2023智慧电厂机器人应用指南

Q/GN —2019 智慧电厂机器人应用指南2023年8月目次TOC\o"1-1"\h\z\u1适用范围 适用范围本文件分别描述了火电、水电、风电、光伏等四大领域机器人使用的技术、应用场景和应用效果。本文件适用于指导火电、水电、风电、光伏等场站机器人的开发与应用。引用文件本文件引用下列文件或其中的条款，其最新版本（包括所有的修改版）适用于本文件。GB/T39586-2020电力机器人术语GB/T39405-2020机器人分类GB/T39005-2020 工业机器人视觉集成系统通用技术要求GB/T39590-2020机器人可靠性GB/T39402-2020面向人机协作的工业机器人设计规范JB/T14111-2020电力场站巡检机器人通用技术条件GB/T37416-2019 洁净机器人通用技术条件GB/T36896-2018轻型有缆遥控水下机器人工业和信息化部等十五部门《“十四五”机器人产业发展规划》工业和信息化部等十七部门《“机器人+”应用行动实施方案》术语和定义下列术语和定义适用于本文件。巡检机器人Inspectionrobot用于电力场站设备巡检作业的机器人，在工作区域内，携带相应的采集、检测装置，对预定路线上电力设备的状态、缺陷进行识别或检测，可采用人工遥控或自主运行等方式。检修机器人Maintenancerobot替代或辅助人工实现电力设备功能和性能的维持、保护、保养及修复（修理）等工作的机器人。操作机器人Operationrobot替代现场操作员在电力设备上按照相应的规程和规范开展的设备动作的机器人。燃料管理机器人Fuelmanagementrobot替代或辅助人工开展火电厂来煤采样、制样、化验等工作的机器人。概述面向发电侧机器人种类和应用场景较多，通过对系统内外发电企业机器人建设工作成果总结和分析形成了本文件。后续，随着发电企业机器人技术不断进步、应用场景逐渐丰富多样，再根据实际情况补充和拓展。本文件描述的机器人主要从发电侧机器人应用角度考虑，按照火电、水电、风电、光伏等四大应用领域对机器人进行描述，第5章到第8章中，每一章的名称是大类名称，该章（大类）下级目录名称是该大类下面子类的名称。火电领域机器人巡检机器人5.1.1生产区巡检机器人，搭载红外测温、表计识别、振动测量、声音识别等各种传感和设备，具有对生产区域阀门状态、仪表读数、设备表面温度、噪声、异音、环境温湿度以及常见的管道跑、冒、滴、漏等进行实时监视、异常实时告警、历史智能追溯等功能，主要用于锅炉、汽轮机主厂房运转层及各类辅机设备的运行及巡检。5.1.2重大危险区域巡检机器人，搭载高清摄像头、红外传感器、气体检测器等多种传感器和设备，具有多传感器融合、自主巡检、数据采集与智能分析、远程监控和设备缺陷诊断、自动充电等功能，可以提高电厂重大危险区域巡检的效率和质量，降低一线高危作业人员危险指数和劳动强度。主要应用于火电机组氢站、氨区、油区等重大危险区域巡检。5.1.3配电房、升压站巡检机器人，运用图像识别、无线通讯、激光自主导航算法、视觉识别等多种技术，对巡检区域的指针表计、数显表、避雷器动作次数、电气开关和阀门位置等进行数据自动识别、告警，自动生成报表和趋势曲线，提高危险区域作业的可靠性。主要应用于主变区、升压站、配电房及化学厂房等区域巡检。5.1.4热网巡检机器人，搭载高清摄像头、红外热像仪、气体传感器等传感器、红外热成像传感器，具有视觉检测、红外检测温、远程控制、智能分析等综合功能，可识别管壁腐蚀、裂纹、孔洞、减薄、氧化皮等缺陷，提高管网线路巡检效率和质量。5.1.5天然气调压站智能巡检机器人，搭载高清摄像头、热成像、TDLAS甲烷气体遥测仪、在线式甲烷传感器、音频传感器、温湿度传感器等巡检设备，可以自动进行巡检，智能识别仪表、阀门、跑冒滴漏及燃气泄漏。主要应用于天然气调压站这种爆炸危险性较大的场所的巡检。