柔性导轨机器人

柔性导轨机器人

一、概述

火电锅炉受热面高温、高压管道在长期服役过程中，受烟气、飞灰、汽水冲刷、高温化学反应等因素影响，易形成管壁局部减薄、磨损、吹损、腐蚀等缺陷，最终发生爆管事故，其经济损失巨大。

传统方式通过搭建脚手架或大型升降平台对水冷壁、高过、高再等高空壁面进行防磨防爆检查。检验人员需佩戴安全带，携带仪器，于几十米高处作业，存在高空安全风险这种检查方式消耗大量人力物力，成本高昂，耗时长，同时极易出现安全事故，发电企业亟需一种能在短期停炉期间不用满搭脚手架，通过智能检测设备对炉内管屏进行早期预防检查的新型检查方式。

二、柔性导轨机器人

柔性导轨机器人主要由柔性导轨行走机构、硬性导轨、检测模块、终端控制模块、定位模块等构成。

1.柔性导轨行走机构

柔性导轨模块包括横向导轨、纵向导轨及两个行走机构。行走机构通过导向轮与柔性导轨之间的摩擦力驱动，纵向或横向稳定运动，行进速度可达8m/min，最大起重180kg,可承载测厚、氧化皮检测仪、数字射线成像等各种检测仪器，无掉落风险。

行走机构往复运动原理

横向导轨两端固定于炉顶或水冷壁看火孔，并设置紧绳器，保证行走机构平稳运行。纵向导轨上端固定于行走机构底部，可随之进行往复运动。通过纵横导轨可构建出覆盖整个水冷壁管屏的坐标系，使检测探头能够移动到任意位置，实现无死角检测。

2.检测模块

2.1.水冷壁检测

水冷壁磁吸导轨和检测探头

硬性导轨悬挂在纵向行走机构上，并随之上下移动。移动至检测位置后，导轨两端的电磁铁通电磁化，吸附于被测管屏，使测厚探头可在导轨上稳定横向移动。测厚完成后电磁铁断电退磁，整体移动至下一检测点。

电磁超声测厚无需耦合剂，允许工件表面有小于2mm的结焦、浮锈和凹凸不平；能够连续快速测得壁厚，并稳定输出到控制器；在检测作业中，测厚传感器可以自适应不同规格的管排，实现对不同管径的水冷壁管连续测厚，测厚精度±0.1mm，并可一键生成检测报告。

机器人可以搭载高清摄像头，视觉检测一体化。摄像头最高分辨率及帧率可达1920×1080@30fps，在辅助机械爪固定位置的同时，实现对管屏表面裂纹、砸伤、变形、磨损、鼓包、腐蚀等缺陷情况的实时监测。

2.2.高过、高再检测

氧化皮检测探头

进行X射线检测时，管屏两侧设两套柔性导轨，机器人可移动到任意点并通过机械爪固定，两侧安装冷阴极射线机与成像板，同步移动、实时成像；当检测奥氏体弯头氧化皮时，柔性导轨上安装机械臂，机械臂前端搭载氧化皮检测仪探头，实现弯头氧化皮堆积量的定量检测，机械臂上也可同时装设测厚仪，实时测量管壁厚度。

3.控制模块

控制箱通过人机界面控制机器人的行走、检测和通信。

机器人管理系统软件搭载于终端控制系统中，可实现实时影像和检测数据监测、机器人控制、路径规划以及数据存储、显示、导出等功能。

4.定位模块

机器人采用激光测距和视觉辅助定位，控制精度高，并通过计米器自动记录所测管子编号，缺陷处喷涂打标，方便测后复查及缺陷消除。

三、优势分析

1.安全

柔性导轨机器人的应用极大地减少了人员直接接触炉膛内部危险环境的需求，机器人通过远程控制进行操作，工作人员可以在安全环境中监控检测过程。

此外，柔性导轨的设计在最大程度上避免了高空坠落风险，无需防坠器，无需考虑机器人在壁面上的吸附力大小，也无需解决越障难题，承载力可覆盖各种常用检测设备，具备全过程安全保障。

2.全面

两条柔性导轨的设计能够覆盖被测管屏的各个角落，实现360°无死角全面检测。机器人可同时装备多种检测探头（如测厚仪、射线成像设备、氧化皮检测仪等），同时进行壁厚测量、裂纹检测、氧化皮检测、磨损评估和腐蚀检测等多项任务，多种检测结果综合评估，效率极高。

3.灵活

柔性导轨机器人的设计允许其快速部署并易于操作，其横向和纵向的移动能力使得机器人可以迅速到达检测位置。配合机械臂或机械爪可适应各种管屏，整套系统模块化设计，可根据电厂实际情况选配。自动化的检测过程迅速而准确，大大缩短了检测时间和停机维修时间，提高了发电厂的运行效率。

4.可追溯性

机器人系统内置数据处理和存储功能，能够实时收集和分析检测数据，生成详细的检测报告。这些数据可以用于趋势分析，预测潜在的故障和寿命评估，辅助制定更有效的维护策略。同时，数据的精确记录也方便了历史回溯和责任追踪。

四、小结

短时间的机组调停，是锅炉“逢停必检”要求的一个痛点和短板。使用柔性导轨机器人系统，可实现电站锅炉管屏运行状况信息的自动化采集，替代人工在恶劣作业场所进行检测工作，提升防磨防爆检查效率，实现之前无法实现的全覆盖无死角检查，低成本实现安全保障。