《化工设备清洗机器人》

ICSICS25.040.30CCSL66团体标准T/HNMESXXX-XXXX化工设备清洗机器人Chemicalequipmentcleaningrobots（征求意见稿）XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施河南省机械工程学会发布PAGE3化工设备清洗机器人范围本文件规定了化工设备清洗机器人安全设计要求、结构组成和基本功能、材料要求、技术要求、检验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。本文件适用于换热器、精馏塔、反应釜、常压储罐、管道等化工设备清洗用机器人的设计、制造和检验。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T191包装储运图示标志GB/T3785.1电声学声级计第1部分：规范GB/T3836.1爆炸性环境第1部分：设备通用要求GB/T3836.2爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备GB/T4208外壳防护等级（IP代码）GB/T4768防霉包装GB/T4857.23包装运输包装件基本试验第23部分：垂直随机振动试验方法GB/T4879防锈包装GB/T5048防潮包装GB/T5226.1机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件GB11291.1工业环境用机器人安全要求第1部分：机器人GB11291.2机器人与机器人装备工业机器人的安全要求第2部分：机器人系统与集成GB/T17799.2电磁兼容通用标准第2部分：工业环境中的抗扰度标准GB/T17799.4电磁兼容通用标准第4部分：工业环境中的发射GB/T19292.1金属和合金的腐蚀大气腐蚀性第1部分：分类、测定和评估GB/T39590.1机器人可靠性第1部分：通用导则GB/T42982工业机器人平均无故障工作时间计算方法GB/T44589-2024机器人自适应能力技术要求术语和定义GB11291.1、GB11291.2界定的及下列术语和定义适用于本文件。

精馏塔rectificationcolumn进行精馏的一种塔式汽液接触装置。

换热器heatexchanger将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。

反应釜reactor一种用于化学反应、物理化学过程和实验室研究的设备。

常压储罐atmosphericstoragetank指设计压力小于0.1MPa、建造在地面上、储存非人工制冷、非剧毒性的石油、化工等液体介质的钢制密封容器。3.5清洗覆盖率cleaningcoverage指机器人在清洗过程中实际清洗面积与设备总内表面积的比例。3.6洗净率washingrate指清洗后设备内表面残留污染物与清洗前污染物量的比例。3.7机器人自适应能力adaptivecapabityofrobot机器人在非结构化工况中，采用力位协同控制的方式完成工作任务的能力。即通过对操作对象、环境和任务的识别分析，进行适应性调节控制来完成负责工作。[来源：GB/T44589-2024,3.2]安全设计要求机器人本体通用部分的设计应符合GB11291.1规定的基本安全要求。最大外径应≤设备入口直径的80%。机器人电气部分的设计应符合GB/T5226.1的规定。装有熔断器或断路器保护装置，线缆、插接件应安装正确、牢固可靠，线路连接良好。