CN109782171B - 一种用于发电机膛内检测的防卡死牵引装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电机检测领域，公开了一种用于发电机膛内检测的防卡死牵引装置，其包括检测机器人(1)，安装座(2)上安装有牵引装置(4)，牵引装置(4)有两组，每组牵引装置(4)均包括牵引马达(41)、牵引轮(42)和牵引绳(43)，当检测机器人(1)在发电机转子和定子间隙中发生卡死状态时，两个牵引马达(41)交替控制两个牵引绳(43)对检测机器人(1)的左右两侧进行拉扯并控制检测机器人(1)脱离卡死状态。本发明本申请实现自动化操作，彻底消除拖拽线缆造成的不良影响，脉冲式主动姿态调整方法通过辅助牵引绳对膛内机器人施加可控牵引力，通过弹性形变的叠加释放引起卡死的弹性应力，最终排除腔内机器人卡死故障。

Description

一种用于发电机膛内检测的防卡死牵引装置

技术领域

本发明涉及发电机检测领域，尤其涉及了一种用于发电机膛内检测的防卡死牵引装置。

背景技术

人工智能必将与重大的社会变革同步，为传统行业带来产业升级的活力，这其中当然包括电力行业。我国电力行业积极拓展智能机器人技术应用，促进电力设备检修、检测技术进步。国家电网下属各供电公司针对变电站、输电线路巡线工作已成立智能机器人和无人机班组，利用机器人巡检代替传统的人工巡检。以山东电网为例，应用变电站巡检机器人后，巡检频度提升3倍，人工巡视工作量下降31.4％，节约人力成本1.7亿元。部分单位采用绝缘检测子机器人和绝缘子清扫机器人来代替传统人工检测和清扫工作，不仅显著的提高了工作效率，同时也降低了安全事故发生的可能性。电力机器人作为服务电力***的特种机器人，必将不断增加国家电网的智能化程度，应用于各种特殊场合。

发电机组作为电力***的重要组成部分，需要高效稳定运行，以保证向电力***不间断地提供电力能源。但是，目前国内发电机故障时有发生，检修中发现发电机膛内松动、过热、绝缘磨损、放电等安全隐患相对较多，容易发生恶性故障。此外，部分发电机运行中暴露出家族性缺陷，同批次或同型号需临时安排膛内检查。因此，国内各发电企业将定期、或不定期发电机检修作为防范发电机事故的重要措施，保障机组安全可靠运行。目前，我国的发电机检测方式是抽出转子进行人工检测，这种传统检修模式存在检修周期长、检测效率低、工作强度大、费用高等缺点，并且有一定的设备拆装风险。近年来，欧美等发达国家研发出一种不需要抽出转子的发电机智能膛内机器人检测***，用于替代之前的人工检测方式，并获得较好的应用效果。由于国内在此方面研究投入不足，国外公司对我国进行技术封锁，不出售检测装置，仅提供检测服务，以收取高昂的服务费用。因此，本申请针对国内大型发电机检测任务重、机组型号繁多、工况复杂等现状，希望研发一种具备较强适用性的用于发电机膛内检测的智能电力机器人装备，填补国内技术空白，实现大型发电机不抽转子膛内检测，合理延长发电机抽转子检查周期，为集团发电企业提供便利的发电机内部检查评估服务，及早发现并消除设备隐患，防止恶性事故的发生。该发电机膛内智能机器人检测装置的成熟应用有助于提高工作效率，有效缩短检修时间，降低检修成本，提升发电企业的经济效益。

