CN214189851U - 一种基于爬壁机器人的水冷壁智能模块化检修平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于爬壁机器人的水冷壁智能模块化检修平台，包括磁吸式履带式爬壁机器人，履带式爬壁机器人上设置有三轴移动平台，三轴移动平台上可设置有，高压水清洗模块，高压水清洗模块主要用于对水冷壁表面进行高压水清洗，以去除部分结焦块；或，无损检测模块，无损检测模块采用双探头电磁超声技术用于对水冷壁厚度进行远程可视化自动检测，实现对两根水冷壁管道壁厚的检测；或，自动打磨模块，自动打磨模块主要用于对需要焊接修复的水冷壁表面进行远程可视化自动打磨；或，自动焊接模块，自动焊接模块用于对需要焊接修复的水冷壁表面进行远程可视化自动堆焊修复。提供了一整套基于爬壁机器人的水冷壁智能模块化检修解决方案。

Description

一种基于爬壁机器人的水冷壁智能模块化检修平台

技术领域

本实用新型涉及火力发电技术领域，具体涉及火力发电站内的水冷壁智能模块化检修平台。

背景技术

在火电站领域，锅炉一般采用膜式水冷壁结构(高度方向共4个面，单面高度超过50米，单面宽度超过30米，由水冷壁管道和鳍片焊接而成)，利用煤粉的燃烧加热水冷壁中的水，通过产生的高温高压蒸汽推动汽轮机转动，进而推动发电机产生电能。在机组运行过程中，水冷壁表面受到高温烟气腐蚀、表面结垢(结渣)等影响，导致水冷壁厚度减薄或表面产生裂纹，严重时发生爆管，致使机组非正常停机，严重影响机组安全运行。对水冷壁的检修主要包括去除表面结焦块、无损检测、换管、打磨和焊接修复等工作流程。

水冷壁管道的无损检测，一般采用手工超声测厚法、手工电磁超声法或者射线探伤法，需要在锅炉内部搭建脚手架平台或吊篮，由于水冷壁管道众多，单纯采用人工方式不可能实现全部检查，只能针对高风险区域进行局部检查。随着爬壁机器人技术的发展，基于爬壁机器人的可远程操控的测厚装备在水冷壁检测方面得到了应用。

如果发现水冷壁管道减薄严重或者表面出现裂纹，一般采用手工焊接修复方式，对受损区域进行局部切管，以避免机组运行过程中发生爆管。不仅耗费大量的人力、物力，而且换管焊接难度大、进度缓慢。

现有技术在水冷壁检修当中有如下缺点：

(1)火电站膜式水冷壁的检测和维修工作复杂，虽然基于爬壁机器人的可远程操控的测厚设备在水冷壁检测方面得到了局部应用；但是，目前，并未有一整套基于爬壁机器人的水冷壁智能模块化检修解决方案，真正实现对水冷壁进行远程可视化的全流程检测和维修；

(2)水冷壁的检修仍需要搭建脚手架平台或吊篮，工作量大，检修时间长；而且高空检修平台及脚手架风险高，一旦发生高空坠落将给当事人与公司造成严重后果；

(3)水冷壁表面的结焦块的清除一般采用搭建脚手架平台或吊篮的方式，通过人工锤击水冷壁表面来实现，工作量大，而且只能实现局部清除，降低了机组的换热效率；

(4)水冷壁厚度和表面状况检测仍以人工抽检为主，同时水冷壁检测机器人工作效率低，每次行走只能实现对单根管子的厚度测量，无法实现对水冷壁进行全面或高效无损检测，难以***性的对缺陷进行排查，存在漏检风险，增大了爆管发生的可能性，严重影响机组安全运行；

(5)水冷壁焊接修复以手工局部换管方式，首先进行切管，然后采用手工焊的方式完成新管与旧管的焊接；不仅耗费大量的人力、物力，而且换管焊接难度大、进度缓慢。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一整套基于爬壁机器人的水冷壁智能模块化检修解决方案，真正实现对水冷壁全流程、远程可视化智能检测和维修，包括水冷壁自动高压水清洗去除结焦块、基于电磁超声技术的水冷壁厚度检测、基于视觉捕捉技术的水冷壁表面状况检测、水冷壁受损部位自动打磨和自动焊接修。实用新型解决了传统水冷壁检修中搭设脚手架或吊篮进行手工检测和维修的问题，缩短了工期、降低了成本，同时能够实现对水冷壁的***性检查和针对性的焊接修复，提升了机组的安全系数；解决了目前基于爬壁机器人的测厚装备工作效率低、功能单一问题，真正做到水冷壁全流程的检修。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于爬壁机器人的水冷壁智能模块化检修平台，其特征在于：