机器人致动控制装置的设计应符合GB11291.1中5.3对意外操作防护、状态指示和单点控制的规定。机器人可靠性设计应符合GB/T39590.1的规定。研发过程中可选择对机器人设计有效的可靠性工作项目,发现机器人的薄弱环节并加以改进,满足产品可靠性设计要求。考核机器人的可用性,宜选用MTBF和MTTR指标。4.5机器人自适应能力设计应符合GB/T44589的规定。自适应能力组件应包括感知和力控等组件，宜具有位姿感知功能、力感知功能和力位协同控制功能。材料要求应满足使用环境的要求，具有良好的耐腐蚀性、耐磨性、和耐高温性能。与清洗介质接触的材料应具有良好的化学稳定性，不应与清洗介质发生反应。主体材质宜采用高强度316L不锈钢或PEEK特种工程塑料，高压喷嘴及管路材料宜使用碳化钨或陶瓷涂层材料，密封件宜采用耐油、耐酸碱、耐老化的氟橡胶（FKM）或聚四氟乙烯（PTFE）。结构件应具备不低于GB/T19292.1中大气腐蚀性等级C2环境下的防腐能力。电气元件应选用防爆型电气元件，并符合GB/T3836.1的要求。所有材料和外购外协件均应符合相应产品标准的要求，并应经检验部门入厂检验合格后方可使用。其材料管理宜建立以下管理程序或要求:a)合格供应商名录的确认程序；b)物料的验收程序,包括必要时的元器件筛选要求；c)物料的运输、仓储的管理要求。结构组成和基本功能结构组成6.1.1应由机械臂、清洗工具、清洗剂供给系统、控制系统、传感器系统、动力系统、安全系统和通信系统组成。6.1.2机械臂是清洗机器人的核心部分，负责执行清洗任务。通常具有多个自由度，能够在复杂的三维空间内灵活移动，以适应不同形状和尺寸的化工设备。且应具备多自由度运动功能、负载能力和灵活性，能够适应不同的清洗路径和角度，确保全面覆盖设备内表面。6.1.3清洗工具是直接与设备内表面接触的部分，负责清除污垢、沉积物和残留物。包括刷子、刮刀和高压喷嘴。6.1.4清洗剂供给系统负责将清洗剂输送到清洗工具，以增强清洗效果。6.1.5控制系统是清洗机器人的大脑，主要负责运动控制、清洗参数设置、实时监控系统状态，检测并报告故障，并记录清洗过程中的关键数据。6.1.6传感器系统用于实时监测清洗过程和设备状态，确保清洗效果和安全性。其中，压力传感器主要监测清洗剂的压力，确保在安全范围内。温度传感器主要监测清洗剂的温度，防止过热或过冷。视觉传感器主要提供设备内部的实时图像，帮助操作员监控清洗过程。位置传感器主要监测机械臂的位置和姿态，确保精确操作。6.1.7动力系统主要为清洗机器人提供所需的能量，通常包括电力或液压系统。电池或外部电源主要提供电力供应，确保机器人持续工作。电动机主要驱动机械臂和清洗工具。6.1.8液压系统主要提供高压液体动力，用于高压清洗。6.1.9安全系统是为了确保清洗机器人在操作过程中不会对设备或操作人员造成伤害。包括紧急停止、防撞系统和泄漏检测，防止环境污染和设备损坏。6.1.10通信系统负责机器人与操作员之间的信息交换，应具备远程控制、数据传输及故障报警功能。基本功能自动行走功能机器人应能够按照预设路径在设备内壁自动行走。自动清洗功能应能够根据预设程序自动完成清洗作业。远程控制功能操作人员应能够通过远程控制终端对机器人进行控制和监控。自主导航功能应能搭载激光雷达、视觉SLAM系统，定位精度应≤5mm。自主污垢识别应能通过AI图像分析污垢类型，自动调整清洗参数。数据记录与实时上传应能实时上传清洗参数（压力、温度、路径）至云端，生成可追溯报告。自动避障功能应能够自动识别和避开障碍物。自动定位功能应能够自动识别自身位置和姿态。技术要求外观表面应无气泡、裂纹、变形等影响外观的缺陷。7.1.2可触及部分应无毛刺和非功能性锐利边缘。涂层应均匀、不应有起泡、龟裂和脱落。