检修机器人5.2.1智能检修机器人，搭载摄像头和传感器等设备，基于标准的工艺、固化的经验等信息构建设备的检修文件包，具有实时识别、智能指导、故障诊断、协同作业、远程协作和自动充电等多种功能，可以提高电厂检修作业的效率和质量，降低操作失误的风险。5.2.2缺陷图像识别机器人，综合运用计算机视觉、图像工程、模式识别、智能成像等技术，对电厂中各类设备缺陷智能识别、各类图像深度分析，从电厂设备的图像中提取出缺陷信息，并对其进行分类和标记。可以提高设备的安全性和可靠性，降低意外事故的发生率。5.2.3锅炉内检修机器人，以磁吸附式爬壁机器人为载体，通过搭载视觉检测、无损测厚、清灰、打磨、冲洗、标记等模块完成水冷壁的无损检测任务，实现远程水冷壁自动化检测和维修技术的遥控操作实施和高危区域作业人工替代，作业过程可实现无人化、可视化，帮助提高锅炉安全性和效率，降低检测和维护成本。操作机器人5.3.1爬壁喷砂除锈机器人，搭载超高压水清洗机构、喷涂或喷砂工具,将爬壁机器人与喷砂除锈装置优化设计结合，可实现手机智能远程遥控及高空爬壁过程的自我纠偏，降低除锈人员高空作业的风险，提高工作效率。5.3.2凝汽器清洗机器人，基于凝汽器高压水射流在线清洗机器人技术，实现凝汽器冷却管的逐根清洗、实时监测和智能运行，使凝汽器始终保持较高清洁度，减少运行人员操作维护的工作量，助力机组节能降耗。5.3.3集控室操作机器人，采用图像处理方法及触屏电路，实现智能、稳定、准确的识别操作，实现柔性的安全控制，通过对集控室设备的精确定位，进行自动启停、调节等操作，记录集控室的历史数据、操作记录等信息，提高操作效率和质量。5.3.4阀门操作机器人，利用编码器等设备实现精确的位置控制，协助运行人员完成阀门操作、电气开关操作，主要用于在危险或困难的环境中代替人工进行阀门操作，确保人员安全、降低事故发生率。5.3.5动力管路在线作业机器人，搭载高清摄像头、高精度自由度机械臂以及专用的末端执行器，实现对动力管路的自动检测、维修和管理，实时反馈堵漏现场情况，对动力管道泄漏点进行精确定位与有效修复，记录动力管路的历史数据、维护记录等信息，方便管理人员进行管理和分析，帮助设备提高安全性和效率。燃料管理机器人5.4.1样品转运机器人，采样机采取的样品通过样桶封装后，转运到制样室，制样室机器人将封装好的样品桶进行自动归批分拣，并通过机器人自动开盖，倒料等工艺流程，将煤样自动送入到全自动制样机进行制样，替代人工转运煤样的过程，避免人员接触煤样。5.4.2全自动制样机器人，全自动制样机器人能自动将煤样进行流程的转换，通过程序控制，对煤样进行自动输送，实现煤样在不同工位制备不同的煤样，并实现煤样的自动装瓶、信息写入，替代人员繁重的做样工作。5.4.3自动存样机器人，自动存样机器人可实现存样的盲存盲取功能，通过机器人在存样柜内的多轴运动，可将存查样品瓶自动存在多工位的存样柜内，并具有自动识址功能，实现自动存样柜的自动存取煤样、自动弃样、自动盘库等功能。5.4.4自动化验机器人，自动化验机器人用于全自动化验系统，通过机器人中枢的协同控制，可将传统的煤样化验集成为一个整体，通过机器人的自动取样、自动称重、自动送样等动作，完成煤样的热值、硫分、灰分、挥发分、CHN的全自动化验，并实现数据的自动上传系统。5.4.5输煤皮带巡检机器人，输煤皮带巡检机器人对整个输煤系统全天无间断巡检，可实现及时、可靠、稳定地落煤管堵塞感知、皮带撕裂撕边感知、皮带跑偏感知、现场温度感知、异物入侵感知、视频监视、振动检测、动态追踪等功能，报警信息上传DCS或者SIS系统，实现异常情况下的设备联动。5.4.6火车自动摘钩机器人，火车在进入翻车机前，通过摘钩机器人、视觉检测及传感器感应系统的配合，自动对火车车厢进行摘钩和复钩动作，替换人员摘钩和复钩的重复、危险劳动，保障工作人员的人身安全。