包括磁吸式履带式爬壁机器人(100)，所述磁吸式履带式爬壁机器人(100)上设置有三轴移动平台(1)，所述三轴移动平台(1)上可设置有，

高压水清洗模块(2)，所述高压水清洗模块主要用于对水冷壁表面进行高压水清洗，以去除部分结焦块；

或，

无损检测模块(3)，所述无损检测模块(3)采用双探头电磁超声技术用于对水冷壁厚度进行远程可视化自动检测，实现对两根水冷壁管道壁厚的检测；

或，

自动打磨模块(4)，所述自动打磨模块(4)主要用于对需要焊接修复的水冷壁表面进行远程可视化自动打磨；

或，

自动焊接模块(5)，所述自动焊接模块(5)用于对需要焊接修复的水冷壁表面进行远程可视化自动堆焊修复。

进一步的，所述三轴移动平台(1)设置有三维方向的驱动机构，所述驱动机构可以实现上下、横向和纵向移动。

进一步的，所述三轴移动平台(1)包括水平设置的支架(11)，所述支架(11)前端水平安装有横向电机(12)，所述横向电机(12)上传动连接有横向移动梁(13)，所述横向电机(12)和横向移动梁(13)实现三轴移动平台的横向移动，所述横向移动梁(13)表面可滑动的安装有纵向移动梁(15)，所述纵向移动梁(15)尾部电性连接有纵向电机(14)，所述纵向电机(14)和纵向移动梁(15)实现三轴移动平台的纵向移动，所述纵向移动梁(15) 前端可滑动的连接有上下移动梁(17)，所述上下移动梁(17)顶部电性连接有上下电机(16)，所述上下电机(16)和上下移动梁(17)实现三轴移动平台的上下移动。

进一步的，所述支架(11)整体通过固定螺栓(18)固定在磁吸式履带式爬壁机器人(100) 本体上。借由上述方案，本实用新型至少具有以下优点：

进一步的，还包括控制***，所述控制***用于控制所述三轴移动平台(1)中横向电机 (12)、纵向电机(14)、上下电机(16)的运行。

1、提供了一整套基于爬壁机器人的水冷壁智能模块化检修解决方案，真正实现对水冷壁全流程、远程可视化智能检测和维修；

2、一机多用，控制***和操作逻辑一致，根据实际工作需要，爬壁机器人只需搭载不同功能模块；不仅提高了设备利用率，避免了多种专用机器人的采购和操作，而且降低了设备操作难度、增加了对设备的使用意愿；

3、远程可视化高压水清洗可以实现对水冷壁表面大面积结焦块的清除，提高了机组的热转化效率；避免了搭设脚手架或吊篮，结焦块的高压水清洗成本低、风险低、工期短。

4、远程可视化实现对水冷壁壁厚和表面缺陷状况的***性无损检查，可全面了解水冷壁的运行状况，降低爆管发生的概率；避免了搭设脚手架或吊篮，无损检查成本低、风险低、工期短。

5、远程可视化实现受损水冷壁管道表面的自动打磨工作；避免了搭设脚手架或吊篮，打磨成本低、风险低、工期短；

6、远程可视化实现受损水冷壁自动堆焊修复，不需要局部切管更换，避免了对接焊所需的焊前预热和焊后热处理；同时，避免了搭设脚手架或吊篮，焊接修复成本低、风险低、工期短。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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实用新型的某个实施例，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是本实用新型的连接结构示意图；

图2是本实用新型连接高压水清洗模块的结构示意图；

图3是本实用新型连接无损检测模块的结构示意图；

图4是本实用新型连接自动打磨模块的结构示意图；

图5是本实用新型连接自动焊接模块的结构示意图；

图6是本实用新型三轴移动平台的结构示意图；

图中：

100-磁吸式履带式爬壁机器人；

1-三轴移动平台；11、支架；12、横向电机；13、横向移动梁；14、纵向电机；15、纵向移动梁；16、上下电机；17、上下移动梁；18、固定螺栓；

2-高压水清洗模块；3-无损检测模块；4-自动打磨模块；5-自动焊接模块；

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参见图1-图6，本实用新型一较佳实施例所述的一种基于爬壁机器人的水冷壁智能模块化检修平台，其特征在于：

包括磁吸式履带式爬壁机器人100，所述磁吸式履带式爬壁机器人100上设置有三轴移动平台1，所述三轴移动平台1上可设置有，

高压水清洗模块2，所述高压水清洗模块主要用于对水冷壁表面进行高压水清洗，以去除部分结焦块；

具体工作原理为：

根据工作需要，对水冷壁高压水清洗模块进行组装，通过三轴移动平台整体安装于爬壁机器人上。对爬壁机器人和水冷壁高压水清洗模块进行功能测试，检查其状况，保证能够正常运行。调节三轴移动平台至最高高度，以防爬壁机器人行走时高压水枪与水冷壁发生碰撞。

