專利名稱：大型電廠凝汽器智能移動(dòng)清洗機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于大型清洗設(shè)備領(lǐng)域，特指一種大型電廠凝汽器智能移動(dòng)清洗機(jī)器 人，其主要適用于電力、化工、制藥等行業(yè)的大型凝汽器的高效清洗，也能應(yīng)用于船舶、 飛機(jī)等大型設(shè)備的清洗。
背景技術(shù)：
凝汽器是火力、原子能發(fā)電廠最重要的冷卻器，其交換性能的優(yōu)劣直接影響發(fā)電廠 的換熱效率，其內(nèi)部主要由數(shù)以萬(wàn)計(jì)的銅管組成，在火電廠汽輪機(jī)裝置的熱力循環(huán)中起 冷源的作用，降低汽輪機(jī)排汽壓力和排汽溫度，提高汽輪發(fā)電機(jī)組的循環(huán)熱效率。目前，在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用的凝汽器一般采用水冷和風(fēng)冷等方式，其中大多采用水 冷，而冷卻水多數(shù)是直接取自江、河、湖、海等自然水源，由于冷卻水不干凈、熱交換 時(shí)伴隨化學(xué)反應(yīng)等原因，致使凝汽器銅管內(nèi)壁積聚了不利于傳熱的污垢。污垢的存在會(huì) 引發(fā)一系列危害1、急劇降低了凝汽器的的傳熱系數(shù)，導(dǎo)致凝汽器真空度降低，使汽 輪機(jī)組排氣溫度升高，輸出功率減少，從而降低了汽輪發(fā)電機(jī)的效率；2、增加了冷卻 循環(huán)水系統(tǒng)的水流阻力，降低了冷卻水的流量，增加了循環(huán)水泵的能耗；3、導(dǎo)致凝汽 器銅管堵塞，嚴(yán)重影響設(shè)備運(yùn)行；4、凝汽器銅管發(fā)生局部腐蝕甚至破裂和穿孔。目前一般主要采用人工沖洗、膠球清洗、化學(xué)清洗和高壓水射流清洗等方法。1、 停機(jī)人工、機(jī)械方式清洗。在汽輪機(jī)檢修時(shí)，由工人在機(jī)組停機(jī)條件下對(duì)凝汽器銅管進(jìn) 行敲打捅刷從而除去污坭、。H^NiiA勞動(dòng)強(qiáng)度大，且只能在機(jī)組停機(jī)時(shí)進(jìn)行清洗，嚴(yán) 重影響生產(chǎn)安全效率。2、膠球在線清洗。膠球清洗系統(tǒng)由膠球泵、裝球室、收球網(wǎng)、 分配器、閥門和相應(yīng)的管道組成。密度與水相近的海綿膠球通過(guò)膠球泵，自裝球室隨循 環(huán)冷卻水進(jìn)入冷凝器水室。膠球直徑比管內(nèi)徑大l-2mm，因是多孔柔軟的彈性體，很 容易被水流帶入銅管，并被壓縮為卵形。在行進(jìn)過(guò)程中，因其與管壁有一整圈環(huán)形帶接 觸而抹去管壁上的污垢。膠球流出管口后，依靠自身彈力彈掉表面的污垢，并恢復(fù)原狀，隨循環(huán)水流入收球網(wǎng)中然后再被膠球泵送入凝汽器。如此反復(fù)清洗達(dá)到除垢的目的。該 方法能實(shí)現(xiàn)在線清洗，可清除管側(cè)的顆粒、微生物及腐蝕污垢，但存在膠球回收率低、 易堵塞管子、對(duì)于由化學(xué)反應(yīng)而形成的析晶污垢不能完全清楚等缺點(diǎn)。3、化學(xué)清洗。 化學(xué)清洗是用酸、堿等藥劑使污垢溶解、剝離而被清除的方法。根據(jù)不同材質(zhì)凝汽器需 要，需用適宜的清洗介質(zhì)、緩蝕劑和活化劑，在規(guī)定的清洗范圍及系統(tǒng)內(nèi)、遵循一定的 清洗質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，采用一定的清洗工藝(包括循環(huán)水系統(tǒng)加藥)對(duì)凝汽器進(jìn)行清洗。該 方法具有可在線實(shí)施、清洗時(shí)間短、除污垢率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。然而，其還存在腐蝕凝汽器銅管、減短銅管壽命、易引起設(shè)備損壞、導(dǎo)致人身傷亡和清洗質(zhì)量 事故、污染環(huán)境、不符合環(huán)保原則等缺點(diǎn)。因此，該方法往往只能作為機(jī)械清洗的有效 補(bǔ)充手段。4、高壓水射流清洗。所謂高壓水射流，是將普通自來(lái)水通過(guò)高壓泵加壓到 數(shù)百乃至數(shù)千大氣壓力，然后通過(guò)特殊的噴嘴，以極高的速度噴出的一股能量的水流正 向或切向沖擊被清洗表面，從而將結(jié)垢物剝離，完成清洗作業(yè)。該方法具有清洗成本低、 速度快、清潔率、不損壞被清洗物、應(yīng)用范圍廣、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。然后高壓水射流 清洗技術(shù)仍需人工參與，其工作環(huán)境惡劣、勞動(dòng)強(qiáng)度大。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新 型提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用范圍廣、自動(dòng)化程度高、能夠自動(dòng)完成高效清洗的大型電廠 凝汽器智能移動(dòng)清洗機(jī)器人。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為-一種大型電廠凝汽器智能移動(dòng)清洗機(jī)器人，包括履帶行走機(jī)構(gòu)、清洗機(jī)構(gòu)和電氣控 制機(jī)構(gòu)，其特征在于所述清洗機(jī)構(gòu)的底端和電氣控制機(jī)構(gòu)裝設(shè)在履帶行走機(jī)構(gòu)上，所 述清洗機(jī)構(gòu)包括噴槍(3)、水下攝像機(jī)(2)、清洗臂總成、回轉(zhuǎn)支承(16)、連通軟管(23)、 以及清水介質(zhì)源(26)，所述清洗臂總成包括行走支架組件(12)、噴槍旋轉(zhuǎn)支架(29)、旋轉(zhuǎn) 絲桿(28)、清洗臂驅(qū)動(dòng)軸(27)絲桿驅(qū)動(dòng)裝置(4)以及配重機(jī)構(gòu)(7);回轉(zhuǎn)支承(16)通過(guò)行走支架組件(17)裝設(shè)在履帶行走機(jī)構(gòu)上，行走支架組件(12)設(shè)置 在回轉(zhuǎn)支承(16)上，所述清洗臂驅(qū)動(dòng)軸(27)與行走支架組件(12)的上端連接使得噴槍 旋轉(zhuǎn)支架(29)可在行走支架組件(12)的支撐下旋轉(zhuǎn)，所述噴槍旋轉(zhuǎn)支架的一端的內(nèi)部 設(shè)置有旋轉(zhuǎn)絲桿(28)，另一端的內(nèi)部設(shè)有配重機(jī)構(gòu)(7);噴槍(3)通過(guò)噴槍支座(30)安裝在噴槍旋轉(zhuǎn)支架(29)和旋轉(zhuǎn)絲桿(28)上，水下攝像機(jī)(2)安裝在噴槍(3)之上，噴槍(3)內(nèi)安裝有噴嘴(52)，噴槍(3)通過(guò)高壓水硬管(31)與配重機(jī) 構(gòu)(7)中的橡膠軟管(32)相連，橡膠軟管(32)通過(guò)進(jìn)水管(13)與連通軟管(23)相連，連通軟 管(23)通過(guò)高壓水出水電磁閥(22)與清洗介質(zhì)源(26)連通；
噴槍旋轉(zhuǎn)支架(29)和旋轉(zhuǎn)絲桿(28)的一端與旋轉(zhuǎn)絲桿驅(qū)動(dòng)裝置(4)相連，噴槍旋轉(zhuǎn)支 架(29)和旋轉(zhuǎn)絲桿(28)的另一端與清洗臂驅(qū)動(dòng)軸(27)相連，清洗臂驅(qū)動(dòng)軸(27)通過(guò)齒輪(33) 和齒條(10)組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與電動(dòng)推桿(8)相連。
所述的履帶行走機(jī)構(gòu)包括支架底盤(34)、驅(qū)動(dòng)輪(35)、從動(dòng)輪(36)、托輪(37)、支重 輪(38)、履帶(41)、車架(39)和張緊裝置(40)，支架底盤(34)和張緊裝置(40)安裝在車架(39) 上，驅(qū)動(dòng)輪(35)、從動(dòng)輪(36)、托輪(37)、支重輪(38)分別與履帶(41)相連，從動(dòng)輪(36) 與張緊裝置(40)相連，驅(qū)動(dòng)輪(35)、張緊裝置(40)、托輪(37)以及支重輪(38)分別與車架 (39)相連，驅(qū)動(dòng)輪(35)與行走驅(qū)動(dòng)裝置(19)連接。
