏事故风险隐患小。
另外,通过巡检主体550对管路堵塞处进行探测,通过变向电机120控制膨胀架110和蠕节架130之间转动角度,配合蠕动泵320控制蠕动伸缩管310的伸缩,使钻爪530朝向管路堵塞区域。通过钻探液压缸520控制钻爪530的反复抓取,抓碎结晶体和破坏絮凝沉淀物整体结构,通过膨胀泵350控制蠕动气囊340的收缩,方便管路的冲刷。同时通过平衡推进器560和巡检推进器570保持巡检机器人在冲洗过程中的位置保持,通过复位弹簧143控制攀爬导轮151的弹起,攀爬导轮151贴合管路内壁进行稳定支撑,增加巡检机器人工作的稳定性。炼油化工管廊管道巡查清理更方面,管路维护效率更高。
需要说明的是,变向电机120、蠕动泵320、膨胀泵350、钻探液压缸520、巡检主体550、平衡推进器560和巡检推进器570具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定,具体选型计算方法采用本领域现有技术,故不再详细赘述。
变向电机120、蠕动泵320、膨胀泵350、钻探液压缸520、巡检主体550、平衡推进器560和巡检推进器570的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的,在此不予详细说明。
以上仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请的保护范围,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。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定义和解释。
Claims (6)
1.管道智能自动化巡检机器人,其特征在于,包括
蛇型变向组件(100),所述蛇型变向组件(100)包括膨胀架(110)、变向电机(120)、蠕节架(130)、滑行轮组架(140)和攀爬轮组架(150),所述变向电机(120)机身设置于所述膨胀架(110)一端,所述蠕节架(130)转动连接于所述变向电机(120)机身上,所述蠕节架(130)固定套接于所述变向电机(120)输出端,所述滑行轮组架(140)均匀设置于所述蠕节架(130)周侧,所述攀爬轮组架(150)转动连接于所述滑行轮组架(140)上;
蠕动攀爬组件(300),所述蠕动攀爬组件(300)包括蠕动伸缩管(310)、蠕动泵(320)、蠕囊环架(330)、蠕动气囊(340)和膨胀泵(350),所述蠕动伸缩管(310)设置于所述膨胀架(110)和另一个所述蠕节架(130)之间,所述蠕动泵(320)机身设置于所述蠕节架(130)内,所述蠕动泵(320)分别连通于所述蠕动伸缩管(310)内和巡检管路内,所述蠕囊环架(330)固定套接于所述膨胀架(110)上,所述蠕动气囊(340)均匀设置于所述蠕囊环架(330)上,所述膨胀泵(350)机身设置于所述膨胀架(110)内,所述膨胀泵(350)分别连通于所述蠕动气囊(340)和巡检管路内;
钻探巡检组件(500),所述钻探巡检组件(500)包括巡检撑架(510)、钻探液压缸(520)、钻爪(530)、连接杆(540)、巡检主体(550)、平衡推进器(560)和巡检推进器(570),所述巡检撑架(510)设置于所述膨胀架(110)上,所述钻探液压缸(520)缸身设置于所述膨胀架(110)上,所述钻爪(530)均匀转动连接于所述巡检撑架(510)上,所述连接杆(540)分别转动连接于所述钻爪(530)和所述钻探液压缸(520)活塞杆一端,所述巡检主体(550)分别设置于所述巡检撑架(510)上和所述蠕囊环架(330)上,所述平衡推进器(560)均匀设置于所述膨胀架(110)上,所述平衡推进器(560)一一对应,所述巡检推进器(570)均匀设置于所述膨胀架(110)上,所述巡检推进器(570)朝向所述蠕动伸缩管(310)。
2.根据权利要求1所述的管道智能自动化巡检机器人,其特征在于,所述滑行轮组架(140)内转动设置有滑行导轮(141),所述滑行轮组架(140)内设置有第一挂杆(142),所述攀爬轮组架(150)内转动设置有攀爬导轮(151),所述攀爬轮组架(150)内设置有第二挂杆(152),所述第一挂杆(142)和所述第二挂杆(152)之间设置有复位弹簧(143)。
3.根据权利要求1所述的管道智能自动化巡检机器人,其特征在于,所述变向电机(120)机身设置有定位转轴(121),所述蠕节架(130)滑动套接于所述定位转轴(121)表面,所述变向电机(120)输出端设置有变向转轴(122),所述蠕节架(130)固定套接于所述变向转轴(122)表面。
4.根据权利要求1所述的管道智能自动化巡检机器人,其特征在于,所述蠕囊环架(330)上均匀设置有封台(331),所述蠕动气囊(340)朝向所述封台(331),所述蠕动气囊(340)表面均匀设置有膨胀节(341),所述蠕动气囊(340)表面均匀开设有膨胀孔(342)。
5.根据权利要求1所述的管道智能自动化巡检机器人,其特征在于,所述钻探液压缸(520)输出端固定有动力盘(521),所述动力盘(521)上均匀设置有动力杆(522),所述动力杆(522)滑动贯穿于所述动力盘(521)内,所述连接杆(540)转动连接于所述动力杆(522)上。