转运设备至水冷壁人孔，将爬壁机器人和高压水清洗模块,分别搬运到炉膛内部，组装完毕后，将机器人吸附到水冷壁上面，并挂载安全绳，防止非正常设备坠落。通过观察爬壁机器人自带环境摄像头和调节遥控器控制爬壁机器人行走至需要高压水清洗的部位。

通过遥控器，启动远程可视化水冷壁表面高压水清洗作业。工作完成后，爬壁机器人返回。

或，无损检测模块3，所述无损检测模块3采用双探头电磁超声技术用于对水冷壁厚度进行远程可视化自动检测，实现对两根水冷壁管道壁厚的检测；

具体工作原理为：根据工作需要，根据工作需要，对水冷壁无损检测各模块进行组装，通过三轴移动平台整体安装于爬壁机器人上。对爬壁机器人和水冷壁无损检测模块进行功能测试，检查其状况，保证能够正常运行。调节三轴移动平台至最高高度，以防爬壁机器人行走时测厚探头等与水冷壁发生碰撞。

转运设备至水冷壁人孔，将爬壁机器人和无损检测模块,分别搬运到炉膛内部，组装完毕后，将机器人吸附到水冷壁上面，并挂载安全绳，防止非正常设备坠落。通过观察爬壁机器人自带环境摄像头和调节遥控器控制爬壁机器人行走至需要无损检测的部位。

通过遥控器，启动远程可视化水冷壁无损检测作业。在整个检测过程中，实时采集管道壁厚数据和捕捉管道表面状况，以及对应的管道位置；同时，***中设置阈值，对壁厚减薄或表面有缺陷部位进行位置记录和打标记操作。工作完成后，爬壁机器人返回。

或，自动打磨模块4，所述自动打磨模块4主要用于对需要焊接修复的水冷壁表面进行远程可视化自动打磨；

具体工作原理为：根据工作需要，对水冷壁自动打磨各模块进行组装，通过三轴移动平台整体安装于爬壁机器人上。对爬壁机器人和水冷壁自动打磨模块进行功能测试，检查其状况，保证能够正常运行。调节三轴移动平台至最高高度，以防爬壁机器人行走时打磨头等与水冷壁发生碰撞。

转运设备至水冷壁人孔，将爬壁机器人和自动打磨模块,分别搬运到炉膛内部，组装完毕后，将机器人吸附到水冷壁上面，并挂载安全绳，防止非正常设备坠落。通过观察爬壁机器人自带环境摄像头和调节遥控器控制爬壁机器人行走至需要自动打磨的部位。

通过遥控器，启动远程可视化自动打磨作业。工作完成后，爬壁机器人返回。

或，自动焊接模块5，所述自动焊接模块5用于对需要焊接修复的水冷壁表面进行远程可视化自动堆焊修复。

根据工作需要，对水冷壁自动打磨各模块进行组装，通过三轴移动平台整体安装于爬壁机器人上。对爬壁机器人和水冷壁自动打磨模块进行功能测试，检查其状况，保证能够正常运行。调节三轴移动平台至最高高度，以防爬壁机器人行走时打磨头等与水冷壁发生碰撞。

转运设备至水冷壁人孔，将爬壁机器人和自动打磨模块,分别搬运到炉膛内部，组装完毕后，将机器人吸附到水冷壁上面，并挂载安全绳，防止非正常设备坠落。通过观察爬壁机器人自带环境摄像头和调节遥控器控制爬壁机器人行走至需要自动打磨的部位。

通过遥控器，启动远程可视化自动打磨作业。工作完成后，爬壁机器人返回。

-所述三轴移动平台1设置有三维方向的驱动机构，所述驱动机构可以实现上下、横向和纵向移动。

-所述三轴移动平台1包括水平设置的支架11，所述支架11前端水平安装有横向电机12，所述横向电机12上传动连接有横向移动梁13，所述横向电机12和横向移动梁13实现三轴移动平台的横向移动，所述横向移动梁13表面可滑动的安装有纵向移动梁15，所述纵向移动梁15尾部电性连接有纵向电机14，所述纵向电机14和纵向移动梁15实现三轴移动平台的纵向移动，所述纵向移动梁15前端可滑动的连接有上下移动梁17，所述上下移动梁17顶部电性连接有上下电机16，所述上下电机16和上下移动梁17实现三轴移动平台的上下移动。