在实际操作中，未抽转子时，发电机内部转子和定子之间的间隙仅5cm，膛内机器人厚约3cm，所以机器人的可活动空间极小，容易发生膛内卡死状况。此外，机器人的随行线缆包含供电线及各类控制线，随着机器人在内腔运行的深入，拖拽线缆对机器人运行造成的不利影响将不断增大。目前，现有产品均采用人工方式递、送膛内机器人随行线缆，降低拖动线缆对机器人运行的不良影响。当发生机器人膛内卡死故障时，现有产品同样寄希望于通过人工方式拉、拽随行线缆的方式排除故障。这类做法存在极大的弊端：1)工人的作业空间狭小，尤其是下半圆发电机齿槽检测时，工人难以有效的递、送随行线缆，此外人为操作难以保证递送线缆和机器人运行的同步，因此线缆上产生的应力会影响膛内机器人运行，从而增大机器人卡死故障的发生几率；2)发生卡死故障时，人工拉、拽线缆既易损坏检测机器人又易造成发电机内腔损伤，工人的错误操作也会带来“越拉越死”的风险，最终引起严重的生产事故。

发明内容

本发明针对现有技术中无法自动解除卡死状态的缺点，提供了一种用于发电机膛内检测的防卡死牵引装置。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种用于发电机膛内检测的防卡死牵引装置，包括用于进行发电机膛内检测的检测机器人，还包括随行线缆，随行线缆与探入发电机转子和定子间隙中的检测机器人连接，还包括安装在发电机转子端部上的安装座，随行线缆穿过安装座并与检测机器人连接，安装座上安装有牵引装置，牵引装置有两组，两组牵引装置对称安装在安装座的左右两侧，每组牵引装置均包括牵引马达、牵引轮和牵引绳，牵引轮与牵引马达连接并由牵引马达带动旋转，牵引绳的内端固装在牵引轮上，两组牵引装置中的牵引绳外端分别固定在检测机器人的左右两侧，两组牵引装置中的牵引绳由牵引轮带动并分别对检测机器人的左右两端进行拉扯，检测机器人与牵引绳连接的左右两侧分别定义为牵引左端和牵引右端，两个牵引轮之间的距离小于牵引左端和牵引右端之间的距离，当检测机器人在发电机转子和定子间隙中发生卡死状态时，两个牵引马达交替控制两个牵引绳对检测机器人的牵引左端和牵引右端进行拉扯并控制检测机器人脱离卡死状态。

作为优选，两根牵引绳关于检测机器人中轴线对称设置，两根之间牵引绳的夹角为30°。

作为优选，安装座内安装有驱动电机和由驱动电机带动转动的驱动轮，还包括驱动轴，驱动轴上安装有与驱动轮配合的传动轮，驱动轴上还固装有蜗杆，安装座上安装有动力轮，动力轮有多个，动力轮与蜗杆配合并由蜗杆带动转动，动力轮与随行线缆接触并带动随行线缆的移动。

作为优选，安装座上还安装有调节轮，动力轮有三个，调节轮有三个且与动力轮一一对应，随行线缆夹紧在动力轮和调节轮之间，还包括安装在安装座上的位置调节旋钮。

作为优选，安装座内还安装有导线支架，导线支架至少有一个，导线支架上设有导线孔，不同导线支架上的导线孔沿直线设置，随行线缆与导线孔配合并穿过导线孔设置；还包括导线嘴，导线嘴安装在安装座的外端并将随行线缆引入安装座内，导线嘴为喇叭形，导线嘴的一端安装在安装座上，导线嘴的另一端为喇叭口并向外设置。

作为优选，还包括控制器，控制器与牵引马达连接并控制牵引马达的转动。

作为优选，还包括安装在发动机转子上的束缚链，安装座固装在束缚链上并和束缚链共同形成一个环形卡圈，束缚链包括相互连接的束缚链片和调节支架，安装座和调节支架之间通过束缚链片铰接。

作为优选，调节支架包括依次铰接在一起的第一支架、连接架和第二支架，第一支架与连接架连接的一端以及第二支架与连接架连接的一端均定义为约束端，第一支架的另一端和第二支架的另一端均定义为自由端，第一支架和第二支架的自由端上分别安装有第一轴和第二轴，第一支架和第二支架分别通过第一轴和第二轴与束缚链片铰接，还包括具有伸缩功能的调节板，调节板的两端分别与第一轴和第二轴铰接，调节板通过伸缩控制调节支架的宽度。