6.根据权利要求1所述的管道智能自动化巡检机器人,其特征在于,所述膨胀架(110)上开设有流孔(111),所述平衡推进器(560)朝向所述流孔(111),所述膨胀架(110)上设置有支板(112),所述巡检推进器(570)设置于所述支板(112)上。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310738082.9A CN116481741B (zh) | 2023-06-21 | 2023-06-21 | 管道智能自动化巡检机器人 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310738082.9A CN116481741B (zh) | 2023-06-21 | 2023-06-21 | 管道智能自动化巡检机器人 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116481741A true CN116481741A (zh) | 2023-07-25 |
CN116481741B CN116481741B (zh) | 2023-09-26 |
Family
ID=87212262
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310738082.9A Active CN116481741B (zh) | 2023-06-21 | 2023-06-21 | 管道智能自动化巡检机器人 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116481741B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118190963A (zh) * | 2024-05-15 | 2024-06-14 | 中国石化销售股份有限公司天津石油分公司 | 加油站高压管汇内表面损伤检测装置 |
CN118664620A (zh) * | 2024-08-13 | 2024-09-20 | 内蒙古工业大学 | 一种工业安全巡检的气体检测机器人 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130002641A (ko) * | 2011-06-29 | 2013-01-08 | 서일대학산학협력단 | 다굴절 관로 로봇 |
CN110412031A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-05 | 艾迪机器(杭州)有限公司 | 一种蛇式管道淤泥检测机器人 |
CN110486570A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-22 | 贵州大学 | 一种仿生管道爬行机器人 |
CN111911745A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-11-10 | 中国十七冶集团有限公司 | 一种蠕动式管道机器人 |
CN112139168A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-12-29 | 芜湖懒人智能科技有限公司 | 一种管道清理机器人 |
JP2021033092A (ja) * | 2019-08-26 | 2021-03-01 | 学校法人 中央大学 | 自走式ロボット |
US20210148503A1 (en) * | 2019-11-19 | 2021-05-20 | South Dakota Board Of Regents | Modular robotic crawler with hybrid locomotion for inspection of small diameter pipe |
CN112828870A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-05-25 | 河北工业大学 | 一种用于管道的气动软体机器人 |
CN112944108A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-11 | 中国石油大学胜利学院 | 一种管道内壁仿生蠕动爬行机器人及其使用方法 |
CN217634573U (zh) * | 2022-07-12 | 2022-10-21 | 金华职业技术学院 | 大角度弯曲管道机器人 |
CN217927794U (zh) * | 2022-08-30 | 2022-11-29 | 吉林省吉创科豹科技有限公司 | 蠕动式管道作业机 |
-
2023
- 2023-06-21 CN CN202310738082.9A patent/CN116481741B/zh active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130002641A (ko) * | 2011-06-29 | 2013-01-08 | 서일대학산학협력단 | 다굴절 관로 로봇 |
CN110412031A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-05 | 艾迪机器(杭州)有限公司 | 一种蛇式管道淤泥检测机器人 |
CN110486570A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-22 | 贵州大学 | 一种仿生管道爬行机器人 |
JP2021033092A (ja) * | 2019-08-26 | 2021-03-01 | 学校法人 中央大学 | 自走式ロボット |
