煙道氣體流速流量檢測爬壁機器人設計

吳秋龍

摘 要：本文首先就目前熱電廠煙道氣體流速流量的檢測方法進行分析，然后對應用智能機器人替代人工進行煙道檢測在理論上進行可行性說明，進而設計出煙道氣體流速流量檢測爬壁機器人總體方案設計，并對機器人工作流程進行說明，拓展了爬壁機器人應用領域。

關鍵詞：熱電廠；煙道檢測；爬壁機器人

目前環(huán)保部門對熱電廠煙道氣體流速流量進行例行檢測時，采用工人手持皮托管（特定形狀長而細的鋼管，一種煙道檢測工具），將其從煙道外壁通過檢測孔插入到煙道內部進行檢測的方法。應用該方法時，存在以下缺點：1、需要事先搭建高層腳手架及操作臺，檢測完成后需拆除高層腳手架及操作臺；2、煙道外壁檢測孔附近環(huán)境惡劣，對操作人員身體會造成一定傷害；3、人員手持皮托管時間長，勞動強度大；4、無法克服生理顫抖導致地測量參數(shù)不穩(wěn)定；5、高空作業(yè)危險系數(shù)高。目前我國熱電廠分布多而廣，各地環(huán)保監(jiān)測站在利用此方法進行例行煙道檢測中效率非常低，同時熱電廠需要在煙道檢測時抽調人手配合環(huán)保部門低效而頻繁的檢查，因此積極性不高。由此導致的諸如檢測孔漏檢、少檢、檢測數(shù)據弄虛作假等檢測問題時常出現(xiàn)，導致我國在建設環(huán)保型國家的道路上頻頻受阻。

一、我國爬壁機器人研制現(xiàn)狀

隨著近年來科學技術的飛速發(fā)展，特別是機器人技術的日漸普及，機器人已深入到國民生產的各行各業(yè)之中，代替工人扮演著至關重要的角色。爬壁機器人是機器人領域的一個重要分支，它把地面移動機器人技術與吸附技術有機結合起來，可在垂直壁面上附著爬行，并能攜帶工具完成一定的作業(yè)任務，大大擴展了機器人的應用范圍。目前，爬壁機器人主要應用于核工業(yè)、石化工業(yè)、造船業(yè)、消防部門及偵查活動等，如對高樓外壁面進行清洗，對石化企業(yè)中的儲料罐外壁進行檢測和維護，對大面積鋼板進行噴漆，對大型船舶船舷進行除銹，以及在高樓事故中進行搶險救災等。因此，爬壁機器人研制的成功，使應用機器人在垂直煙道外壁進行爬行，并攜帶相應檢測工具進行煙道檢測成為可能。

二、煙道氣體流速流量檢測爬壁機器人總體方案設計

根據產品使用特點，采用磁吸附履帶式爬壁機器人作為煙道氣流流速流量檢測機器人。磁吸附履帶式爬壁機器人采用的是雙履帶永磁吸附結構，在履帶一周上安裝有數(shù)十個永磁吸附塊，其中的一部分緊緊地吸附在壁面上，并形成一定的吸附力，通過履帶（由鏈條和永磁塊組成）使機器人貼附在壁面上。機器人在壁面上的移動靠履帶來完成，移動時，履帶的旋轉使最后的吸附塊在脫離壁面的同時又使上面的一個吸附塊吸附于壁面，這樣周而復始，就實現(xiàn)了機器人在壁面上的爬行。

由于磁吸附履帶式爬壁機器人要附著在導磁介質上，因此需要在煙道外壁固定一塊鋼板，鋼板可以作為煙道的一部分永久固定，用作產品的吸附介質。此外，由于原來檢測孔處的法蘭已經不適用機器人自動檢測的要求，需要對檢測孔法蘭重新開發(fā)，設計一款用于專用的快開法蘭。機器人需要從煙道頂部下放，因此需要一輔助系統(tǒng)，同時輔助系統(tǒng)還需要完成對機器人供電線纜、安全繩索和皮托管的收集。

整個系統(tǒng)由爬壁機器人本體、機器人輔助系統(tǒng)、機器人吸附介質（鋼板）、快開法蘭和控制系統(tǒng)組成。機器人本體包括：皮托管進給裝置、機器人骨架、鏈輪鏈條、磁鐵、防傾覆裝置和快開法蘭開啟裝置組成；機器人輔助系統(tǒng)包括：輔助翻轉平臺、電纜卷筒、硅膠管卷筒和伺服電動葫蘆組成；快開法蘭是專門設計的一種用來密封檢測孔的法蘭板，機器人可自動走到檢測孔所在位置，將快開法蘭自動打開，插入皮托管進行檢測，檢測完成后快開法蘭可以自動閉合，保證檢測孔的密封，防止煙氣外泄；控制系統(tǒng)包括機器人控制系統(tǒng)、遙控器和輔助系統(tǒng)控制器，操作人員通過遙控器無線控制機器人和輔助系統(tǒng)完成各自的任務，同時可以通過遙控器上的視頻接收屏，實時觀測機器人所處位置。

三、應用爬壁機器人進行煙道氣體流速流量檢測的工作流程

應用爬壁機器人進行煙道氣體流速流量檢測時，操作者只需手持遙控器，即能控制機器人完成煙道檢測任務。工作流程如圖1所：

參考文獻：

[1]常迎梅，侯國棟.雙動力臂爬壁機器人吸附系統(tǒng)設計[J].機械研究與應用，2010，05.