專利名稱：燃煤電站鍋爐高溫爐膛結(jié)焦結(jié)渣機(jī)器人處置系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳熱學(xué)、光學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)制造、信號(hào)傳輸領(lǐng)域。是一種操作簡單，占用空間體積小，控制方便，可靠性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高的發(fā)明裝置。
背景技術(shù)：
目前市場上結(jié)焦、結(jié)渣處理設(shè)備以及可視化成像設(shè)備基本無法能夠工作在1200°C 的高溫流場內(nèi)。主要原因是電站鍋爐爐膛燃燒環(huán)境惡劣，燃燒溫度過高，極易引起設(shè)備的磨損、融化，導(dǎo)致成像設(shè)備損壞。該發(fā)明針對(duì)高溫流場的工作特點(diǎn)，采取了外保護(hù)層、外保溫層內(nèi)真空隔熱層、強(qiáng)制空氣冷卻措施，保證成像系統(tǒng)、結(jié)渣清理系統(tǒng)的工作溫度在正常范圍內(nèi)。采用耐高溫增透膜，使成像系統(tǒng)正常工作。目前，很多人制作了高溫下的成像設(shè)備及高溫機(jī)器人，但是均無法在無保護(hù)狀態(tài)下在正常運(yùn)行的鍋爐爐膛中工作。如中國專利號(hào)200720087021，自動(dòng)進(jìn)退一體化高溫?cái)z像機(jī)；中國專利號(hào)98113031，高溫機(jī)器人末端操作器；中國專利號(hào)200810051498，溫?zé)岢尚斡酶邷刂悄軝C(jī)器人等。目前市場上還沒有專門的應(yīng)用于電站鍋爐積灰、結(jié)焦結(jié)渣的機(jī)器人處置系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要提供一種燃煤電站鍋爐高溫爐膛結(jié)焦結(jié)渣機(jī)器人處置系統(tǒng)，該系統(tǒng)能正常運(yùn)行在常溫到1200°C的流場中，可及時(shí)直觀反映電站鍋爐爐膛的積灰、結(jié)渣情況，并對(duì)積灰、結(jié)交結(jié)渣進(jìn)行清理，能有效預(yù)防爆管、掉渣等事故的發(fā)生，可以提高鍋爐檢修效率，縮短停爐時(shí)間，增加鍋爐的可利用率，增加發(fā)電量，隨之可提高電網(wǎng)的可靠性、安全性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種燃煤電站鍋爐高溫爐膛結(jié)焦結(jié)渣機(jī)器人處置系統(tǒng)，包括機(jī)器人本體、結(jié)渣清理裝置、可視化成像系統(tǒng)、信號(hào)接收控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)，其特點(diǎn)是機(jī)器人本體兩側(cè)各安裝有一條磁性履帶和抗傾覆機(jī)構(gòu)構(gòu)成吸附機(jī)；機(jī)器人本體外部安裝有四層冷卻、保溫層構(gòu)成冷卻系統(tǒng)，其中，機(jī)器人本體外部從內(nèi)至外依次設(shè)有保溫層，內(nèi)壁，冷卻水夾層，外壁，外壁上設(shè)有與冷卻水夾層相通的近程噴嘴和遠(yuǎn)程噴嘴； 可視化成像系統(tǒng)包括安裝在機(jī)器人前部和后部的主，輔CCD攝像機(jī)，主CCD攝像機(jī)前部安裝有耐高溫增透LOW-E膜，用于減少反射光的強(qiáng)度，增加投射光強(qiáng)度，使成像更加清晰，主CCD 攝像機(jī)后部安裝有主CXD攝像機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)；可視化成像系統(tǒng)中設(shè)有內(nèi)、外耐高溫保溫層以及中間真空隔熱層，內(nèi)耐高溫保溫層內(nèi)層設(shè)有空氣強(qiáng)制對(duì)流冷卻結(jié)構(gòu)，外耐高溫保溫層外層為玻璃LOW-E膜鍍層；結(jié)渣清理裝置包括敲渣電機(jī)，磨棍驅(qū)動(dòng)軸，安全距離開關(guān)，其中，在機(jī)器人本體前端安裝有四臺(tái)敲渣電機(jī)，磨棍驅(qū)動(dòng)軸后部安裝有安全距離開關(guān)。