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1、储油罐油泥清理机器人邓三鹏;李充宁;张兴会;王健;李永刚【摘 要】新型储油罐油泥清理机器人系统采用全液压驱动.鉴于组装方面的要求.机 器人系统采用模块化设计,可拆分为左履带、右履带、推铲、主体和云台五部分,分 体模块可方便从油罐标准人孔进入罐内,在罐内进行快速组装或拆卸.采用机械推铲 和高压水射流相结合的清理模式,清理效果好,效率高.在胜利油田的试验表明,用机械 推铲和高压水射流相结合的方法清理油罐效率高,清理同样的油罐,用时是人工清理 的 1/3.期刊名称】油气田地面工程年(卷),期】2011(030)004【总页数】2页(P100-101) 【关键词】 储油罐;机器人;模块化设计;高压水射
2、流;液压控制;机械推铲【作 者】 邓三鹏;李充宁;张兴会;王健;李永刚【作者单位】 天津职业技术师范大学;天津职业技术师范大学;天津职业技术师范大学;天津职业技术师范大学;天津职业技术师范大学【正文语种】 中 文清罐机器人系统组成如图1所示。考虑罐内作业的防爆要求，机器人采用全液压驱动；鉴于组装方面的要求，机器人 系统采用模块化设计，可拆分为左履带、右履带、推铲、主体和云台五部分，分体 模块可方便从油罐标准人孔进入罐内，在罐内进行快速组装和拆卸。可燃气体检测 仪实时监测罐内的油气浓度，当油气浓度超过该油品爆炸下限的40%时，停止清 理作业；当油气浓度超过该油品爆炸下限的 20%时，则禁止使用高
3、压水射流冲洗 油罐油泥清理系统由清罐机器人、抽吸泵、液压泵站、远程控制台和软管线缆卷筒 等几部分组成，见图2。其原理是将清罐机器人置于罐体内部，由罐体外部的液压 泵站提供机器人运动的驱动力，高压水泵产生高压水，机器人用高压水射流和推铲 两种方式进行油罐清理1。清理过的油泥由抽吸泵抽至罐外，进行油、砂和水的 分离，以回收再利用。通过视频采集装置，将罐内的清理状况反馈到操控台以进行 罐外远程控制。机器人行走机构分为左、右履带架体两部分，行走的支架采用型钢制造，强度大且 重量轻。行走部分履带架体由导向轮、张紧装置、支撑轮、履带架、驱动轮、履带 和托带轮等组成。履带支架下部用三个支撑轮支撑起整个车身；
4、支架的后部是驱动 链轮，与履带形成链型啮合，链轮依靠液压马达来驱动；支架的前部是导向轮，导 向轮直径较小，以保证履带的前部离地面有一定距离，方便机器人转向；同时导向 轮的叉架采用螺纹滑块机构，以调整履带的张紧程度。选用橡胶履带，在橡胶履带 内嵌钢板芯及钢丝帘线，提高了带体的抗拉强度，降低了伸长率。橡胶履带具有耐 油、噪音低、振动小、牵引力大、不损坏油罐、接地比压小、速度快和重量轻等特 点。八、o（1）机械推铲系统。推铲安装在清罐机器人的前端，它由铲板和推铲架两部分组 成。铲板和推铲架主体结构采用强度较高的金属框架结构，重量轻，结构刚性好。 铲板运动的速度和摆动角度由比例阀来控制。铲板采用耐高温
5、、耐油、抗静电的高 分子聚乙烯塑料板制成。为了防止产生静电火花并加强铲板边缘的机械强度，沿铲 板底边前、后及铲板两侧均包覆厚度为4 mm的紫铜板条。（2）高压水射流清洗。高压水射流清洗原理是用高压泵打出高压水，高压水经管 子到达喷嘴时再把高压低流速的水转换成高流速的射流。射流以极高的冲击动能连 续不断地作用在被清洗表面，从而使垢物脱落，达到清洗的目的2。油泥高压水 射流清洗用采油厂内的废水作清洗液，温度在50工左右，热水清洗效果好，同时 也降低了清洗的成本。高压水射流清洗机组的压力为50 MPa ，流量为100 L/min 单嘴喷枪与摄像机、灯光固定在一起，可手动操纵手柄使其随云台水平回转和上
6、下 俯仰，也可在PLC的控制下按照设定速度自动往复扫描冲洗。在胜利油田孤岛采油厂模拟5 000 m3原油储罐布置试验场地，在试验场地上铺设 约200 mm厚的油泥。首先，在罐外将机器人分解成5个模块，通过人孔送入罐 内组装，总耗时约1h试验表明，模块化设计很好地解决了机器人的进罐问题。其次，测试机器人的移动能力。通过观察由罐内传出的视频，远程操纵手柄，机器 人按照发出的指令成功完成了前进、后退、转弯和速度无级调整，还进行了原地顺 时针和逆时针回转试验。试验结果表明，机器人在油泥环境下运行平稳，可原地回 转，且未出现打滑现象。最后，分别进行了机械推铲清理试验和高压水射流清洗试验。按照远程控制台发
7、出 的指令，推铲成功完成了抬起、放下动作及运动速度的调整，并可以停在运动范围 内的任意位置，推铲可将油泥铲松，并堆积起来，起到了较好的清理作用，如图3 所示。高压水射流可将距机器人2 m以内较坚硬的油泥冲刷干净，喷射距离较远 时，清洗效果较弱，但仍然可将距机器人10 m远的较疏松的油泥清洗干净，如图 4所示。喷枪与灯光、摄像机固定在一起可方便地调整角度，用机械推铲和高压水 射流相结合的方法清理油罐效率高，清理同样的油罐，用时是人工清理的1/3。（1）由于采用了模块化设计，机器人可方便地进入罐内进行组装或拆卸操作，解 决了机器人的进罐问题。（2）机器人采用履带式液压驱动，且进罐部件满足防爆、防燃、耐油要求，可适 应储油罐内环境，运转灵活。（3）采用机械推铲和高压水射流相结合的清理模式，清理效果好，效率高。（4）机器人在罐内清理作业，可将清罐工人从高强度劳动及恶劣危险的环境中解 放出来，提高了清罐安全性。（5）清罐机器人还有待进一步的改进，如提高清罐机器人对复杂工况的适应性。 机器人运行的自动化和智能化将是今后研究的主要内容。（栏目主持 樊韶华）【相关文献】1 邓三鹏，张建，李充宁，等储油罐清理机器人发展现状及关键技术J.油气田地面工程，2009，28（1）：50-512 秦国治，田志明高压水射流清洗技术及其应用J.管道技术与设备，2001 （ 1 ）: 38-40 .