所述控制機(jī)構(gòu)包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(14)和可編程控制器(43)，旋轉(zhuǎn)絲桿驅(qū)動(dòng)裝置(4) 通過(guò)導(dǎo)線槽輪(42)與安裝在控制箱內(nèi)的可編程控制器(43)相連，電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)裝置(9)和 行走驅(qū)動(dòng)裝置(19)分別與安裝在控制箱內(nèi)的可編程控制器(43灘連，可編程控制器(43) 與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(14)通信連接。
所述噴槍(3)頂部正前端裝設(shè)有第一聲納傳感器(25),回轉(zhuǎn)支承的支撐板前后端分別 安裝了第二和第三聲納傳感器(51),履帶行走機(jī)構(gòu)機(jī)架(39)的前后位置分別裝設(shè)有第四和 第五聲納傳感器(49)，所述的第一、第二、第三、第四和第五聲納傳感器(25, 51， 49) 與安裝在控制箱內(nèi)的可編程控制器(43)相連。
所述的清洗介質(zhì)源(26)包括高壓水介質(zhì)源和化學(xué)清洗介質(zhì)源，所述化學(xué)清洗介質(zhì) 源為化學(xué)藥劑儲(chǔ)液槽(44)，化學(xué)藥劑儲(chǔ)液槽(44)分為三個(gè)部分，分別裝載有酸性化學(xué)藥 劑、堿性化學(xué)藥劑和緩腐蝕劑；高壓水介質(zhì)源為清水槽(21)。
所述配重機(jī)構(gòu)(7)為中空狀，控制機(jī)構(gòu)的信號(hào)線路和橡膠軟管(32)裝設(shè)在配重機(jī)構(gòu)(7)內(nèi)。
采用防水材料對(duì)所述的清洗機(jī)構(gòu)、履帶行走機(jī)構(gòu)和電氣控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行全密封。 所述的配重機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向槽板，所述導(dǎo)線輪設(shè)置在導(dǎo)向槽板中，所述橡膠軟管繞 過(guò)導(dǎo)線輪，所述橡膠軟管的一端接進(jìn)水管，另一端接所述的噴槍，所述的噴槍由噴嘴滑 座和噴嘴組成，所述的噴嘴設(shè)置在該噴嘴滑座中，所述噴嘴和噴嘴滑座之間的空隙中設(shè) 有壓簧。作為改進(jìn)，所述的噴嘴的外壁或噴嘴滑座的內(nèi)壁上設(shè)有凹槽，該凹槽中設(shè)有密封 圈，所述噴嘴的外端采用喇叭形狀。
所述的橡膠軟管卡裝在2個(gè)連為一體的導(dǎo)線輪之間，該2個(gè)導(dǎo)線輪之間的間隔為 一個(gè)橡膠軟管的直徑。
所述的清洗介質(zhì)源控制系統(tǒng)包括了安裝在控制箱內(nèi)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和位于水室 外的工作站計(jì)算機(jī)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡與工作站計(jì)算機(jī)相連，工作站計(jì)算機(jī) 與裝設(shè)在化學(xué)藥劑儲(chǔ)液槽和清水槽的可編程控制器相連。
本實(shí)用新型所具有的有益效果有-
1、 本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高，通過(guò)履帶行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，清洗機(jī)器人 能在凝汽器水室內(nèi)自主移動(dòng)，不需要安裝固定導(dǎo)軌，適用性更廣，利用視覺(jué)伺服定位系 統(tǒng)和聲納傳感器就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主移動(dòng)和冷凝管的精確定位；
2、 本實(shí)用新型的機(jī)器人裝設(shè)有視覺(jué)伺服定位系統(tǒng)，能夠確保機(jī)器人能在水室環(huán)境 中快速、準(zhǔn)確地定位待清洗凝汽器銅管的位置，即對(duì)銅管的管孔進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別、檢測(cè)出 銅管管口中心，以便智能移動(dòng)清洗機(jī)器人的噴槍精確對(duì)準(zhǔn)管孔中心，對(duì)冷凝管進(jìn)行有效
的清洗；
3、 本實(shí)用新型的機(jī)器人回轉(zhuǎn)支承的支撐板前后端和履帶機(jī)架的前后位置都設(shè)有聲 納傳感器，機(jī)器人本體在水室中自主移動(dòng)時(shí)，可以自動(dòng)測(cè)量與前后水室壁以及清洗壁的 距離，使機(jī)器人履帶行走機(jī)構(gòu)的清洗面既能與清洗壁保持平行，又能保證不會(huì)與前后水 室壁發(fā)生碰撞；噴槍上也裝設(shè)有聲納傳感器，當(dāng)噴槍與管壁面不垂直時(shí)，可以通過(guò)聲納 數(shù)據(jù)計(jì)算得到回轉(zhuǎn)支承需要旋轉(zhuǎn)的角度；
4、 本實(shí)用新型的機(jī)器人控制系統(tǒng)采用上下位機(jī)分布式控制方式。上位機(jī)位于工作 站，其核心是工作站工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，下位機(jī)由控制清洗系統(tǒng)的可編程控制器和安裝在 控制箱內(nèi)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組成。上位機(jī)負(fù)責(zé)采集凝汽器工況參數(shù)、計(jì)算污垢系數(shù)、高 壓水壓力、流量、清洗劑濃度、清洗時(shí)間和周期、下位機(jī)的控制參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)監(jiān)控， 上位機(jī)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡與機(jī)器人本體控制箱內(nèi)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通信并發(fā)送控制命令，上 位機(jī)還通過(guò)相應(yīng)接口與清洗系統(tǒng)的可編程控制器通信并發(fā)送清洗命令，實(shí)現(xiàn)了智能移動(dòng) 清洗機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控和遙操作；
5、 本實(shí)用新型的機(jī)器人同時(shí)支持高壓水射流清洗和化學(xué)清洗兩種清洗方式，采用
7高壓水射流清洗，以清除松散性污垢；采用化學(xué)清洗，以清除析晶污垢。二者結(jié)合，可 快速、有效地清除凝汽器內(nèi)的污垢，提高清洗效率；
6、 本實(shí)用新型的機(jī)器人的清洗臂設(shè)計(jì)了配重機(jī)構(gòu)，配重機(jī)構(gòu)為中空狀，它不僅能保 證機(jī)器人在清洗臂運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持重心平穩(wěn)，內(nèi)部還裝設(shè)有清洗橡膠軟管以及走水機(jī)構(gòu)。
7、 采用橡膠軟管以及導(dǎo)線輪和導(dǎo)向槽板的走管結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)橡膠軟管的自由收放 而不發(fā)生纏繞。
8、 噴槍的噴嘴和噴嘴滑座之間設(shè)有壓簧，使得噴水時(shí)噴嘴伸出，不噴水時(shí)噴嘴收 回，可自動(dòng)伸縮，清晰效果。
9、 噴嘴外端設(shè)置成喇叭形狀，這樣可以使高壓水射也后形成一個(gè)圓圈向外噴射， 使清洗區(qū)域擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)管壁四周的徹底清洗。
10、 噴嘴和噴嘴滑座之間設(shè)有密封圈，可以有效防止噴水過(guò)程中水流泄露，增強(qiáng)了 清洗效果。
11、 采用雙導(dǎo)線輪結(jié)構(gòu)，使得機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)到任意角度，都可以使得橡膠軟管不會(huì)掉 落，仍舊可以實(shí)現(xiàn)收放功能，保證橡膠軟管不出現(xiàn)糾結(jié)現(xiàn)象。


圖1是本實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實(shí)用新型高壓水噴水裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖4為本實(shí)用新型高壓水噴水裝置的噴槍結(jié)構(gòu)示意圖(即圖3中噴槍的放大圖)。 標(biāo)號(hào)說(shuō)明
1、銅管；2、水下攝像機(jī)；3、噴槍；4、絲桿驅(qū)動(dòng)裝置；5、噴槍機(jī)構(gòu)6、 清洗臂機(jī)構(gòu)；7、配重機(jī)構(gòu)；8、電動(dòng)推桿；9、電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)裝置；10、齒條；11、齒 輪導(dǎo)向座；12、旋轉(zhuǎn)支架組件；13、進(jìn)水管口； 14、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)；15、電氣控制箱； 16、回轉(zhuǎn)支承；17、行走支架組件；18、履帶行走機(jī)構(gòu)；19、行走驅(qū)動(dòng)裝置；20、回轉(zhuǎn) 支承驅(qū)動(dòng)裝置；21、高壓水介質(zhì)源；22、高壓水出水電磁閥；23、連通軟管；24、工作 站計(jì)算機(jī)；25、第一聲納傳感器；26、高壓水泵；27、清洗臂驅(qū)動(dòng)軸；28、旋轉(zhuǎn)絲桿； 29噴槍旋轉(zhuǎn)支架；30、噴槍支座；31、高壓水硬管；32、橡膠軟管；33、齒輪；34、履帶支架底盤；35、驅(qū)動(dòng)輪；36、從動(dòng)輪；37、托輪；38、支重輪；39、車架；40、張 緊裝置；41、履帶；42、導(dǎo)線槽；43、可編程控制器；44、化學(xué)藥劑儲(chǔ)液槽；45、緩蝕 劑電磁閥；46、加酸電磁閥；47、加堿電磁閥；48、導(dǎo)向輪；49、第四和第五聲納傳 感器；50、清洗壁；51、第二和第三聲納傳感器；52、噴嘴；64、導(dǎo)向糟板；66、鋼管； 68、移動(dòng)螺母；70、鋼冒；71、擴(kuò)糟；72、噴嘴滑座；73、壓簧；75、密封圈。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1 :
如圖1和圖2所示， 一種大型電廠凝汽器智能移動(dòng)清洗機(jī)器人，包括履帶行走機(jī)構(gòu)、 清洗機(jī)構(gòu)和電氣控制機(jī)構(gòu)，其特征在于所述清洗機(jī)構(gòu)的底端和電氣控制機(jī)構(gòu)裝設(shè)在履 帶行走機(jī)構(gòu)上，所述清洗機(jī)構(gòu)包括噴槍3、水下攝像機(jī)2、清洗臂總成、回轉(zhuǎn)支承16、 連通軟管23、以及清水介質(zhì)源26，所述清洗臂總成包括行走支架組件12、噴槍旋轉(zhuǎn)支 架29、旋轉(zhuǎn)絲桿28、清洗臂驅(qū)動(dòng)軸27絲桿驅(qū)動(dòng)裝置4以及配重機(jī)構(gòu)7;
回轉(zhuǎn)支承16通過(guò)行走支架組件17裝設(shè)在履帶行走機(jī)構(gòu)上，行走支架組件12設(shè)置 在回轉(zhuǎn)支承16上，所述清洗臂驅(qū)動(dòng)軸27與行走支架組件12的上端連接使得噴槍旋轉(zhuǎn) 支架29可在行走支架組件12的支撐下旋轉(zhuǎn)，所述噴槍旋轉(zhuǎn)支架的一端的內(nèi)部設(shè)置有旋 轉(zhuǎn)絲桿28，另一端的內(nèi)部設(shè)有配重機(jī)構(gòu)7;
噴槍3通過(guò)噴槍支座30安裝在噴槍旋轉(zhuǎn)支架29和旋轉(zhuǎn)絲桿28上，水下攝像機(jī)2 安裝在噴槍3之上，噴槍3內(nèi)安裝有噴嘴52，噴槍3通過(guò)高壓水硬管31與配重機(jī)構(gòu)7 中的橡膠軟管32相連，橡膠軟管32通過(guò)進(jìn)水管13與連通軟管23相連，連通軟管23 通過(guò)高壓水出水電磁閥22與清洗介質(zhì)源26連通；
噴槍旋轉(zhuǎn)支架29和旋轉(zhuǎn)絲桿28的一端與旋轉(zhuǎn)絲桿驅(qū)動(dòng)裝置4相連，噴槍旋轉(zhuǎn)支架 29和旋轉(zhuǎn)絲桿28的另一端與清洗臂驅(qū)動(dòng)軸27相連，清洗臂驅(qū)動(dòng)軸27通過(guò)齒輪33和 齒條10組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與電動(dòng)推桿8相連。
所述的履帶行走機(jī)構(gòu)包括支架底盤34、驅(qū)動(dòng)輪35、從動(dòng)輪36、托輪37、支重輪 38、履帶41、車架39和張緊裝置40，支架底盤34和張緊裝置40安裝在車架39上， 驅(qū)動(dòng)輪35、從動(dòng)輪36、托輪37、支重輪38分別與履帶41相連，從動(dòng)輪36與張緊裝 置40相連，驅(qū)動(dòng)輪35、張緊裝置40、托輪37以及支重輪38分別與車架39相連，驅(qū) 動(dòng)輪35與行走驅(qū)動(dòng)裝置19連接。所述控制機(jī)構(gòu)包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)14和可編程控制器43，旋轉(zhuǎn)絲桿驅(qū)動(dòng)裝置4通 過(guò)導(dǎo)線槽輪42與安裝在控制箱內(nèi)的可編程控制器43相連，電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)裝置9和行走 驅(qū)動(dòng)裝置19分別與安裝在控制箱內(nèi)的可編程控制器43相連，可編程控制器43與工業(yè) 控制計(jì)算機(jī)(14)通信連接。
所述噴槍3頂部正前端裝設(shè)有第一聲納傳感器25,回轉(zhuǎn)支承的支撐板前后端分別安 裝了第二和第三聲納傳感器51,履帶行走機(jī)構(gòu)機(jī)架39的前后位置分別裝設(shè)有第四和第五 聲納傳感器49，所述的第一、第二、第三、第四和第五聲納傳感器(25， 51， 49)與 安裝在控制箱內(nèi)的可編程控制器43相連。
所述的清洗介質(zhì)源26包括高壓水介質(zhì)源和化學(xué)清洗介質(zhì)源，所述化學(xué)清洗介質(zhì)源 為化學(xué)藥劑儲(chǔ)液槽44，化學(xué)藥劑儲(chǔ)液槽44分為三個(gè)部分，分別裝載有酸性化學(xué)藥劑、 堿性化學(xué)藥劑和緩腐蝕劑；高壓水介質(zhì)源為清水槽21 。
所述配重機(jī)構(gòu)7為中空狀，控制機(jī)構(gòu)的信號(hào)線路和橡膠軟管32裝設(shè)在配重機(jī)構(gòu)7內(nèi)。
采用防水材料對(duì)所述的清洗機(jī)構(gòu)、履帶行走機(jī)構(gòu)和電氣控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行全密封。
如圖3和圖4，噴水裝置走管結(jié)構(gòu)由進(jìn)水管13、橡膠軟管32、導(dǎo)向槽板64、導(dǎo)向 輪48和鋼管66組成。其中進(jìn)水管13布置于行走支架組件17上，末端與橡膠軟管32 連接，橡膠軟管32穿過(guò)導(dǎo)向輪48中間，另一端與鋼管66連接，導(dǎo)向輪48由兩個(gè)互相 連接的輪子組成，中間有一個(gè)管子大小的間距，兩個(gè)輪子均固定在導(dǎo)向糟板64之間， 可在導(dǎo)向糟板64中做直線運(yùn)動(dòng)。鋼管的另一端與噴槍3的鋼冒70連接。鋼冒70固定 在移動(dòng)螺母68上，移動(dòng)螺母68可隨旋轉(zhuǎn)絲桿28的轉(zhuǎn)動(dòng)做上下滑動(dòng)。旋轉(zhuǎn)絲桿28設(shè)置 在噴槍支架29中。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)絲桿28順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，移動(dòng)螺母68帶動(dòng)鋼管66沿旋轉(zhuǎn)絲桿28向下 滑動(dòng)，在鋼管66的推力下，橡膠軟管答的右側(cè)也會(huì)跟著向下移動(dòng)，于是導(dǎo)向輪48在導(dǎo) 向糟板64內(nèi)會(huì)向下運(yùn)動(dòng)，橡膠軟管32右側(cè)部分便會(huì)向左側(cè)移動(dòng)，將水管向內(nèi)收。反之， 當(dāng)旋轉(zhuǎn)絲桿28逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，橡膠軟管32左側(cè)部分便會(huì)向右側(cè)移動(dòng)，將水管向外放， 這樣實(shí)現(xiàn)水管運(yùn)動(dòng)中的收放。
同時(shí)，由于機(jī)械臂要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將兩個(gè)導(dǎo)向輪48相互連接，這樣可避免在機(jī) 械臂旋轉(zhuǎn)90度后導(dǎo)向裝置至上端時(shí)，橡膠軟管32不會(huì)掉下來(lái)，仍舊可以實(shí)現(xiàn)收放功能，
10保證橡膠軟管32不出現(xiàn)糾結(jié)現(xiàn)象。
如圖4所示，本實(shí)用新型噴槍機(jī)構(gòu)由擴(kuò)糟71、噴嘴滑座72、壓簧73、噴嘴52和 密封圈75組成。擴(kuò)糟的一邊與鋼冒70連接，另一端與噴嘴滑座72連接，噴嘴52設(shè)置 在噴嘴滑座72內(nèi)，噴嘴52和噴嘴滑座72之間放有壓簧73，在擴(kuò)糟71與噴嘴滑座72 相接處及噴嘴滑座與噴嘴52的間隙內(nèi)均放置了圓形密封圈75.
當(dāng)高壓水開的時(shí)候，由于噴嘴52承受高壓水的壓力，會(huì)有向前的驅(qū)動(dòng)力，這個(gè)力 推動(dòng)噴嘴52產(chǎn)生相對(duì)于噴嘴滑座72的向前位移，從而進(jìn)入清洗管子內(nèi)部，同時(shí)使得壓 簧73產(chǎn)生形變，當(dāng)高壓水關(guān)的時(shí)候，壓簧73的形變便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)拉力，將噴嘴52拉 回噴嘴滑座72內(nèi)，噴嘴縮回，實(shí)現(xiàn)噴嘴的自伸縮。
同時(shí)，當(dāng)高壓水開的時(shí)候，密封圈75會(huì)自動(dòng)膨脹，將噴嘴滑座12與擴(kuò)糟71之間 的空隙及噴嘴滑座72與噴嘴52之間的間隙堵住，防止高壓水外泄。在噴嘴52的設(shè)計(jì) 中，采用向外擴(kuò)展的喇叭狀，這樣可以使高壓水射也后形成一個(gè)圓圈向外噴射，使清洗 區(qū)域擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)管壁四周的徹底清洗。
本實(shí)施例中，清洗臂軸的上端安裝了噴槍旋轉(zhuǎn)支架29和旋轉(zhuǎn)絲桿28，噴槍3通過(guò) 噴槍支座30安裝在噴槍旋轉(zhuǎn)支架29和旋轉(zhuǎn)絲桿28上，噴槍旋轉(zhuǎn)支架29起固定作用， 使噴槍3與清洗臂平面垂直；旋轉(zhuǎn)絲桿驅(qū)動(dòng)裝置4采用直流電機(jī)，用來(lái)帶動(dòng)絲桿28旋 轉(zhuǎn)，使噴槍能沿著清洗臂上下滑動(dòng)，滑動(dòng)范圍為清洗臂頂端到清洗臂驅(qū)動(dòng)軸27之間。 噴槍的滑動(dòng)過(guò)程旋轉(zhuǎn)絲桿驅(qū)動(dòng)裝置4接收到控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)絲桿28旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)絲桿28 和噴槍支座30通過(guò)螺桿和螺母構(gòu)成了螺旋傳動(dòng)，噴槍通過(guò)噴槍支座30順著旋轉(zhuǎn)絲桿上 下滑動(dòng)，其滑動(dòng)距離又由直流電機(jī)光電編碼器測(cè)試的旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)反饋給可編程控制器 PLC43，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。噴槍的頂部安裝了一個(gè)帶光源的無(wú)線水下攝像機(jī)2，水下 攝像機(jī)2與噴槍3前端的噴嘴的相對(duì)位置固定不變，主要用于水下對(duì)凝汽器銅管1的管 孔特征和位置的識(shí)別，圖像釆集卡通過(guò)無(wú)線收發(fā)裝置將水下攝像機(jī)2采集到的銅管1圖 像信息傳到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)14，計(jì)算機(jī)通過(guò)圖像處理會(huì)將識(shí)別好的銅管管口中心坐標(biāo) 轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)角度控制命令發(fā)送給可編程控制器43。噴槍3內(nèi)安裝了可伸縮的噴嘴52， 噴嘴通過(guò)壓簧與噴嘴滑座相連，噴嘴滑座與噴槍相連，清洗時(shí)高壓水的水壓迫使噴嘴 52伸出噴槍而伸入到銅管管孔，清洗完畢后，壓簧又迫使噴嘴52收回到噴槍3內(nèi)。噴 槍3的頂部正前端安裝有聲納傳感器25，聲納傳感器25將噴嘴與凝汽管的距離信息傳 送給可編程控制器43，由可編程控制器43結(jié)合安裝在履帶行走機(jī)構(gòu)機(jī)架上的聲納傳感器49距離信息計(jì)算出使噴嘴垂直于凝汽器銅管清洗平面回轉(zhuǎn)支承16需要旋轉(zhuǎn)的角度。 清洗臂軸的下端設(shè)計(jì)了配重機(jī)構(gòu)7，配重機(jī)構(gòu)為中空狀，里面裝設(shè)了導(dǎo)向槽板和導(dǎo)向輪 48，橡膠軟管32與硬水管相連，清洗介質(zhì)通過(guò)橡膠軟管32和硬水管31流入噴槍內(nèi)， 導(dǎo)向槽板保證了硬水管31隨噴槍只能作上下直線滑動(dòng)而不會(huì)發(fā)生傾斜，橡膠軟管32通 過(guò)導(dǎo)向輪48而隨噴槍的上下滑動(dòng)自由巻曲不會(huì)拖墜。清洗臂通過(guò)法蘭連接于清洗臂驅(qū) 動(dòng)軸27上，清洗臂驅(qū)動(dòng)軸經(jīng)銅套、密封圈、壓蓋、齒輪33與電動(dòng)推桿8連接，電動(dòng)推 桿驅(qū)動(dòng)裝置9采用直流恒速馬達(dá)，直流恒速馬達(dá)通過(guò)驅(qū)動(dòng)器與控制箱內(nèi)的可編程控制器 43相連，可編程控制器43根據(jù)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)14的控制命令控制直流恒速馬達(dá)驅(qū)動(dòng) 電動(dòng)推桿8作直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)電動(dòng)推桿的齒條10與齒輪33的連接，可把電動(dòng)推桿的直 線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成清洗臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使其實(shí)現(xiàn)360°轉(zhuǎn)動(dòng)。