所有紧固部分应可靠无松动。传动和调节装置应运转灵活、平稳、无阻滞现象。清洁能力清洗覆盖率应能够在规定时间内完成清洗，清洗覆盖率应大于等于98%。洗净率应大于等于95%。清洗范围单位时间内清洗范围应大于等于3.5m2/min。运动速度直线运行速度应大于等于15m/min。越障能力最小越障能力应不低于10mm。按照8.4规定的检验方法连续试验3次应能全部通过。可靠性在额定负载和正常工作速度下，平均无故障工作时间（MTBF）应大于5000h。故障平均修复时间（MTTR）应不大于0.5h。噪声空载运行时的噪声应不大于75dB（A），正常工作时的噪声应不大于80dB（A）。外壳防护等级应符合GB/T4208中规定的IP67，防止灰尘和液体进入。电气安全保护接地电路机器人本体、控制装置、动力源等都应有明显的接地点。接地电阻接地电阻应小于4Ω。绝缘电阻机器人动力交流电源电路与壳体之间绝缘电阻应不小于1MΩ。耐压强度机器人动力交流电源与邻近的非带电导体间，应能承受1500V、50Hz，持续1min的交流耐压试验而无击穿和飞弧现象。防爆安全用于防爆场所、防爆设备清洗的机器人，电气元件、驱动系统应符合GB/T3836.1的规定。机器人防爆型式应符合GB/T3836.5第4章中表1的规定。EX元件的防爆等级至少应符合ExdIIBT4等级。防爆部分最高表面温度应符合GB/T3836.1和GB/T3836.2的规定防爆标志、防爆合格证号、Ex标识等防爆信息标识应符合GB/T3836.1中第29章的规定。电磁兼容性（EMC）机器人及其控制系统应按GB/T17799.2和GB/T17799.4的要求通过EMC测试。检验方法外观采取目测和手动检查。清洁能力清洗覆盖率采取目视检查的方法。通过机器人路径记录和清洗面积计算覆盖率。洗净率在实验室模拟设备内表面污染，进行清洗测试，使用经校准的反射率计测量清洗前后的反射率，根据清洗前后的平均反射率计算洗净率。或采取取样分析的方法，清洗前后在设备内表面取样，通过化学分析或仪器检测污染物含量。清洗范围采取查看根据机器人配备的传感器和摄像头的监控数据方法进行。8.3运动速度在机器人正常工作状态下，并确保机器人能直线运行，采用经校准的激光测距仪进行测量，并准确记录时间和距离，测量3次并计算其平均运行速度。8.4越障能力设置大于等于10mm的障碍物，且障碍物的排列应模拟实际化工设备中的复杂环境，使用经校准的激光测距仪测试并记录机器人能跨越的最大障碍高度。测量3次取平均值。8.5可靠性按GB/T42982中第4章、第5章和第6章的规定方法进行检验。8.6噪声按GB/T3785.1规定方法进行。8.7外壳防护等级按GB/T4208中规定的方法进行。8.8电气安全8.8.1保护接地电路按GB/T5226.1的规定进行试验。8.8.2接地电阻按GB/T5226.1中18.2的规定进行试验。8.8.3绝缘电阻按GB/T5226.1中18.3的规定进行试验。8.8.4耐压强度按GB/T5226.1中18.4的规定进行试验。8.9防爆安全按GB/T3836.1和GB/T3836.2的规定进行试验。8.10电磁兼容性（EMC）8.10.1抗扰度试验应按GB/T17799.2第9章中表1~表4规定对设备的有关短裤进行逐一检验，且应在有关端口存在时进行检验。8.10.2发射测量应按照GB/T17799.4中第9章的规定和表3~表5的要求对设备所具有的相关端口进行测试，且应仅对存在的端口进行测试。检验规则检验分类分为出厂检验和型式检验。出厂检验每台机器人应经生产厂质量检验部门检验合格后方能出厂，并应附有检验合格证。出厂检验项目包括外观、清洁能力和电气安全。出厂检验项目全部合格判出厂检验合格。