US20210148503A1 (en) * | 2019-11-19 | 2021-05-20 | South Dakota Board Of Regents | Modular robotic crawler with hybrid locomotion for inspection of small diameter pipe |
CN112139168A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-12-29 | 芜湖懒人智能科技有限公司 | 一种管道清理机器人 |
CN111911745A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-11-10 | 中国十七冶集团有限公司 | 一种蠕动式管道机器人 |
CN112944108A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-11 | 中国石油大学胜利学院 | 一种管道内壁仿生蠕动爬行机器人及其使用方法 |
CN112828870A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-05-25 | 河北工业大学 | 一种用于管道的气动软体机器人 |
CN217634573U (zh) * | 2022-07-12 | 2022-10-21 | 金华职业技术学院 | 大角度弯曲管道机器人 |
CN217927794U (zh) * | 2022-08-30 | 2022-11-29 | 吉林省吉创科豹科技有限公司 | 蠕动式管道作业机 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
钱晋武, 李毅, 沈林勇: "柔软管道中机器人蠕动机构研究", 《机械与电子》, no. 01, pages 37 - 38 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118190963A (zh) * | 2024-05-15 | 2024-06-14 | 中国石化销售股份有限公司天津石油分公司 | 加油站高压管汇内表面损伤检测装置 |
CN118664620A (zh) * | 2024-08-13 | 2024-09-20 | 内蒙古工业大学 | 一种工业安全巡检的气体检测机器人 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN116481741B (zh) | 2023-09-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN116481741B (zh) | 管道智能自动化巡检机器人 | |
CN206012760U (zh) | 关节式爬杆检测机器人 | |
EP3377799B1 (en) | Pipeline inspection robot | |
CN106439386B (zh) | 一种智能管道内壁行走机器人 | |
Dertien et al. | Development of an inspection robot for small diameter gas distribution mains | |
CN106314583A (zh) | 关节式爬杆检测机器人 | |
CN108980511A (zh) | 一种新型管道机器人 | |
CN107289230B (zh) | 一种用于电站锅炉集箱检测及清理的管道机器人 | |
CN203820324U (zh) | 管类螺纹检验量规的悬吊装置 | |
CN105485471A (zh) | 蠕虫式管道爬行机器人 | |
US20240052963A1 (en) | Apparatus for Propulsion and Operations Inside a Cylindrical Body | |
CN206861147U (zh) | 一种差速式自适应管道机器人 | |
CN204005027U (zh) | 基于并联机构的管道机器人 | |
CN105465550B (zh) | 一种管道气体检测装置 | |
CN109357104A (zh) | 一种管道检测机器人 | |
CN105508803A (zh) | 一种水管检测装置 | |
Elankavi et al. | Kinematic modeling and analysis of wheeled in-pipe inspection mobile robot | |
CN108818567B (zh) | 一种智能救援机器人及其控制方法 | |
CN206647686U (zh) | 一种管道内窥检测机器人 | |
Roth et al. | Inspection-and repair robots for waste water pipes a challenge to sensorics and locomotion | |
CN109292719A (zh) | 电动桁架鹤管 | |
CN111702738B (zh) | 一种气化设备内部的检修机器人 | |
KR102437592B1 (ko) | 레이저 스캐너를 갖는 배관 검사 로봇 및 이를 이용한 배관 검사 방법 | |
CN108533886A (zh) | 一种石油管道用检修设备 | |
CN107606384A (zh) | 一种针对小管径供水管道的模块化作业机械平台 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |