机械设计制造及其自动化外文翻译--多功能智能燃煤电站锅炉炉渣清洁机器人的研究.doc

多功能智能燃煤电站锅炉炉渣清洁机器人的研究摘要：目前锅炉及其辅助设备，容易形成堵粉，灰尘分层，焦化和炉渣无法清除轻松。一般来说，清洗和检修炉壁进行时锅炉已停止维护。的正常运作，这是造成灰尘分层，堵漏粉，焦化和炉渣在锅炉和辅助设备管线，可导致如二氧化碳，二氧化硫排放量的增加，氮氧化物和重金属污染物。在本文，智能清洗机据介绍，它可以自动称为高温炉机器人堵漏粉干净，灰尘分层，焦化和炉渣在锅炉和辅助设备管道，可以进行在线监测。这个机器人，这是一个具有很高的机器人，传感器，自动化技术，结合机研究和应用价值，从而填补了清洗机器人领域的差距电站锅炉及辅助设备。关键词：锅炉，窑炉，管道，智能化，机器人。1，项目背景有各种电站锅炉本体之间的连接设备及其辅助设备。与管道连接的主要连接形式。情况，堵粉，灰尘分层，焦化和炉渣通常会出现锅炉运行时，从而影响锅炉设备的安全运行。本文的发明可以自动清理堵漏粉，灰尘分层，炼焦及炉渣在锅炉本体和辅助内壁管道设备，并可以进行在线监测，从而确保安全运行管道和设备。2技术要求智能机器人需要清理各种管道和墙壁在恶劣的工作条件，主要是在高温下，过度的辐射和灰尘环境4 5。如在小学和中学的空气软管，煤粉管和锅炉炉膛内壁。高温和尘土飞扬的工作条件使难以成像机器人。因此，它需要设计一种新的成像设备7。机器人的技术要求如下：（1）其体温可维持在300，其关键部件，如视觉成像系统，可维持在80下工作的机器人高辐射，高1200的温度范围内的尘埃。 （2）机器人的可视化功能要求1，以找出故障部位如管道漏粉和水冷却壁的管道和锅炉助推器和采取相应措施。 （3）机器人可以使自己固定在管道和任何锅炉受热面防止它倒塌。 （4）机器人的每一个部件都需要实现模块化设计2，它可以便于维护和故障排除。 （5）机器人需要实现的功能，它可以清理堵漏粉，灰尘分层，焦化和炉渣。 （6）机器人必须具备的动力和快速移动的速度，从而可以完成在规定时间内检测和清除任务。一旦清洗机器人完成，锅炉内壁所需的工作条件，它可以继续工作在管道改变干净模块后，这主要是因为锅炉炉膛的结构和工作环境更比一般管线复杂。3机器人本体这是相对容易得多，比墙壁的管道，以监测和清理。因为它技术要求高，清洗堵漏粉，灰尘分层大墙下的高温，高辐射，高粉尘的焦化和炉渣和条件，因为其在垂直的墙壁上工作的需要，它具有较高的其吸附的设计要求，爬行和清洗系统。由于工作环境的特殊字符，机器人需要有自己的字符，机器人的一般特征以外，以满足特定的工作环境的要求。机器人的长度为0.4m，宽度为0.3m，高度是0.19米的，本体结构如图1所示的系统。多功能智能电厂锅炉炉膛清洗机器人由机器人本体，渣清洗装置，视觉成像系统，信号接收系统和冷却系统。3.1附着力模式 磁性机器人的粘附模式可分为四种类型，这是轮型吸式，履带式和步行风格3 5。机器人本体的钢铁结构，它要求机器人能承受高负荷，运行速度快。因此，机器人履带式风格，其附着力模式选择。 图1.为处理焦化和炉渣结构的机器人 根据工作条件的结构和材料特性，机器人配备磁轨上的每一方6。永磁，由钕铁硼，选择作为粘附机构。它是安全可靠。它可以防止机器人从下跌时，突然停电。粘附功能的机器人，实现了44个永久磁铁驾驶外，41毫米27毫米25毫米，这是固定的尺寸链。在机器人的运动过程，它是确保每一个传动链有17永磁炉加热表面，形成良好的附着力足够附着力，使机器人附着在炉面。传感器安装永磁外底部。一旦常任理事国之间的距离磁体和衔铁墙是安全距离，传感器触发上断路器停止机器人故障检测，然后开始。它不工作，直到故障排除。 轨道由链和永磁是由四个驱动交流伺服电机根据的谐波减速器机器人移动，根据永磁两条轨道上的地位不同，单驱动电机被打开，使两个音轨的状态相同。和驱动电机提供驱动扭矩。然后驾驶的传动链驱动的永磁反过来赛道表面的吸附，从而使机器人可以移动的锅炉供热表面速度在826米/分钟。3.2冷却系统为了保证机器人正常工作，视觉成像系统和信号接收和控制系统，需要在150的温度下工作。冷却和保温层由许多单位，每个单位两个喷嘴，即一种短距离的喷嘴和长程的喷嘴，其出口直径1，2分别和进气口直径都33。两各种喷嘴可喷射冷却水不同距离，形成了双层水幕，它可以有效地降低烟气温度和分开的灰尘，以避免机器人的内部结垢。那里是一个流动的冷却水层之间的顶部和底部的墙壁和文件夹是一个绝缘层下底壁。有4个冷却和保温层固定于外部的一部分机器人的身体。该机器人配备了空气冷却和水冷却，这两者强制冷却的方法。高温冷却水输送耐工业软管。锅炉炉膛，相当于一个20米的高度圆柱壳直径。什么是它的气体温度是1400K，其中含有二氧化碳，水蒸气和非吸收性气体。其总压力为100000Pa，CO2分压20000Pa，水蒸汽的分压为10000Pa。炉的四壁配有水墙（冷却水）和它的温度是600K。查找黑体辐射功能表S =0.6D， t =1400K，检查，通常用于表面的发射率表，查表同样得到= 0.017要计算a（g）和t =600K以下两个曲线的情节的调查：所以， 查表得到， 所以： 水冷壁吸收热量（冷却水）是： 机器人长为0.4米，宽为0.3米，高为0.19米，所以受热面积是： 焦炭和渣机器人的热交换是： 机器人的外部热交换是15.76KW 因此，冷却水QM是：在上述计算中，机器人的内部温度为80，冷却水可提供0.5KW高低压离心泵，它可以确保所有系统正常工作。3.3翻转机构该机器人采用磁吸附式。由于重力作用，这是很容易遇到小费的现象，当机器人通过焊接室壁存在。所以专门设计的抗倾覆机构。当机器人处于休眠状态，其压力如图2所示的状态。根据力和力矩平衡的条件下，它可以得到以下公式： 为了使机器人不颠覆，它必须满足 图2.抗倾覆的应力分析3.4视觉成像系统视觉成像系统是一个不可分割的一部分的机器人吸尘器1。措施，以保护成像系统：在高温下使用双隔热层，中间层是真空绝缘层和最内层空气被迫对流冷却，使成像系统能正常工作。最外层是的LOW-E玻璃膜涂层4，它可以利用光反射在2000，过滤99.9的红外线和反映80的远红外热辐射，减少了进入机器人身体的热辐射和增加图像分辨率下高温度，提高系统的可用性。有两个CCD相机在机器人的前面和后方。有一个冷却风扇固定在后方主要的CCD相机。主要的CCD相机用于定位测量焦化和炉渣的厚度。它也可以用来检测炉加热表面，如测试水墙变形，爆管等辅助摄像机安装在机器人的后部，它们主要用于检测渣的清洗效果。 CCD相机检测图像通过无线传输发射模块。其传输方式如图3所示。 图3.图像无线传输模块 检测到的信号将被发送到无线发射模块将发送由它。由无线接收模块接收到的信号，由主机将读取计算机处理后，它会被转换为视频信号，并进行存储，所以这是容易为人们检测和判断受热面的条件，并采取根据结果采取适当行动。3.5清洗系统 机器人的清洗系统是模块化设计，因此它可以切换到不同的模块，以适应不同的工作条件8。它应该使用相应的模块清洗时炉内壁，使机器人的适应性和可用性增强。四套渣敲门20W电机安装在清洗模块。他们用于清理阻塞粉末，灰尘分层，焦化和渣炉。安装两个钢丝刷和磨棒，确保它被清除完全。一个安全的距离开关安装在磨棒的后部。如果底部研磨棒和加热表面之间的距离超过安全距离，机器人会停止移动，重复清洁炼焦及矿渣，直到它清理。3.6信号接收控制系统控制系统是机器人9，它是负责机器人的神经中枢步行，吸附，传递障碍，监测设备和控制设备安全。智能机器人控制系统采用主从控制系统。 “主控计算机是放在地面测控站和从控制器里面的机器人。主要和奴隶控制器可以相互沟通通过有线或无线的竞争necess元控制操作。运动控制器由电动机驱动，电流检测，温度检测，安全检测和图像处理模块。控制系统如图4所示。严格的约束存在的转换之间的运动和操作的一部分机器人10.必要的软件包需要连同模块化设计，从而使其方便，安全的操作命令运营商开放接口。便利性和运行的可靠性和灵活性和可继承的实施同时必须是考虑红色。根据任务导向的原则分层规划，模块化设计满足透明的要求，兼容性和容错9。图4.控制系统结构本文所描述的主要结构和多功能的特点智能在燃煤电站锅炉炉渣清洗机器人，解释通过使用图表和分析图的结构和机器人的特点，机器人和它的设计原理，详细介绍了每个部分。这个机器人是一个聚集的机器人，传感器和自动化。它具有很高的研究价值和应用。它填补空白的电站锅炉及其辅助设备清洗技术。鸣谢:部分支持这项工作是由曙光项目（08SG53），上海科学技术基金（09230501300），5重点上海教育委员会（J51304）和第三阶段的主题上海教育本科教育中心建设项目委员会。参考文献：1. Cai,Z.Robotics,pp. 32-37. Tsinghua university press, Beijing(2000)(in Chinese)2. Wang, G,Ma, P, Li, Y, et al. The Mobile Robot for Outer Surface inspectionOf boiler tubes. International Journal of Robotics and Automation 19(1),36-41(2004)3. Li,Y,Ma,P. A novel mobile robot for finned tube inspection. Robotica 21(6),691-695(2003)4. Wang, G, Ma, P, Cao, et al. Application of wireless local area network technology in mobile robot for finned tube inspection. Journal of Shanghai university. English edition 8(2), 180-186(2004)5. Meng, Q, Qi, Y, Zhang, S, et al. Intelligent robot and its development. Journal of China Ocean University 34(5),831-838(2004)(in Chinese)6. Brionses, L, Bustamante, P, Serna, M.A. Wall-climbing robot for inspection in nuclear power plants. In. Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, vol. 17(4), pp. 1409-1415(1994)7. Asomi, S. Robots in japan. Present and future. IEEE Robotics & Automation Magazine(6), 2422-2475(1994) 8. Meng, X, et al. Study of a kind of multi-sucker climbing robot prototype. Mechanical Design(August 2005)(in Chinese)9. Qian, X, Song, J. Engi