出厂检验项目中发现不合格项，允许返修后重新进行出厂检验。型式检验正常生产情况下，每年应进行一次型式检验。有下列情况之一时，亦应进行型式检验：新产品试制定型鉴定或老产品转厂生产时；产品结构、工艺或使用材料等发生较大变化，可能影响产品质量时；停产6个月及以上，恢复生产时；出厂检验结果与上次型式检验结果存在较大差异时；行业主管部门提出型式检验要求时。型式检验项目包括第7章规定的全部项目。型式检验样品应从出厂检验合格的产品批中随机抽取2台。型式检验项目全部合格，则判型式检验合格；否则,判不合格。标志、包装、运输和贮存标志10.1.1每台机器人应以特定、易读和耐久的方式标记，且应有:制造商的名称和地址及必要的联系信息；机器的型号和序号，制造的年份和月份；外形尺寸和负载能力。标志必须考虑到可能存在的化学腐蚀下仍清晰和耐久。包装机器人在包装前，必须将操作机构活动臂部分牢靠固定。机器人底座应与包装箱底板牢靠固定。外包装箱表面上的图示标志应符合GB/T191的规定。包装应符合GB/T4768、GB/T4857.23、GB/T4879和GB/T5048的要求。包装箱内应有下列文件:产品合格证；使用手册。包括安全操作、设置和维护的说明；装箱清单，隨机备件、附件及其清单。没有装配的机器人零件应清楚地标明其作用，并提供安装所需信息。运输应按GB/T191包装标志规定的标识方向放置，并保持包装箱竖立位置，且不准许堆放。贮存应贮存在环境温度为0℃~40℃，相对湿度不大于85%，无腐蚀性气体、易燃气体的室内。周围环境应无强烈机械振动、冲击和强磁场作用。贮存时间超过1年应重新检验。《化工设备清洗机器人》编制说明（征求意见稿）一、工作简况1.名称变更立项时的标准名称《化工设备清洗机器人技术要求》不能满足标准的应用性和范围要求，为了保证标准的适用性和广泛性，现将题目变更为《化工设备清洗机器人》。2.任务来源本标准依据2018年度河南省科技攻关重点项目（项目名称：一种用于化工设备内部清洗的新型机器人，项目编号：182102210406）内容要求而制定，旨在自主研制智能清洗机器人。本标准是由黄河科技学院、河南工业大学、郑州轻工业大学、郑州国电机械设计研究所有限公司、郑州科慧科技股份有限公司等单位联合起草，由河南省机械工程学会归口发布。计划应完成时间2025年3月。清洗机器人作为一种高度集成的智能清洗机，其面临的清洁场景复杂多样，包括换热器、精馏塔、反应釜、常压储罐、管道等特殊环境。在实现自动化清洗的同时，既要根据具体场景设置合理的清洁目标，又要满足设备安全、清洁质量和环境适应性等限制条件。例如，在储罐清洗中，机器人应能在易燃易爆、有毒的环境中高效作业，同时保证清洁效果和操作安全。此外，清洗机器人还需针对海量运行数据，深度挖掘分析设备参数、环境参数和清洁参数，建立数据模型，以实现运行状态评估、故障预警和优化控制。然而，由于清洗机器人的结构涉及机电及控制等，比较特殊和复杂，目前在清洗机器人测试时没有统一的国标或行标进行规范，各生产单位都是参照其它类型机器测量方法自行规定。因此，制定清洗机器人的标准是很有必要而且迫切的。为此，本标准围绕清洗机中高度智能清洗机器人，特别是针对化工设备清洗用机器人的设计、制造和检验等方面，制定规范统一的技术要求。通过这些技术要求和措施，旨在提高清洗机器人的清洁效率、设备管理能力和环境适应性，推动清洗机器人技术在更多领域的广泛应用。主要工作过程（1）起草（草案、调研）阶段：2023年9月15，团体标准《化工设备清洗机器人》编制任务正式下达，随后由黄河科技学院和河南工业大学等5家单位组成了标准编制工作组，以肖娜教授为组长、袁夫彩教授为副组长，开展标准编制工作。