5.4.7火车车厢清洗机器人，火车通过卸车机卸煤后，火车车厢内仍然会存在大量的余煤，火车车厢清洗机器人附着在火车车厢上，通过洗盘和吹扫装置，将火车车厢内的余煤清扫到存样箱，清扫完成后，再将余煤转运到卸煤沟卸样，代替繁重的人员清扫工作，改善清扫人员的工作环境。水电领域机器人巡检机器人6.1.1水下巡检机器人，具有排淤置换可视化主动检测技术、水下点云量化感知技术、多传感融合水下定位关键技术、基于注意力机制深度学习的露骨料分割技术，可识别水下设备对象、基于5G远程指导活动，主要用于水电站水下设施设备巡检。6.1.2混凝土流道检测机器人，搭载高清晰数字摄像头、点阵激光扫描仪等设备，在混凝土粗糙表面稳定运行，具有数据分析以及远程监控等多种功能，可吸附在混凝土流道表面、识别障碍并自主避障，自动和远距离手动控制机器人沿壁面行走，识别混凝土表面缺陷如剥蚀、裂纹、露筋等，并进行缺陷定位，测量缺陷面积大小和深度，对水电站混凝土流道监测有着重要意义。检修机器人6.2.1压力钢管检测维护机器人，搭载高清晰数字摄像头、点阵激光扫描仪等设备，可沿钢管穹顶爬行巡查，对压力钢管自动检测、发现缺陷并进行精确定位，准确测量缺陷面积大小和深度，对缺陷部位进行打磨、焊接、涂漆修复，帮助水电站提高安全性和效率，降低作业成本。6.2.2水下检查检修机器人，通常由主机单元及多种加装层设备组合而成，具有水下摄像、扫描、打捞、测量、清理、切割等多种技能，可出入水电站库区、尾水、流道、涵洞等多种水下环境，可以代替潜水员实现无人潜水作业，解决在大水深、复杂水流条件下水下检查和作业难题。风电领域机器人巡检机器人7.1.1无人机叶片巡检，搭载高清摄像头、红外热像仪、激光扫描仪、传感器等设备，具有叶片表面检测、内部检测、数据存储和分析以及远程监控等多种功能，对目标进行自动巡检，发现隐蔽性较强故障点，提高故障点检测的准确性。无人机配备智能移动式机场，满足山地、高原风电场站巡检需要。7.1.2风电机组巡检机器人，通常由主机、操做系统、传感器组、计算机视觉系统、定位系统、运动控造系统、辅助系统和其他部件构成，具有油位识别、设备红外测温、主轴红外测温、环境监测、设备异响监测、语音交互等功能，能够检测塔底柜、塔筒、机舱等重要设备的异常状况，提高电力系统的安全性和稳定性。7.1.3升压站巡检机器人，搭载高清摄像机、红外热成像仪、传感器、自动检索和预警系统、自动存储记录设备、自动数据分析设备以及自动远程传输设备等，具有设备的外观检测、温度检测、应急处理、数据存储和分析以及远程监控等多种功能，提高设备的可靠性和安全性。检修机器人7.2.1风电机组塔筒维护机器人，通常由爬壁机器人、清洗组件、污水回收装置、监控模组、控制系统几部分组成，可对风机塔筒外壁进行清洗、除锈、涂装等作业施工，对风机叶片砂眼、开裂、横向裂纹、缺损、雷击、折断进行修复，以降低人员安全和运维风险。7.2.2风电机组螺栓检修机器人，通常由移动机构、紧固机构和固定机构等组成，具有风电机组螺栓检修功能，能够实现螺栓探伤、力矩自动监测和紧固等，提高风电机组螺栓维护工作效率。光伏领域机器人巡检机器人8.1.1光伏无人机巡检，搭载可见光相机、热红外传感器或EL检测设备，具有组件红外检测、组件表面灰尘检测、组件裂纹破损检测、组件遮挡检测等故障分析与智能检测功能，实现对光伏组件灰尘覆盖、表面破损、发热等故障隐患诊断和精确定位。8.1.2场区防火预警机器人，搭载各种类型的传感器、高清摄像头、红外线热成像仪等设备和灭火器等消防工具，具有火情侦察、消防灭火、排烟除尘、紧急救援和远程监控等多种功能，实现可视监测距离和全天候场区防火监测、火源点确认、温差预警和预警联动，可以提高救援效率，保护人员安全。检修机器人8.2.1光伏组件维护机器人，通常由机械臂、视觉系统、控制系统等组成，具有检查光伏组件的性能和状态、自主维护和修理、远程监控和自主优化的功能，能够实现光伏组件的高精度维护和修理，帮助光伏电站提高效率和寿命，降低运维成本。操作机器人8.3.1光伏组件