清洗臂驅(qū)動(dòng)軸27與行走支架組 件12相連，行走支架組件12和控制箱15安裝在回轉(zhuǎn)支承16上，回轉(zhuǎn)支承16通過(guò)行 走支架組件17裝設(shè)在履帶行走機(jī)構(gòu)上，回轉(zhuǎn)支承驅(qū)動(dòng)裝置20驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)支承旋轉(zhuǎn)360° 從而調(diào)節(jié)清洗臂平面與凝汽器銅管清洗平面的位置關(guān)系?；剞D(zhuǎn)支承16的支撐板前后端 各安裝了一個(gè)聲納傳感器51，機(jī)器人移動(dòng)時(shí)兩個(gè)聲納傳感器51將機(jī)器人本體與前后水 室壁的距離值送給控制箱內(nèi)的可編程控制器43，達(dá)到某一設(shè)定值(可調(diào))時(shí)控制器產(chǎn)生中 斷信號(hào)停止機(jī)器人的移動(dòng)，避免了機(jī)器人本體與前后水室壁的碰撞。履帶行走機(jī)構(gòu)包括 支架底盤34、驅(qū)動(dòng)輪35、從動(dòng)輪36、托輪37、支重輪38、履帶41、車架39和張緊裝 置40，支架底盤34固定在車架39上，驅(qū)動(dòng)輪35裝設(shè)在車架39上，履帶41繞設(shè)于驅(qū) 動(dòng)輪35和從動(dòng)輪36上，張緊裝置40安裝在車架39上并與從動(dòng)輪36連接，根據(jù)履帶 41與機(jī)架39的配合關(guān)系而伸縮，保證履帶具有一定的張力，車架39上方設(shè)有托輪37， 用來(lái)支撐上面的履帶41不使其凹下來(lái)，車架39下方裝設(shè)有一排支重輪38，支重輪38 既負(fù)責(zé)整個(gè)履帶行走機(jī)構(gòu)還有安裝在支架底盤34上的所有設(shè)備的重量承托。采用履帶 41結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)高壓水射流清洗時(shí)會(huì)對(duì)機(jī)器人帶來(lái)一定的反作用力，有可能導(dǎo)致機(jī)器 人車體偏離預(yù)定水平軌跡，履帶41的結(jié)構(gòu)由于會(huì)增大與地面的摩擦力而解決此問(wèn)題， 驅(qū)動(dòng)輪35安裝了行走驅(qū)動(dòng)裝置19，行走驅(qū)動(dòng)裝置19為直流無(wú)刷電機(jī)，直流無(wú)刷電機(jī) 通過(guò)驅(qū)動(dòng)器與控制箱內(nèi)的可編程控制器43相連，履帶行走機(jī)構(gòu)采用兩輪差分驅(qū)動(dòng)方式， 左右驅(qū)動(dòng)輪分別由直流無(wú)刷電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，可編程控制器43根據(jù)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)14的 控制命令控制左右驅(qū)動(dòng)輪的直流無(wú)刷電機(jī)，履帶41由兩驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)角度 由光電編碼器經(jīng)驅(qū)動(dòng)器反饋到可編程控制器43，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。在履帶行走機(jī)構(gòu)車架39的前后各安設(shè)有一個(gè)聲納傳感器49(型號(hào)SRF05)主要用于測(cè)試與清洗壁50的 距離，避免機(jī)器人在行進(jìn)中與清洗壁50相碰撞，當(dāng)機(jī)器人車體距離清洗壁50小于某一 設(shè)定值(可調(diào))時(shí)，相應(yīng)的聲納傳感器49向可編程控制器43發(fā)送中斷命令，可編程控制 器43響應(yīng)中斷后，停止機(jī)器人的移動(dòng)然后通過(guò)預(yù)定距離值計(jì)算出機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)角度， 最后使機(jī)器人本體與清洗壁50的距離調(diào)整到設(shè)定值，當(dāng)履帶行走機(jī)構(gòu)車架39前后的聲 納傳感器49將各自所測(cè)距離信息傳到PLC，當(dāng)兩個(gè)聲納傳感器49的測(cè)量值不相同時(shí) PLC將參照較大的距離值計(jì)算出履帶行走機(jī)構(gòu)需要旋轉(zhuǎn)的角度，調(diào)整機(jī)器人位置使其清 洗平面與清洗壁面50保持平行位置。清洗介質(zhì)源包括高壓水介質(zhì)源和化學(xué)清洗介質(zhì)源， 高壓水介質(zhì)源的高壓水泵26，主要用于連續(xù)產(chǎn)生采用高壓水射流清洗方式時(shí)所需的高 壓水，水壓為20-40Mpa(根據(jù)具體清洗要求而定)，通過(guò)壓力傳感器(型號(hào)PPM241Z) 測(cè)量?；瘜W(xué)藥劑儲(chǔ)液槽44和高壓水泵26與連通軟管23相連，連通軟管23通過(guò)進(jìn)水管 13與橡膠軟管32相連，在化學(xué)清洗方式中，化學(xué)藥劑儲(chǔ)液槽44內(nèi)存儲(chǔ)了酸液、堿液 和緩蝕劑三種化學(xué)藥劑，需要三個(gè)計(jì)量槽，每個(gè)計(jì)量槽中都安裝液位傳感器(型號(hào) JW-0.85/2.5計(jì)量泵)，當(dāng)計(jì)量槽的液位小于某一設(shè)定值時(shí)，由相應(yīng)的液位傳感器向控制 清洗系統(tǒng)的PLC發(fā)出中斷請(qǐng)求，PLC相應(yīng)中斷后，向相應(yīng)的計(jì)量泵電機(jī)發(fā)出控制命令 加藥劑直到液位達(dá)到預(yù)定值。如圖3所示，本實(shí)施例中，控制機(jī)構(gòu)釆用分布式控制方式， 由一臺(tái)上位機(jī)和多臺(tái)下位機(jī)組成，上位機(jī)為工作站工業(yè)控制計(jì)算機(jī)24，下位機(jī)分為控 制機(jī)器人的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)14和控制清洗系統(tǒng)的可編程控制器。清洗機(jī)器人安裝在現(xiàn) 場(chǎng)，控制機(jī)器人的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)14設(shè)置在控制箱內(nèi)，水下攝像機(jī)將凝汽器銅管圖像 傳到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)14，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)14對(duì)圖像進(jìn)行處理并識(shí)別出銅管管口中心然 后將其轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)，最后工業(yè)控制計(jì)算機(jī)14將電機(jī)控制參數(shù)傳送給可編程控 制器43，再由其控制履帶行走機(jī)構(gòu)和清洗機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)?？刂魄逑聪到y(tǒng)的可編程控制器 接收上位機(jī)傳送來(lái)的控制命令分別控制化學(xué)清洗和高壓水射流清洗。上位機(jī)位于工作室 內(nèi)，其核心為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)IPC，負(fù)責(zé)采集凝汽器工況參數(shù)、計(jì)算污垢系數(shù)、高壓水 壓力、流量、清洗劑濃度、清洗時(shí)間和周期、下位機(jī)的控制參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)監(jiān)控，具有 動(dòng)態(tài)顯示、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)表打印等功能。工作站工業(yè)控制計(jì)算機(jī)24通過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡 與控制箱內(nèi)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)14進(jìn)行通信，還通過(guò)PC/MPI電纜與控制清洗系統(tǒng)的可 編程控制器進(jìn)行通信。