随后组织编制工作组人员进行专题学习、研讨和培训。编制工作组制定了编制工作大纲和编制工作计划，对编制工作组各个成员进行了明确的职责分工和要求，为项目的顺利实施提供了组织和管理保障。（2）撰写（研究）阶段：标准编制工作组收集，并认真研究了清洗机器人的相关技术标准和论文等资料，查阅拟引用的标准，掌握其定义概念和技术要求。同时，对企业多年的清洗机器人测量经验进行研究、总结。在此基础上，按GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的要求，对清洗机器人技术要求标准的主要内容进行编写，于2023年12月20日编写完成了团体标准《化工设备清洗机器人》草案。（3）征求意见（审查）阶段：2023年12月25日标准编制工作组组织编制人员与公司相关技术专家召开了内部审查会，经过专家与工作组编制人员开会讨论，对标准草案稿的内容进行了逐条逐句的修改完善，会后又经多次讨论修改后，最终形成了标准征求意见稿。4.主要协作单位及工作组成员主要参加起草单位：黄河科技学院、河南工业大学、郑州轻工业大学、郑州国电机械设计研究所有限公司、郑州科慧科技股份有限公司。工作组成员：肖娜、袁夫彩、于淑敏、黄志强、陈志宏、高嘉、杨汉嵩、姚瑶、刘建秀、任菲、常静、陈会鸽、朱煜钰、王瑞利、吴俊峰。工作组各成员任务承担情况：编制单位编制人员分编章节黄河科技学院肖娜1范围2规范性引用文件3术语和定义6结构组成和基本功能前言6.1结构组成6.2基本功能河南工业大学袁夫彩4安全设计要求4.1机器人本体通用部分的设计4.2机器人电气部分的设计4.3机器人致动控制装置的设计郑州科慧科技股份有限公司陈志宏10标志、包装、运输和贮存10.3运输10.4贮存黄河科技学院高嘉9检验规则9.1检验分类9.2出厂检验黄河科技学院杨汉嵩7技术要求7.3运动速度7.4越障能力华电郑州机械设计研究院有限公司于淑敏黄志强姚瑶5材料要求5.1使用环境5.2主体材质5.3电气元件5.4所有材料和外购外协件郑州轻工业大学刘建秀6结构组成和基本功能6.2.4自主导航功能6.2.7自动避障功能郑州轻工业大学任菲8检验方法8.1外观8.2清洁能力黄河科技学院常静9检验规则9.3型式检验黄河科技学院陈会鸽7技术要求7.1外观7.2清洁能力黄河科技学院朱煜钰8检验方法8.8电气安全8.9防爆安全8.10电磁兼容性（EMC）黄河科技学院王瑞利8检验方法8.5可靠性8.6噪声8.7外壳防护等级黄河科技学院吴俊峰10标志、包装、运输和贮存10.1标志10.2包装二、标准编制原则和解决的主要问题1.标准编制原则（1）注意标准的协调统一，相关法律、法规，严格执行强制性国家标准、行业标准和地方标准；（2）注重标准的可操作性；（3）有利于科技进步，提高产品质量，增加社会经济效益；（4）积极采用国际标准和国外先进标准；加快和国际接轨的步伐，提高产品的竞争能力。（5）有利于推广科学技术成果，有利于产品的通用互换，符合使用要求，技术先进，经济合理。（6）符合GB/T1.1-2020的规定。2.标准主要内容本文件规定了化工设备清洗机器人安全设计要求、结构组成和基本功能、材料要求、技术要求、检验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。本文件适用于换热器、精馏塔、反应釜、常压储罐、管道等化工设备清洗用机器人的设计、制造和检验。本标准的主要技术内容为第7章：技术要求7.1外观7.2清洁能力7.3运动速度7.4越障能力7.5可靠性7.6噪声7.7外壳防护等级7.8电气安全7.9防爆安全7.10电磁兼容性（EMC）本标准围绕清洗机器人中高度智能清洗机器人，特别是针对清洗机器人设计、制造、检测、包装、贮存和运输等方面，制定规范统一的技术要求。通过这些技术要求和措施，旨在提高清洗机器人的清洁效率、设备管理能力和环境适应性，推动清洗机器人技术在更多领域的广泛应用。标准立足清洗机器人化工行业的角度，针对清洗机器人技术要求没有统一的国标或行标进行规范进而影响产品性能一致性的问题，明确规范了清洗机器人技术要求和测量规范，为清洗机器人行业对该类清洗机器人的生产及使用提供了规范、统一的技术支撑。3.解决的主要问题本标准通过对智能清洗机器人技术要求和测量原理的深入研究，结合清洗机器人产品的结构特点，研究完成智能清洗机器人的技术要求和测量方法和标准，采用科学、有效的机理提出了新型的清洗机器人构型、技术要求和测量方法。该方法不仅适用于一般清洗机器人检测，还适用于耐高温抗腐蚀环境等高端智能清洗机器人的检测。该标准的制定是对国家2025制造强国政策的积极响应；将对智能清洗机器人技术要求和测量方法进行统一规范，改变其无标准可依的现状；建立智能清洗机器人的标准优势和标准高地，提高我国智能清洗机器人产品核心竞争力。三、是否有对应的国家标准或行业标准经检索，目前尚无对应的国家标准和行业标准。本标准是首次制定。1.国内外生产、技术情况国外行业巨头掌握了成熟先进的机器人设计方法、研制技术与试验、检测手段。我国在2025制造强国的政策要求下，经过几十年的持续投入和发展在智能控制、耐高温、抗腐蚀材料，分析设计软件平台，先进制造技术和试验平台等方面都有较大的突破，研制出了系列清洗器，但在高速、高温、寿命等特种环境下的清洗机器人仍然与国外存在明显差距。同样的，国内在机器人检测分析方面取得了一定发展，但是在技术要求、自动化程度、精度和分析功能等方面依然落后于国外。2.与国际标准或国外先进标准采用程度的考虑经检索，目前没有对应的国际同类标准或国外同类标准。ISO10218定义了机器人安全标准。由于机器人具有“人”的色彩，同时具有一定的哲学意义，世界上还没有统一公认的、科学的机器人定义，因此，目前对于智能清洗机器人技术要求和测量方法没有可以直接依据的标准。3.与国内相关标准的关系与现行的相关国家、行业标准协调统一。本标准引用的标准如下：GB/T191包装储运图示标志GB/T3785.1电声学声级计第1部分：规范GB/T3836.1爆炸性环境第1部分：设备通用要求GB/T3836.2爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备GB/T4208外壳防护等级（IP代码）GB/T4768防霉包装GB/T4857.23包装运输包装件基本试验第23部分：垂直随机振动试验方法GB/T4879防锈包装GB/T5048防潮包装GB/T5226.1机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件GB11291.1工业环境用机器人安全要求第1部分：机器人GB11291.2机器人与机器人装备工业机器人的安全要求第2部分：机器人系统与集成GB/T17799.2电磁兼容通用标准第2部分：工业环境中的抗扰度标准GB/T17799.4电磁兼容通用标准第4部分：工业环境中的发射GB/T19292.1金属和合金的腐蚀大气腐蚀性第1部分：分类、测定和评估GB/T39590.1机器人可靠性第1部分：通用导则GB/T42982工业机器人平均无故障工作时间计算方法GB/T44589-2024机器人自适应能力技术要求四、主要试验（或验证）情况本标准所规定的技术要求和检测方法在肖娜团队研制的清洗机器人中得以应用，其技术要求、技术指标和测量方法已经很成熟，通过大量该类机器人的顺利生产、交付、正常使用，充分验证了标准中规定的清洗机器人技术要求和测量方法的实用性、科学性。