-所述支架11整体通过固定螺栓18固定在磁吸式履带式爬壁机器人100本体上。

-还包括控制***，所述控制***用于控制所述三轴移动平台1中横向电机12、纵向电机 14、上下电机16的运行

本实用新型的工作原理如下：

高压水清洗模块与三轴移动平台组装，然后搭载于爬壁机器人上，在水冷壁表面行走，对水冷壁表面进行高压水清洗，以去除部分结焦块，清洗工作结束后，爬壁机器人返回。

无损检测模块与三轴移动平台组装，然后搭载于爬壁机器人上，在水冷壁表面行走，对水冷壁厚度和表面状况进行检测，并对受损部位进行打标记和位置记录，对水冷壁实现全面检查后，爬壁机器人返回。

如果发现水冷壁管道减薄严重或者表面出现裂纹，水冷壁自动打磨模块与三轴移动平台组装，然后搭载于爬壁机器人，到达指定位置，对受损区域进行远程可视化自动打磨，去除氧化皮、结焦块或浮锈等，露出金属光泽满足焊接条件，自动打磨完成后，爬壁机器人返回。然后，水冷壁自动焊接模块与三轴移动平台组装，然后搭载于爬壁机器人，到达指定位置，对受损区域进行远程可视化自动GTAW堆焊修复。

本实用新型与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、提供了一整套基于爬壁机器人的水冷壁智能模块化检修解决方案，真正实现对水冷壁全流程、远程可视化智能检测和维修；

2、一机多用，控制***和操作逻辑一致，根据实际工作需要，爬壁机器人只需搭载不同功能模块；不仅提高了设备利用率，避免了多种专用机器人的采购和操作，而且降低了设备操作难度、增加了对设备的使用意愿；

3、远程可视化高压水清洗可以实现对水冷壁表面大面积结焦块的清除，提高了机组的热转化效率；避免了搭设脚手架或吊篮，结焦块的高压水清洗成本低、风险低、工期短。

4、远程可视化实现对水冷壁壁厚和表面缺陷状况的***性无损检查，可全面了解水冷壁的运行状况，降低爆管发生的概率；避免了搭设脚手架或吊篮，无损检查成本低、风险低、工期短。

5、远程可视化实现受损水冷壁管道表面的自动打磨工作；避免了搭设脚手架或吊篮，打磨成本低、风险低、工期短；

6、远程可视化实现受损水冷壁自动堆焊修复，不需要局部切管更换，避免了对接焊所需的焊前预热和焊后热处理；同时，避免了搭设脚手架或吊篮，焊接修复成本低、风险低、工期短。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于爬壁机器人的水冷壁智能模块化检修平台，其特征在于：

包括磁吸式履带式爬壁机器人(100)，所述磁吸式履带式爬壁机器人(100)上设置有三轴移动平台(1)，所述三轴移动平台(1)上可设置有，

高压水清洗模块(2)，所述高压水清洗模块主要用于对水冷壁表面进行高压水清洗，以去除部分结焦块；

或，

无损检测模块(3)，所述无损检测模块(3)采用双探头电磁超声技术用于对水冷壁厚度进行远程可视化自动检测，实现对两根水冷壁管道壁厚的检测；

或，

自动打磨模块(4)，所述自动打磨模块(4)主要用于对需要焊接修复的水冷壁表面进行远程可视化自动打磨；

或，

自动焊接模块(5)，所述自动焊接模块(5)用于对需要焊接修复的水冷壁表面进行远程可视化自动堆焊修复。

2.根据权利要求1所述的一种基于爬壁机器人的水冷壁智能模块化检修平台，其特征在于：所述三轴移动平台(1)设置有三维方向的驱动机构，所述驱动机构可以实现上下、横向和纵向移动。

3.根据权利要求2所述的一种基于爬壁机器人的水冷壁智能模块化检修平台，其特征在于：

所述三轴移动平台(1)包括水平设置的支架(11)，所述支架(11)前端水平安装有横向电机(12)，所述横向电机(12)上传动连接有横向移动梁(13)，所述横向电机(12)和横向移动梁(13)实现三轴移动平台的横向移动，所述横向移动梁(13)表面可滑动的安装有纵向移动梁(15)，所述纵向移动梁(15)尾部电性连接有纵向电机(14)，所述纵向电机(14)和纵向移动梁(15)实现三轴移动平台的纵向移动，所述纵向移动梁(15)前端可滑动的连接有上下移动梁(17)，所述上下移动梁(17)顶部电性连接有上下电机(16)，所述上下电机(16)和上下移动梁(17)实现三轴移动平台的上下移动。

4.根据权利要求3所述的一种基于爬壁机器人的水冷壁智能模块化检修平台，其特征在于：所述支架(11)整体通过固定螺栓(18)固定在磁吸式履带式爬壁机器人(100)本体上。

5.根据权利要求3所述的一种基于爬壁机器人的水冷壁智能模块化检修平台，其特征在于：还包括控制***，所述控制***用于控制所述三轴移动平台(1)中横向电机(12)、纵向电机(14)、上下电机(16)的运行。

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