作为优选，调节板包括左护板、右护板以及连接左护板和右护板的连接片，连接片上设有U型槽，左护板和/或右护板安装有螺钉，通过螺钉在U型槽内滑动并锁定来控制调节板的伸缩长度。

作为优选，安装座上安装有向发电机膛内延伸的导轨，检测机器人沿导轨向发电机膛内移动。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：本申请通过控制器自动完成腔内机器人随行线缆的同步递、送，消除拖拽线缆对机器人运行的不良影响；当发生腔内卡死故障时，通过脉冲式主动姿态调整控制策略排除故障，降低检测风险。本申请实现自动化操作，消除人为因数的影响，能更加准确的实现线缆递送和机器人运行之前的同步控制，彻底消除拖拽线缆造成的不良影响，脉冲式主动姿态调整方法通过辅助牵引绳对膛内机器人施加可控牵引力，通过弹性形变的叠加释放引起卡死的弹性应力，最终排除腔内机器人卡死故障。该方法施加的脉冲牵引力实时可控，能大幅增加排除卡死故障的几率，并从根本上消除了“越拉越死”的风险。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的的俯视图。

图3是图1的安装座的结构示意图。

图4是图1的束缚链的结构示意图。

附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1—检测机器人、2—安装座、3—随行线缆、4—牵引装置、5—控制器、6—束缚链、11—牵引左端、12—牵引右端、21—驱动电机、22—驱动轮、23—驱动轴、24—传动轮、25—蜗杆、26—动力轮、27—调节轮、28—导线嘴、29—导线支架、291—导线孔、41—牵引马达、42—牵引轮、43—牵引绳、61—束缚链片、62—调节支架、621—第一支架、6211—第一轴、622—第二支架、6221—第二轴、623—连接架、624—调节板、63—滚轮。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

一种用于发电机膛内检测的防卡死牵引装置，如图所示，包括用于进行发电机膛内检测的检测机器人1，还包括随行线缆3，随行线缆3与探入发电机转子和定子间隙中的检测机器人1连接，还包括安装在发电机转子端部上的安装座2，随行线缆3穿过安装座2并与检测机器人1连接，安装座2上安装有牵引装置4，牵引装置4有两组，两组牵引装置4对称安装在安装座2的左右两侧，每组牵引装置4均包括牵引马达41、牵引轮42和牵引绳43，牵引轮42与牵引马达41连接并由牵引马达41带动旋转，牵引绳43的内端固装在牵引轮42上，两组牵引装置4中的牵引绳43外端分别固定在检测机器人1的左右两侧，两组牵引装置4中的牵引绳43由牵引轮42带动并分别对检测机器人1的左右两端进行拉扯，检测机器人1与牵引绳43连接的左右两侧分别定义为牵引左端11和牵引右端12，两个牵引轮42之间的距离小于牵引左端11和牵引右端2之间的距离，当检测机器人1在发电机转子和定子间隙中发生卡死状态时，两个牵引马达41交替控制两根牵引绳43对检测机器人1的牵引左端11和牵引右端12进行拉扯并控制检测机器人1脱离卡死状态。

两根牵引绳43关于检测机器人1中轴线对称设置，两根之间牵引绳43的夹角为30°。

安装座2内安装有驱动电机21和由驱动电机21带动转动的驱动轮22，还包括驱动轴23，驱动轴23上安装有与驱动轮22配合的传动轮24，驱动轴23上还固装有蜗杆25，安装座2上安装有动力轮26，动力轮26有多个，动力轮26与蜗杆25配合并由蜗杆25带动转动，动力轮26与随行线缆3接触并带动随行线缆3的移动。