验证材料见附件1:清洗机检验检测报告。五、标准中涉及专利的情况本标准不涉及专利问题。六、预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况清洗机器人是近年来清洁领域中技术集成度和智能化水平最高的设备之一。随着传感器技术、导航系统和自主学习算法的不断进步，清洗机器人在多种复杂场景中的应用逐渐普及。在过去的几十年里，清洗机器人在技术研发、实际应用和市场推广方面积累了丰富的经验，为其实现更高水平的智能化和自动化奠定了坚实基础。清洗机器人作为一种高度集成的智能设备，其面临的清洁场景复杂多样，包括工业储罐、高空建筑外墙、猪舍等特殊环境。在实现自动化清洁的同时，既要根据具体场景设置合理的清洁目标，又要满足设备安全、清洁质量和环境适应性等限制条件。例如，在储罐清洗中，机器人需要在易燃易爆、有毒的环境中高效作业，同时保证清洁效果和操作安全。此外，清洗机器人还需针对海量的运行数据，深度挖掘分析设备参数、环境参数和清洁参数，建立数据模型，以实现运行状态评估、故障预警和优化控制。本标准针对清洗机器人在线运行时的数据分析与量化评价、在线优化目标、限制条件、运行状态优化、风险预警和人工干预等方面，制定规范统一的在线优化要求。通过这些措施，旨在提高清洗机器人的清洁效率、设备管理能力和环境适应性，推动清洗机器人技术在更多领域的广泛应用。综上所述，制定清洗机器人技术要求的标准是很有必要的，具有较好的理论和应用价值。七、采用国际标准和国外先进标准情况本标准未采用国际、国外标准。本标准制定过程中未查到同类国际、国外标准。本标准制定过程中未测试国外的样品、样机。八、与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强制性标准的协调性本标准属于清洗机器人标准体系。本标准与现行相关法律、法规、规章及相关标准协调一致。本标准的基础标准是ISO10218机器人安全标准。本标准不违反相关法律法规及强制性标准。目前还没有现行有效的关于化工设备清洗机器人的国家标准和行业标准。九、重大分歧意见的处理经过和依据无。十、废止现行相关标准的建议无。十一、其他应予说明的事项无。附录A：清洗效率测试方法附录B：清洗质量检测方法附录C：续航能力测试方法附录D：安全性能测试方法团体标准《化工设备清洗机器人》起草工作组2025年3月附件1:清洗机检验检测报告附录A：清洗效率测试方法一、测试目的​本测试方法旨在准确评估化工设备清洗机器人在特定条件下的清洗效率，为其性能评估和优化提供数据支持，同时帮助用户了解该机器人在实际应用中的清洗能力表现。​二、测试条件​测试环境：选择一个相对封闭、通风良好且无干扰的工业环境，温度控制在-25℃至55℃之间，相对湿度95%（无凝露）范围内。​测试设备：​化工设备清洗机器人：待测试的目标机器人，确保其处于正常工作状态，各项功能完好。​模拟化工设备：准备与实际化工设备结构和材质相似的测试模型，如特定尺寸和形状的反应釜模型、管道模型等，模型表面需预先涂抹标准污垢。​污垢材料：使用符合化工设备常见污垢特性的模拟污垢，如混合了油污、铁锈和粉尘的特制污垢，以保证测试的真实性。​测量仪器：高精度计时器、面积测量仪、污垢残留检测仪器（如光谱分析仪或称重仪，用于测量清洗前后污垢的重量或成分变化）。​三、测试前准备工作​机器人调试：对清洗机器人进行全面检查和调试，确保其清洗喷头、移动机构、控制系统等部件正常运行。根据测试要求，设置好机器人的清洗参数，如清洗液喷射压力、喷头移动速度、清洗模式等。