機(jī)器人長0. 8m,寬0. 6m,高0. 38m ；機(jī)器人的吸附機(jī)由固定在驅(qū)動(dòng)鏈外側(cè)的四十四塊尺寸為41mmX27mmX25mm的永磁體構(gòu)成，其中，單塊永磁體吸附力為8. 6Kg。近程噴嘴和遠(yuǎn)程噴嘴與冷卻水輸送管相連，冷卻水輸送管呈大套小結(jié)構(gòu)布置，內(nèi)管輸送冷卻用水，內(nèi)管與外管之間設(shè)有運(yùn)輸冷卻水的夾層，外層膠管鋼芯間隙安裝有與冷
3卻系統(tǒng)上兩種噴口直徑分別為Φ” Φ2的近程噴嘴和遠(yuǎn)程噴嘴入口直徑均為Φ3的噴嘴。本發(fā)明的有益效果是
(1)具有在1200°c高溫、高輻射環(huán)境溫度下保持機(jī)器人本體溫度在400°C以內(nèi)、可視化成像系統(tǒng)等關(guān)鍵部分在80°C以內(nèi)的冷卻系統(tǒng)，能保證機(jī)器人正常工作；
(2)機(jī)器人具有可視化能力，能對(duì)鍋爐受熱面故障部分(如水冷壁爆管)進(jìn)行人工定
位；
(3)能夠在鍋爐任意受熱面固定的吸附力，防止墜落；
(4)機(jī)器人結(jié)構(gòu)能通過Φ700mm孔進(jìn)入鍋爐；
(5)機(jī)器人有嚴(yán)密的密封系統(tǒng)，能防止系統(tǒng)內(nèi)部積灰；
(6)機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)清掃積灰，敲擊結(jié)渣功能；
(7)機(jī)器人具備較快的移動(dòng)速度，能夠在較短的規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)；
在電站鍋爐工作、停爐時(shí)，該系統(tǒng)可以隨時(shí)進(jìn)入爐膛內(nèi)部進(jìn)行觀察，極大方便了電站工作人員對(duì)爐膛內(nèi)部的工作情況的直接觀察，可對(duì)積灰、結(jié)焦結(jié)渣進(jìn)行清理，避免了積灰、結(jié)渣可能導(dǎo)致的事故的發(fā)生，也可以在停爐后的第一時(shí)間進(jìn)入爐膛，直接觀測爐膛的爆管情況，縮短檢修時(shí)間，增加鍋爐可利用系數(shù)，提高發(fā)電量。以一臺(tái)額定容量為1000麗的常規(guī)燃煤電站鍋爐，若能提前一天以額定負(fù)荷運(yùn)行發(fā)電，就可多發(fā)電MOO萬千瓦時(shí)，按照每度電上網(wǎng)電價(jià)為0. 3元，電廠將增加收入720萬兀。


圖1是本發(fā)明的本體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的左視圖3是抗傾覆機(jī)構(gòu)受力分析原理圖； 圖4是冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖5是圖4的俯視圖； 圖6是冷卻用風(fēng)、水輸送管結(jié)構(gòu)剖視圖； 圖7是圖6的右視圖； 圖8是CCD攝像機(jī)圖像傳輸方式框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。如圖1，2所示，本發(fā)明的燃煤電站鍋爐高溫爐膛結(jié)焦結(jié)渣機(jī)器人處置系統(tǒng)，包括機(jī)器人本體、結(jié)渣清理裝置、可視化成像系統(tǒng)、信號(hào)接收控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)。機(jī)器人除具備一般機(jī)器人的特點(diǎn)外，還需具備自身的特點(diǎn)。該機(jī)器人長0.8m，寬 0. 