凝汽器清洗系統(tǒng)在功能上包括高壓水射流清洗子系統(tǒng)和化學(xué)清洗子系統(tǒng)。該系統(tǒng)基本工作原理為冷凝器運(yùn)行時(shí)，清洗系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)凝汽器的污垢程度。當(dāng)污垢系數(shù)大于 某一設(shè)定值時(shí)，即啟動(dòng)高壓水射流清洗，高壓水射流清洗能夠有效清除管內(nèi)松散性，但 對(duì)管內(nèi)析晶污柜則不能完全清除，因此，高壓水射流清洗后若污垢系數(shù)仍未達(dá)到要求， 則啟動(dòng)化學(xué)清洗，直至析晶污垢完全清楚。
1、 高壓水射流清洗子系統(tǒng)
(1) PLC系統(tǒng)
PLC系統(tǒng)由西門子模塊組成，包括CPU模塊(S7-226)、數(shù)字量輸入輸出模塊 (SM223)、模擬量輸入模塊(SM231)、模擬量輸出模塊(SM232)。 PLC系統(tǒng)用來(lái)獲取高壓 水壓力值和控制各種電磁閥、變頻器(西門子變頻器MicroMaster430)及其高壓水泵電機(jī)； 此外為了顯示狀態(tài)信息和故障信息，安設(shè)了液晶顯示屏。
(2) 噴槍3的定位控制
為了保證凝汽器的高效清洗，噴槍3對(duì)凝汽器銅管1的精確定位是本清洗系統(tǒng)工作 的核心。噴槍的視覺(jué)伺服控制系統(tǒng)采用了水下攝像機(jī)，以直流馬達(dá)作為關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)部件， 并配以光電編碼器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。定位過(guò)程是水下攝像機(jī)將所拍攝到的圖像由無(wú) 線發(fā)射器發(fā)送到接收器，再由接收器經(jīng)圖像采集卡送至工控機(jī)，工控機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理 后將凝汽器的管口布置的位置坐標(biāo)參數(shù)送至控制電機(jī)的可編程控制器，可編程控制器根 據(jù)管口位置坐標(biāo)參數(shù)，完成清洗臂的驅(qū)動(dòng)控制，最終使噴嘴正對(duì)準(zhǔn)待清洗的銅管管口中 心；此外，為了減少機(jī)械振動(dòng)，對(duì)所有驅(qū)動(dòng)裝置的控制都采取了電氣制動(dòng)的方式，這些 保證了噴槍的精確定位控制。
(3) 高壓水清洗控制
壓力傳感器測(cè)量的清洗壓力值輸入到PLC模擬量輸入模塊，由PLC啟動(dòng)高壓水泵 電機(jī)，并調(diào)節(jié)變頻器，使高壓水壓力達(dá)到設(shè)定值。待噴槍定位完畢，噴槍對(duì)準(zhǔn)凝汽器銅 管中心，高壓水出水電磁閥動(dòng)作，高壓水由連通軟管與橡膠軟管相連，再經(jīng)硬水管到達(dá) 噴槍，高壓水的壓力迫使噴槍內(nèi)的噴嘴伸出噴槍伸入到管孔內(nèi)對(duì)凝汽器銅管進(jìn)行高壓水 射流清洗。清洗完畢后，噴嘴回縮，高壓水出水電磁閥關(guān)閉，再進(jìn)行下一根銅管的清洗。
(4) 通信
PLC通過(guò)PC/MPI適配器與工控機(jī)迸行通信；水下攝像機(jī)通過(guò)無(wú)線收發(fā)設(shè)備再加圖 像采集卡與工控機(jī)通信。
2、 化學(xué)清洗子系統(tǒng)主要包括加緩蝕劑、加酸、中和置換等步驟，其控制過(guò)程如下
(1) 加緩蝕劑
在加酸前，先加緩蝕劑，可以降低冷凝器的腐蝕速率。緩蝕劑劑量與鹽酸濃度有關(guān)， 通過(guò)緩蝕劑電磁閥45(型號(hào)40型通過(guò)電磁閥)控制。
(2) 加酸
PLC根據(jù)設(shè)定的鹽酸濃度值參數(shù)，啟動(dòng)各相關(guān)的電磁閥46和加藥計(jì)量泵。加藥量 的調(diào)節(jié)通過(guò)計(jì)量泵電機(jī)變頻調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。在清洗過(guò)程中，保持冷卻水入口的pH值不變 (pH值傳感器型號(hào)GW24-WQ201)，以維持酸的濃度。上位機(jī)監(jiān)視污垢系數(shù)，當(dāng)污垢 系數(shù)降低至某一設(shè)定值(可調(diào))且冷卻水出口濁度、硬度顯著增大時(shí)，停止加酸。
(3) 中和置換
將化學(xué)清洗后的酸液通過(guò)排污閥置換出系統(tǒng)，當(dāng)冷卻水濁度〈20mg/L(可調(diào))，啟動(dòng) 堿計(jì)量泵47加堿中和，并將冷卻水pH值調(diào)到7以上，運(yùn)行20 30小時(shí)后，即完成化 學(xué)清洗。
綜上所述，該機(jī)器人的傳動(dòng)系統(tǒng)、各種傳感器以及多臺(tái)PLC和視覺(jué)伺服機(jī)構(gòu)都必 須在電氣控制系統(tǒng)的精確控制下，才能協(xié)調(diào)完成凝汽器的在線高效清洗任務(wù)。
a m rm , ~~ 口 /丄," 、二卞a 、,
麥見閨4 "/T不，兵件丄1卞;ii々主刀
1、 清洗前的準(zhǔn)備
(1) 初始化
包括上位機(jī)和所有下位機(jī)的初始化。
(2) 選擇清洗的方式
智能移動(dòng)清洗機(jī)器人主要能夠?qū)崿F(xiàn)高壓水射流清洗和化學(xué)清洗兩種在線清洗方式。 一般采用高壓水射流清洗，以清除松散性污垢，只有當(dāng)析晶污垢達(dá)到某一程度(根據(jù)污 垢系數(shù)的大小確定)時(shí)，才采用化學(xué)清洗，以清除析晶污垢。
2、 高壓水射流清洗方式
(1) 選擇高壓水射流清洗方式后，由行走驅(qū)動(dòng)裝置19驅(qū)動(dòng)履帶行走機(jī)構(gòu)使機(jī)器人本 體移動(dòng)到水室的右側(cè)(從正對(duì)清洗臂的角度看)，清洗臂直立，噴槍3至于清洗臂頂端。
(2) 移動(dòng)機(jī)器人本體在水室中的位置。移動(dòng)過(guò)程中由機(jī)器人本體前端聲納傳感器 51(從正對(duì)清洗臂的角度看，機(jī)器人本體左側(cè)為前端，右側(cè)為后端，機(jī)器人后退時(shí)利用
后端聲納傳感器)測(cè)量機(jī)器人本體與前端水室壁的距離，達(dá)到某一設(shè)定值時(shí)(可調(diào))時(shí)停止移動(dòng)，同時(shí)移動(dòng)過(guò)程中履帶行走機(jī)構(gòu)機(jī)架39上的兩個(gè)聲納傳感器49測(cè)量機(jī)器人本體與 清洗壁50的距離，當(dāng)兩個(gè)聲納傳感器49測(cè)量值不相同時(shí)，PLC將參照較大的距離值計(jì) 算出履帶行走機(jī)構(gòu)需要旋轉(zhuǎn)的角度，再通過(guò)差分驅(qū)動(dòng)方式控制履帶行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置 調(diào)整機(jī)器人的位置，使其清洗平面與清洗壁50保持平行位置。機(jī)器人移動(dòng)到冷凝管待 清洗區(qū)域后，電機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)信號(hào)使機(jī)器人在該位置鎖死而不會(huì)產(chǎn)生任何偏移。由噴槍3 頂部正前端的聲納傳感器25和履帶機(jī)架聲納傳感器49測(cè)量的距離值計(jì)算出旋轉(zhuǎn)參數(shù)調(diào) 整回轉(zhuǎn)支承16，保證了噴嘴垂直于凝汽器銅管清洗面