安装座2上还安装有调节轮27，动力轮26有三个，调节轮27有三个且与动力轮26一一对应，随行线缆3夹紧在动力轮26和调节轮27之间，还包括安装在安装座2上的位置调节旋钮，调节轮27通过基座安装在安装座2上，位置调节旋钮与基座连接并控制基座的位置，顺时针旋转位置调节旋钮时，基座将带动调节轮和动力轮向夹紧随行线缆的方向移动；逆时针旋转位置调节旋钮，安装座将向松开随行线缆(两侧)的方向移动。

安装座2内还安装有导线支架29，导线支架29有三个，导线支架29上设有导线孔291，不同导线支架29上的导线孔291沿直线设置，随行线缆3与导线孔291配合并穿过导线孔291设置，安装座2靠近发电机膛内的一端为内端，另一端为外端，导线支架29分布在安装座2内部的内外两端以及中部；还包括导线嘴28，导线嘴28安装在安装座2的外端并将随行线缆3引入安装座2内，导线嘴28为喇叭形，导线嘴28的一端安装在安装座2上，导线嘴28的另一端为喇叭口并向外设置，导线嘴28与位于安装座2内侧的导线支架29连接。

还包括控制器5，控制器5与牵引马达41连接并控制牵引马达41的转动。控制器5根据检测机器人1是否在电机膛内发生卡死状态，控制牵引马达41的转动。

在正常运行时，牵引马达41处于力矩控制模式，所提供的力矩将实现：检测机器人1前进时，使辅助牵引线具备一定张力；检测机器人1后退时，将辅助牵引线43收纳至储线轮42中。在卡死状态下，控制器5控制两个辅助牵引马达41交替输出持续时间、力矩大小均可控的脉冲式牵引力，排除检测机器人1腔内卡死故障。

控制器5通过控制接口连接防卡死牵引装置，控制各类马达和指示灯。指示灯将反映装置的当前工作状态。控制器5可获取检测机器人1的位置信息，通过信号处理完成随行线缆3和检测机器人1的同步控制。

在发电机内腔运行时，检测机器人1吸附在内壁上，通过护板和小轮保证前进方向。当护板、小轮轮和定子齿槽之前间隙合理时，检测机器人1能顺利进出发动机内腔；当间隙发生变化、小于极限值时，检测机器人1会存在“卡死”在齿槽内的风险。根据材料力学，在刚发生机械“卡死”时，两个物体接触部位发生的一定是弹性形变，弹性应力是造成机械卡死的原因。

排除“卡死”故障的主要方法是操作检测机器人1停止运行，通过牵引力消除已产生的弹性应力，使机械部件的形变恢复，并调整间隙到达正常范围。但是，如果通过人力拉扯牵引绳，极有可能产生不当的牵引力，加剧机械结构的弹性形变，使弹性应力不断积累，增加排除故障的难度。

因此，提出了一种脉冲式主动姿态调整方法。当发生“卡死”故障时，迅速停止检测机器人1，两根固定在检测机器人1左右两侧的辅助牵引绳43，以一个持续时间、力矩大小均可控制的径向力矩N交替拉动辅助牵引绳43，左右两根牵引绳43分别定义为牵引绳A和牵引绳B，不断产生新的方向相反的弹性形变A’和B’。由于牵引操作的持续时间较短，材料的应变速率可视为恒定，保证A、B牵引绳43施加在检测机器人1上的力矩相等，并合理控制此力矩的大小和持续时间，材料的硬化现象将会导致和原形变方向同向的弹性形变A’小于和原形变方向反向的弹性形变B’。最终，通过在A，B辅助牵43引绳上持续交替施加径向力矩N，新产生的弹性形变和造成堵转的弹性形变不断叠加，引起“卡死”的弹性应力将被释放，“卡死”故障最终被排除。根据控制理论，径向力矩N需满足以下条件：1)为了保证弹性形变A’和B’的对称性，每次施加的径向力矩N的时间必须相等；2)为了更好的完成形变叠加，交替施加于A、B牵引线43的间隔时间需要较短(ms级)；3)径向力矩N的大小不能超过材料的弹性极限；4)径向力矩N以脉冲方式施加(持续时间短)，这种方式有利于排除“卡死”故障，并能防止施加力矩时间过长造成的“卡死”加剧情况。在后续的工作中，探索使用材料的特性，施加力矩N的大小、持续时间和间隔时间的整定原则，设计相应的牵引装置，增大***排除检测机器人1腔内“卡死”故障的几率。