6m,高0. 38m。它包括敲渣電機(jī)1，磨棍2，驅(qū)動(dòng)電機(jī)3，磁性履帶4，支撐桿5，配氣箱6，鋼刷7，主CXD攝像機(jī)8，主CXD攝像機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)9，信號(hào)接收控制器10，導(dǎo)線11，輔CXD攝像機(jī) 12，傳動(dòng)軸13，耐高溫增透LOW-E膜14，磨棍驅(qū)動(dòng)軸15，外熱電偶16，傳動(dòng)鏈條17。機(jī)器人本體前端中間安裝主CXD攝像機(jī)8，主CXD攝像機(jī)前部安裝有耐高溫增透 LOW-E膜14，機(jī)器人本體前端兩邊各安裝二個(gè)敲渣電機(jī)1，其前端面上設(shè)有鋼刷7，兩側(cè)安裝
4磨棍驅(qū)動(dòng)軸15及磨棍2，主CXD攝像機(jī)8后面安裝主CXD攝像機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)9，主CXD攝像機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)9后面的機(jī)器人本體內(nèi)安裝信號(hào)接收控制器10，機(jī)器人本體后端安裝有輔CCD攝像機(jī)12和配氣箱6。機(jī)器人本體兩邊內(nèi)安裝各二個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)3，驅(qū)動(dòng)電機(jī)3經(jīng)傳動(dòng)軸13驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)鏈條17。機(jī)器人本體兩邊安裝外熱電偶16。信號(hào)接收控制器10通過導(dǎo)線11分別與敲渣電機(jī)1，驅(qū)動(dòng)電機(jī)3連接。針對(duì)鍋爐爐膛受熱面的結(jié)構(gòu)及材料的特點(diǎn)，機(jī)器人兩側(cè)傳動(dòng)鏈條17上各安裝有一條磁性履帶4構(gòu)成機(jī)器人的吸附機(jī)。磁性履帶4選用型號(hào)為NTP496的永磁體NdFeB材料、單塊吸附力為8. 6Kg的永磁體作為吸附體，安全可靠。機(jī)器人的吸附機(jī)由固定在傳動(dòng)鏈條17外側(cè)的四十四塊尺寸為41mmX27mmX25mm 的永磁體實(shí)現(xiàn)的。機(jī)器人在移動(dòng)過程中，保證每條傳動(dòng)鏈條17都有十八塊永磁體與爐膛受熱面吸附良好，形成足夠的吸附力將機(jī)器人吸附在爐膛表面。當(dāng)機(jī)器人越過爐膛內(nèi)壁存在的焊縫時(shí)，由于重力作用很容易發(fā)生傾覆現(xiàn)象，為此專門設(shè)計(jì)抗傾覆機(jī)構(gòu)。當(dāng)機(jī)器人在壁面處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，受力狀況如圖3所示。根據(jù)力和力矩的平衡條件，可得到下列方程組
權(quán)利要求
1.一種燃煤電站鍋爐高溫爐膛結(jié)焦結(jié)渣機(jī)器人處置系統(tǒng)，包括機(jī)器人本體、結(jié)渣清理裝置、可視化成像系統(tǒng)、信號(hào)接收控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述機(jī)器人本體兩側(cè)各安裝有一條磁性履帶(4)和抗傾覆機(jī)構(gòu)構(gòu)成吸附機(jī)；機(jī)器人本體外部安裝有四層冷卻、保溫層構(gòu)成冷卻系統(tǒng)，其中，機(jī)器人本體外部從內(nèi)至外依次設(shè)有保溫層(26)，內(nèi)壁(25)，冷卻水夾層(24)，外壁(23)，外壁(23)上設(shè)有與冷卻水夾層(24)相通的近程噴嘴(21)和遠(yuǎn)程噴嘴(22);所述可視化成像系統(tǒng)包括安裝在機(jī)器人前部和后部的主，輔CXD攝像機(jī)(8，12)， 主CXD攝像機(jī)(8)前部安裝有耐高溫增透LOW-E膜(14)，用于減少反射光的強(qiáng)度，增加投射光強(qiáng)度，使成像更加清晰，主CCD攝像機(jī)(8)后部安裝有主CCD攝像機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)(9);可視化成像系統(tǒng)中設(shè)有內(nèi)、外耐高溫保溫層以及中間真空隔熱層，內(nèi)耐高溫保溫層內(nèi)層設(shè)有空氣強(qiáng)制對(duì)流冷卻結(jié)構(gòu)，外耐高溫保溫層外層為玻璃LOW-E膜鍍層；所述結(jié)渣清理裝置包括敲渣電機(jī)(1)，磨棍驅(qū)動(dòng)軸(15)，安全距離開關(guān)，其中，在機(jī)器人本體前端安裝有四臺(tái)敲渣電機(jī)(1 )，磨棍驅(qū)動(dòng)軸(15)后部安裝有安全距離開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃煤電站鍋爐高溫爐膛結(jié)焦結(jié)渣機(jī)器人處置系統(tǒng)，其特征在于；所述機(jī)器人長0. 8m,寬0. 6m,高0. 3洳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃煤電站鍋爐高溫爐膛結(jié)焦結(jié)渣機(jī)器人處置系統(tǒng)，其特征在于；該機(jī)器人的吸附機(jī)由固定在驅(qū)動(dòng)鏈外側(cè)的四十四塊尺寸為41mmX27mmX25mm的永磁體構(gòu)成，其中，單塊永磁體吸附力為8. 6Kg。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃煤電站鍋爐高溫爐膛結(jié)焦結(jié)渣機(jī)器人處置系統(tǒng)，其特征在于；所述近程噴嘴(21)和遠(yuǎn)程噴嘴(22)與冷卻水輸送管相連，冷卻水輸送管呈大套小結(jié)構(gòu)布置，內(nèi)管輸送冷卻用水，內(nèi)管與外管之間設(shè)有運(yùn)輸冷卻水的夾層，外層膠管鋼芯間隙安裝有與冷卻系統(tǒng)上兩種噴口直徑分別為Φρ Φ2的近程噴嘴和遠(yuǎn)程噴嘴入口直徑均為Φ3的噴嘴。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃煤電站鍋爐高溫爐膛結(jié)焦結(jié)渣機(jī)器人處置系統(tǒng)，機(jī)器人本體外部從內(nèi)至外依次設(shè)有保溫層，內(nèi)壁，冷卻水夾層，外壁，外壁上設(shè)有近程噴嘴和遠(yuǎn)程噴嘴；主CCD攝像機(jī)前部安裝有耐高溫增透LOW-E膜，后部安裝有冷卻風(fēng)機(jī)；可視化成像系統(tǒng)中設(shè)有內(nèi)、外耐高溫保溫層以及中間真空隔熱層，內(nèi)耐高溫保溫層內(nèi)層設(shè)有空氣強(qiáng)制對(duì)流冷卻結(jié)構(gòu)，外耐高溫保溫層外層為玻璃LOW-E膜鍍層。本發(fā)明可正常運(yùn)行在常溫到1200℃的流場中，可隨時(shí)直觀反映電站鍋爐的積灰、結(jié)渣情況，并對(duì)積灰、結(jié)焦、結(jié)渣進(jìn)行清理，并能有效預(yù)防爆管等事故的發(fā)生，可有效避免因積灰、結(jié)焦結(jié)渣引起的換熱面受熱不均產(chǎn)生的熱偏差、水動(dòng)力不穩(wěn)、管間脈動(dòng)、水循環(huán)停滯和倒流等不正常工況的出現(xiàn)。
文檔編號(hào)F23M11/04GK102175039SQ201110004938
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者何平, 劉琴, 吳江, 孫海彥, 張艷艷, 李芳 , 王曉斌, 羅子豪, 趙栩瑩, 高磊 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院