(3) 啟用水下攝像機(jī)2，將拍攝的待清洗凝汽器銅管圖像經(jīng)圖像采集卡送至工業(yè)控制 計(jì)算機(jī)14,工業(yè)控制計(jì)算機(jī)14對(duì)圖像進(jìn)行處理后計(jì)算出銅管管口坐標(biāo)再轉(zhuǎn)換成電動(dòng)推 桿驅(qū)動(dòng)裝置9和旋轉(zhuǎn)絲桿驅(qū)動(dòng)裝置4的旋轉(zhuǎn)角度，調(diào)整清洗臂和噴槍3的位置，再根據(jù) 電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)裝置9和旋轉(zhuǎn)絲桿驅(qū)動(dòng)裝置4的光電編碼器反饋參數(shù)構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)角度的調(diào)整，使噴嘴與待清洗的銅管管口精確對(duì)準(zhǔn)。
(4) 打開高壓水出水電磁閥22，高水壓的壓力促使噴嘴伸到銅管管孔里，清洗已經(jīng) 對(duì)準(zhǔn)的凝汽器銅管l;同時(shí)啟動(dòng)清洗定時(shí)器，控制一根銅管的清洗時(shí)間。定時(shí)器定時(shí)時(shí) 間(可調(diào))一到，關(guān)閉高壓水出水電磁閥22，噴嘴回縮，清洗定時(shí)器清零。
,嚴(yán)、、，/" htr"、小，士 rr"T —L~|i 口 ~ar" 、"7- 、匕7 crcr Aq a~a~ ),n .、,仏 丄—po 、卞M=t AvV .、,rt ~^~-，,士 、*x* rn,l -zr*
、;))刊斷談7宵OT&觀疋'tf迕1^^規(guī)ni奮訓(xùn)B"漢s很沉。卯禾比swj苜漢s很饑則符王 步驟(3),通過(guò)圖像識(shí)別出下一跟待清洗銅管l的管口中心坐標(biāo)，調(diào)整清洗臂和噴槍3 的位置，使噴嘴對(duì)準(zhǔn)銅管的管口，重復(fù)步驟(3) (5)。
(6) 判斷水室中已清洗完畢的區(qū)域左邊是否還有待清洗的區(qū)域。如果還有區(qū)域需要 清洗則轉(zhuǎn)至步驟(2)，移動(dòng)機(jī)器人本體在水室中的位置，對(duì)下一片待清洗區(qū)域進(jìn)行清洗， 重復(fù)步驟(2) (6)
(7) 如果凝汽器沒(méi)有需要清洗的區(qū)域，則確定本次的高壓水射流清洗完成，執(zhí)行結(jié) 束清洗程序。關(guān)閉高壓水泵，使機(jī)器人清洗臂恢復(fù)直立，噴槍回到清洗臂的頂端位置， 驅(qū)動(dòng)履帶行走機(jī)構(gòu)使機(jī)器人移動(dòng)到水室右側(cè)的設(shè)定位置，移動(dòng)過(guò)程中回轉(zhuǎn)支承的支撐板 后端的聲納傳感器51起作用，最后顯示"高壓水射流清洗方式結(jié)束"，自動(dòng)關(guān)閉電源。
3、化學(xué)清洗方式
(l)選擇化學(xué)清洗方式后，由行走驅(qū)動(dòng)裝置19驅(qū)動(dòng)履帶行走機(jī)構(gòu)使機(jī)器人本體移動(dòng) 到水室的中央，移動(dòng)過(guò)程中履帶行走機(jī)構(gòu)機(jī)架39上的兩個(gè)聲納傳感器49測(cè)量機(jī)器人本 體與清洗壁50的距離，當(dāng)兩個(gè)聲納傳感器49測(cè)量值不相同時(shí)，PLC將參照較大的距離值計(jì)算出履帶行走機(jī)構(gòu)需要旋轉(zhuǎn)的角度，再通過(guò)差分驅(qū)動(dòng)方式控制履帶行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng) 裝置調(diào)整機(jī)器人的位置，使其清洗平面與清洗壁50保持平行位置，然后按照預(yù)設(shè)的旋 轉(zhuǎn)參數(shù)控制旋轉(zhuǎn)絲桿驅(qū)動(dòng)裝置4的旋轉(zhuǎn)角度，使噴槍3移動(dòng)到清洗臂的中間位置。
(2) 啟動(dòng)循環(huán)水泵，使水室中的水進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。加入一定量的緩蝕劑，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng) 的情況加入適當(dāng)?shù)木徫g劑，以降低凝汽器的腐蝕速率。緩蝕劑劑量與鹽酸濃度有關(guān)，由 緩蝕劑電磁閥45控制，同時(shí)啟動(dòng)加緩蝕劑定時(shí)器。
(3) 加緩蝕劑定時(shí)器時(shí)間(可調(diào))到，開始加酸。清洗系統(tǒng)可編程控制器根據(jù)設(shè)定的鹽 酸濃度值參數(shù)，啟動(dòng)各相關(guān)的電磁閥46和加藥計(jì)量泵。加藥量的調(diào)節(jié)通過(guò)計(jì)量泵電機(jī) 變頻調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。在清洗過(guò)程中，由pH值傳感器實(shí)時(shí)地測(cè)量冷卻水入口的pH值，將 該參數(shù)反饋到加酸電磁閥46，以保持冷卻水入口的pH值不變，以維持酸的濃度。上位 機(jī)監(jiān)視污垢參數(shù)，當(dāng)污垢參數(shù)降低至某一設(shè)定值(可調(diào))且冷卻水出口濁度、硬度顯著增 大時(shí)，停止加酸。
(4) 將清洗后的酸液通過(guò)排污閥置換出系統(tǒng)，當(dāng)冷卻水濁度〈Omg/L(可調(diào))時(shí)，啟動(dòng) 堿計(jì)量泵47加堿中和，并將冷卻水pH值調(diào)到7以上，運(yùn)行20 30小時(shí)(時(shí)間由定時(shí)器 或者人為控制)后，即完成化學(xué)清洗。
(5) 執(zhí)行結(jié)束清洗程序。按照預(yù)設(shè)定結(jié)束指令參數(shù)，使噴槍回到清洗臂的頂端位置， 驅(qū)動(dòng)履帶行走機(jī)構(gòu)使機(jī)器人移動(dòng)到水室右側(cè)的設(shè)定位置，這時(shí)回轉(zhuǎn)支承的支撐板后端的 聲納傳感器起作用，最后顯示"化學(xué)清洗方式結(jié)束"，自動(dòng)關(guān)閉電源。
權(quán)利要求1.一種大型電廠凝汽器智能移動(dòng)清洗機(jī)器人，包括履帶行走機(jī)構(gòu)、清洗機(jī)構(gòu)和電氣控制機(jī)構(gòu)，其特征在于所述清洗機(jī)構(gòu)的底端和電氣控制機(jī)構(gòu)裝設(shè)在履帶行走機(jī)構(gòu)上，所述清洗機(jī)構(gòu)包括噴槍(3)、水下攝像機(jī)(2)、清洗臂總成、回轉(zhuǎn)支承(16)、連通軟管(23)、以及清水介質(zhì)源(26)，所述清洗臂總成包括行走支架組件(12)、噴槍旋轉(zhuǎn)支架(29)、旋轉(zhuǎn)絲桿(28)、清洗臂驅(qū)動(dòng)軸(27)絲桿驅(qū)動(dòng)裝置(4)以及配重機(jī)構(gòu)(7)；回轉(zhuǎn)支承(16)通過(guò)行走支架組件(17)裝設(shè)在履帶行走機(jī)構(gòu)上，旋轉(zhuǎn)支架組件(12)設(shè)置在回轉(zhuǎn)支承(16)上，所述清洗臂驅(qū)動(dòng)軸(27)與旋轉(zhuǎn)支架組件(12)的上端連接使得噴槍旋轉(zhuǎn)支架(29)可在旋轉(zhuǎn)支架組件(12)的支撐下旋轉(zhuǎn)，所述噴槍旋轉(zhuǎn)支架的一端的內(nèi)部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)絲桿(28)，另一端的內(nèi)部設(shè)有配重機(jī)構(gòu)(7)；噴槍(3)通過(guò)噴槍支座(30)安裝在噴槍旋轉(zhuǎn)支架(29)和旋轉(zhuǎn)絲桿(28)上，水下攝像機(jī)(2)安裝在噴槍(3)之上，噴槍(3)內(nèi)安裝有噴嘴(52)，噴槍(3)通過(guò)高壓水硬管(31)與配重機(jī)構(gòu)(7)中的橡膠軟管(32)相連，橡膠軟管(32)通過(guò)進(jìn)水管(13)與連通軟管(23)相連，連通軟管(23)通過(guò)高壓水出水電磁閥(22)與清洗介質(zhì)源(26)連通；噴槍旋轉(zhuǎn)支架(29)和旋轉(zhuǎn)絲桿(28)的一端與旋轉(zhuǎn)絲桿驅(qū)動(dòng)裝置(4)相連，噴槍旋轉(zhuǎn)支架(29)和旋轉(zhuǎn)絲桿(28)的另一端與清洗臂驅(qū)動(dòng)軸(27)相連，清洗臂驅(qū)動(dòng)軸(27)通過(guò)齒輪(33)和齒條(10)組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與電動(dòng)推桿(8)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型電廠凝汽器智能移動(dòng)清洗機(jī)器人，其特征在于所 述的履帶行走機(jī)構(gòu)包括支架底盤(34)、驅(qū)動(dòng)輪(35)、從動(dòng)輪(36)、托輪(37)、支重輪(38)、 履帶(41)、車架(39)和張緊裝置(40)，支架底盤(34)和張緊裝置(40)安裝在車架(39)上，驅(qū) 動(dòng)輪(35)、從動(dòng)輪(36)、托輪(37)、支重輪(38)分別與履帶(41)相連，從動(dòng)輪(36)與張緊裝 置(40)相連，驅(qū)動(dòng)輪(35)、張緊裝置(40)、托輪(37)以及支重輪(38)分別與車架(39)相連， 驅(qū)動(dòng)輪(35)與行走驅(qū)動(dòng)裝置(19)連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大型電廠凝汽器智能移動(dòng)清洗機(jī)器人，其特征在于 所述控制機(jī)構(gòu)包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(14)和可編程控制器(43)，旋轉(zhuǎn)絲桿驅(qū)動(dòng)裝置(4)通過(guò) 導(dǎo)線槽輪(42)與安裝在控制箱內(nèi)的可編程控制器(43)相連，電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)裝置(9)和行走 驅(qū)動(dòng)裝置(19)分別與安裝在控制箱內(nèi)的可編程控制器(43)相連，可編程控制器(43)與工業(yè) 控制計(jì)算機(jī)(14)通信連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型電廠凝汽器智能移動(dòng)清洗機(jī)器人，其特征在于所述噴槍(3)頂部正前端裝設(shè)有第一聲納傳感器(25),回轉(zhuǎn)支承的支撐板前后端分別安裝了 第二和第三聲納傳感器(51)，履帶行走機(jī)構(gòu)機(jī)架(39)的前后位置分別裝設(shè)有第四和第五聲 納傳感器(49)，所述的第一、第二、第三、第四和第五聲納傳感器(25， 51， 49)與安 裝在控制箱內(nèi)的可編程控制器(43)相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的大型電廠凝汽器智能移動(dòng)清洗機(jī)器人，其特征在于所 述的清洗介質(zhì)源(26)包括高壓水介質(zhì)源和化學(xué)清洗介質(zhì)源，所述化學(xué)清洗介質(zhì)源為化 學(xué)藥劑儲(chǔ)液槽(44)，化學(xué)藥劑儲(chǔ)液槽(44)分為三個(gè)部分，分別裝載有酸性化學(xué)藥劑、堿 性化學(xué)藥劑和緩腐蝕劑；高壓水介質(zhì)源為清水槽(21)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的大型電廠凝汽器智能移動(dòng)清洗機(jī)器人，其特征在于所 述配重機(jī)構(gòu)(7)為中空狀，控制機(jī)構(gòu)的信號(hào)線路和橡膠軟管(32)裝設(shè)在配重機(jī)構(gòu)(7)內(nèi)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6的大型電廠凝汽器智能移動(dòng)清洗機(jī)器人，其特征在于采用防 水材料對(duì)所述的清洗機(jī)構(gòu)、履帶行走機(jī)構(gòu)和電氣控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行全密封。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的大型電廠凝汽器智能移動(dòng)清洗機(jī)器人，其特征在于所 述的配重機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向槽板，所述導(dǎo)線輪設(shè)置在導(dǎo)向槽板中，所述橡膠軟管繞過(guò)導(dǎo)線 輪，所述橡膠軟管的一端接進(jìn)水管，另一端接所述的噴槍，所述的噴槍由噴嘴滑座和噴 嘴組成，所述的噴嘴設(shè)置在該噴嘴滑座中，所述噴嘴和噴嘴滑座之間的空隙中設(shè)有壓簧。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的大型電廠凝汽器智能移動(dòng)清洗機(jī)器人，其特征在于所 述的噴嘴的外壁或噴嘴滑座的內(nèi)壁上設(shè)有凹槽，該凹槽中設(shè)有密封圈，所述噴嘴的外端 采用喇叭形狀。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的大型電廠凝汽器智能移動(dòng)清洗機(jī)器人，其特征在 于所述的橡膠軟管卡裝在2個(gè)連為一體的導(dǎo)線輪之間，該2個(gè)導(dǎo)線輪之間的間隔為一 個(gè)橡膠軟管的直徑。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種大型電廠凝汽器智能移動(dòng)清洗機(jī)器人，可用于大型清洗設(shè)備領(lǐng)域，包括履帶行走機(jī)構(gòu)、清洗機(jī)構(gòu)和電氣控制機(jī)構(gòu)；噴槍連接在清洗臂的噴槍旋轉(zhuǎn)支架上，噴槍上裝有水下攝像機(jī)，噴槍通過(guò)連通軟管與清洗介質(zhì)源相連；清洗臂通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸與清洗臂行走支架組件相連，清洗臂驅(qū)動(dòng)軸與電動(dòng)推桿相連；清洗臂行走支架組件安裝于回轉(zhuǎn)支承上，回轉(zhuǎn)支承通過(guò)行走支架組件裝設(shè)在履帶行走機(jī)構(gòu)上；噴槍頂部正前端、回轉(zhuǎn)支承的支撐板前后端和履帶機(jī)架的前后位置安裝有聲納傳感器。本實(shí)用新型機(jī)器人關(guān)節(jié)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工裝配方便，同時(shí)能在凝汽器水室中自主移動(dòng)完成凝汽器銅管的精確定位和高效清洗，其適用范圍廣，自動(dòng)化程度高。
文檔編號(hào)F28G1/16GK201327346SQ20082015938
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2008年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
發(fā)明者余洪山, 理 劉, 孫程鵬, 偉 寧, 輝 張, 江 朱, 王耀南, 鑫 聶, 淼 胡, 霞 鄧 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)