还包括安装在发动机转子上的束缚链6，安装座2固装在束缚链6上并和束缚链6共同形成一个环形卡圈，束缚链6包括相互连接的束缚链片61和调节支架62，束缚链片61有三个，调节支架62有两个，安装座2和调节支架62之间通过束缚链片61铰接。

调节支架62包括依次铰接在一起的第一支架621、连接架623和第二支架622，第一支架621与连接架623连接的一端以及第二支架622与连接架623连接的一端均定义为约束端，第一支架621的另一端和第二支架622的另一端均定义为自由端，第一支架621和第二支架622的自由端上分别安装有第一轴6211和第二轴6221，第一支架621和第二支架622分别通过第一轴6211和第二轴621与束缚链片61铰接，还包括具有伸缩功能的调节板624，调节板624的两端分别与第一轴6211和第二轴6221铰接，第一支架621、连接架623和第二支架622形成一个弧形片，调节板624通过伸缩控制调节支架62的宽度，即第一支架621、连接架623和第二支架622形成的弧形片包裹在发电机转子上的弧面。调节支架62的主要作用是调整发电机转子上的束缚力和防止安装座2在旋转运动时发生偏移。当改变束缚力调整部件时，调整支架62将会***或下降，以保证结构稳定性。束缚链6，固定于转子护环外缘，防止安装座2移动时发生偏移，影响导轨和定子内腔面的距离。

安装座2、束缚链片61和调节支架62之间的铰接轴上安装有滚轮63，防止安装座2运行时划伤转子护环。

调节板624包括左护板、右护板以及连接左护板和右护板的连接片，连接片上设有U型槽，左护板和/或右护板安装有螺钉，通过螺钉在U型槽内滑动并锁定来控制调节板624的伸缩长度。螺钉配合有螺母，当螺钉滑动到合适位置时，通过螺母将左护板和右护板进行锁定。

安装座2上安装有向发电机膛内延伸的导轨，检测机器人1沿导轨向发电机膛内移动。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种用于发电机膛内检测的防卡死牵引装置，包括用于进行发电机膛内检测的检测机器人(1)，其特征在于：还包括随行线缆(3)，随行线缆(3)与探入发电机转子和定子间隙中的检测机器人(1)连接，还包括安装在发电机转子端部上的安装座(2)，随行线缆(3)穿过安装座(2)并与检测机器人(1)连接，安装座(2)上安装有牵引装置(4)，牵引装置(4)有两组，两组牵引装置(4)对称安装在安装座(2)的左右两侧，每组牵引装置(4)均包括牵引马达(41)、牵引轮(42)和牵引绳(43)，牵引轮(42)与牵引马达(41)连接并由牵引马达(41)带动旋转，牵引绳(43)的内端固装在牵引轮(42)上，两组牵引装置(4)中的牵引绳(43)外端分别固定在检测机器人(1)的左右两侧，两组牵引装置(4)中的牵引绳(43)由牵引轮(42)带动并分别对检测机器人(1)的左右两端进行拉扯，检测机器人(1)与牵引绳(43)连接的左右两侧分别定义为牵引左端(11)和牵引右端(12)，两个牵引轮(42)之间的距离小于牵引左端(11)和牵引右端(12)之间的距离，当检测机器人(1)在发电机转子和定子间隙中发生卡死状态时，两个牵引马达(41)交替控制两个牵引绳(43)对检测机器人(1)的牵引左端(11)和牵引右端(12)进行拉扯并控制检测机器人(1)脱离卡死状态。

2.根据权利要求1所述的一种用于发电机膛内检测的防卡死牵引装置，其特征在于：两根牵引绳(43)关于检测机器人(1)中轴线对称设置，两根之间牵引绳(43)的夹角为30°。

3.根据权利要求1所述的一种用于发电机膛内检测的防卡死牵引装置，其特征在于：安装座(2)内安装有驱动电机(21)和由驱动电机(21)带动转动的驱动轮(22)，还包括驱动轴(23)，驱动轴(23)上安装有与驱动轮(22)配合的传动轮(24)，驱动轴(23)上还固装有蜗杆(25)，安装座(2)上安装有动力轮(26)，动力轮(26)有多个，动力轮(26)与蜗杆(25)配合并由蜗杆(25)带动转动，动力轮(26)与随行线缆(3)接触并带动随行线缆(3)的移动。

4.根据权利要求3所述的一种用于发电机膛内检测的防卡死牵引装置，其特征在于：安装座(2)上还安装有调节轮(27)，动力轮(26)有三个，调节轮(27)有三个且与动力轮(26)一一对应，随行线缆(3)夹紧在动力轮(26)和调节轮(27)之间。

5.根据权利要求1所述的一种用于发电机膛内检测的防卡死牵引装置，其特征在于：安装座(2)内还安装有导线支架(29)，导线支架(29)至少有一个，导线支架(29)上设有导线孔(291)，不同导线支架(29)上的导线孔(291)沿直线设置，随行线缆(3)与导线孔(291)配合并穿过导线孔(291)设置；还包括导线嘴(28)，导线嘴(28)安装在安装座(2)的外端并将随行线缆(3)引入安装座(2)内，导线嘴(28)为喇叭形，导线嘴(28)的一端安装在安装座(2)上，导线嘴(28)的另一端为喇叭口并向外设置。

6.根据权利要求1所述的一种用于发电机膛内检测的防卡死牵引装置，其特征在于：还包括控制器(5)，控制器(5)与牵引马达(41)连接并控制牵引马达(41)的转动。

7.根据权利要求1所述的一种用于发电机膛内检测的防卡死牵引装置，其特征在于：还包括安装在发动机转子上的束缚链(6)，安装座(2)固装在束缚链(6)上并和束缚链(6)共同形成一个环形卡圈，束缚链(6)包括相互连接的束缚链片(61)和调节支架(62)，安装座(2)和调节支架(62)之间通过束缚链片(61)铰接。

8.根据权利要求7所述的一种用于发电机膛内检测的防卡死牵引装置，其特征在于：调节支架(62)包括依次铰接在一起的第一支架(621)、连接架(623)和第二支架(622)，第一支架(621)与连接架(623)连接的一端以及第二支架(622)与连接架(623)连接的一端均定义为约束端，第一支架(621)的另一端和第二支架(622)的另一端均定义为自由端，第一支架(621)和第二支架(622)的自由端上分别安装有第一轴(6211)和第二轴(6221)，第一支架(621)和第二支架(622)分别通过第一轴(6211)和第二轴(621)与束缚链片(61)铰接，还包括具有伸缩功能的调节板(624)，调节板(624)的两端分别与第一轴(6211)和第二轴(6221)铰接，调节板(624)通过伸缩控制调节支架(62)的宽度。

9.根据权利要求8所述的一种用于发电机膛内检测的防卡死牵引装置，其特征在于：调节板(624)包括左护板、右护板以及连接左护板和右护板的连接片，连接片上设有U型槽，左护板和/或右护板安装有螺钉，通过螺钉在U型槽内滑动并锁定来控制调节板(624)的伸缩长度。

10.根据权利要求1所述的一种用于发电机膛内检测的防卡死牵引装置，其特征在于：安装座(2)上安装有向发电机膛内延伸的导轨，检测机器人(1)沿导轨向发电机膛内移动。

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