​模拟设备准备：将模拟化工设备表面均匀涂抹规定量污垢，使用的面积测量仪精确测量污垢覆盖面积，并记录相关数据。​测量仪器校准：对所有参与测试的测量仪器进行校准，确保测量数据的准确性。​四、测试具体步骤​启动机器人：将调试好的清洗机器人放置在测试起始位置，启动机器人，使其按照预设的清洗程序对模拟化工设备进行清洗。​记录时间：使用高精度计时器从机器人开始清洗的瞬间开始计时，直到机器人完成对整个模拟设备的清洗任务并停止运行，记录清洗过程所用的总时间（t，单位：分钟）。​测量清洗面积：清洗完成后，再次使用面积测量仪测量模拟设备表面实际被清洗干净的面积（S，单位：平方米）。若存在部分区域未清洗干净，需详细记录未清洗区域的位置和面积。​检测污垢残留：使用污垢残留检测仪器对清洗后的设备表面进行采样检测，获取污垢残留量的数据（m，单位：克或百分比）。​五、测试过程中的数据记录和分析方法​数据记录：​在测试过程中，实时记录机器人的运行状态、清洗参数变化（如压力波动、速度调整等）、异常情况（如故障报警、卡顿等）。​将每次测试的清洗时间、清洗面积、污垢残留量等数据详细记录在预先设计好的测试表格中，确保数据的准确性和可追溯性。​数据分析方法：​计算清洗效率（E）：清洗效率计算公式为E=S/t（单位：平方米/分钟）。通过该公式计算出每次测试的清洗效率值。​分析数据波动：对多次测试得到的清洗效率数据进行统计分析，计算平均值、标准差等统计量，评估数据的稳定性和可靠性。分析数据波动的原因，如机器人性能差异、污垢分布不均、测试环境变化等。​相关性分析：研究清洗效率与污垢残留量之间的关系，通过绘制散点图、计算相关系数等方法，判断清洗效率的提高是否伴随着污垢残留量的降低，为进一步优化清洗工艺提供依据。​六、测试后的结果处理​结果报告：根据测试数据和分析结果，撰写详细的测试报告。报告内容应包括测试目的、测试条件、测试过程概述、测试结果（清洗效率平均值、最小值、最大值、标准差，污垢残留量平均值等）、数据分析结论以及对机器人清洗效率性能的评价和建议。​示例数据：假设进行了5次测试，测试数据如下表所示：​|测试次数|清洗时间t（分钟）|清洗面积S（平方米）|污垢残留量m（克）|清洗效率E（平方米/分钟）|​||||||​|1|15|30|0.5|2.0|​|2|16|32|0.4|2.0|​|3|14|28|0.6|2.0|​|4|15|30|0.5|2.0|​|5|17|34|0.4|2.0|​通过计算，这5次测试的清洗效率平均值为2.0平方米/分钟，标准差为0（说明数据稳定性较好），污垢残留量平均值为0.48克。​结果应用：将测试结果反馈给机器人研发团队和用户。研发团队可根据测试结果对机器人的设计、清洗程序和参数进行优化，提高清洗效率和清洗质量。用户可根据测试结果合理选择和使用清洗机器人，评估其在实际化工设备清洗任务中的适用性和经济性。附录B：清洗质量检测方法一、检测目的​本检测方法用于准确评估化工设备清洗机器人对化工设备清洗后的质量状况，确保清洗后的设备满足化工生产工艺要求，为设备安全稳定运行及产品质量提供保障。​二、检测指标​表面清洁度：检测清洗后设备表面污垢、杂质的残留情况，要求表面无可见污垢、油污、锈渍等。​粗糙度：清洗后的设备表面粗糙度应符合设备生产工艺要求，避免因过度清洗导致表面损伤或粗糙度改变影响设备性能。​材质完整性：确保清洗过程未对设备材质造成腐蚀、磨损、变形等损坏，保证设备材质的物理和化学性质未发生改变。​三、检测设备​目视检测工具：强光手电筒、放大镜，用于近距离观察设备表面的清洁状况。​粗糙度测量仪：如便携式粗糙度仪，通过触针式或光学式原理，测量设备表面粗糙度参数，如轮廓算术平均偏差（Ra）、微观不平度十点高度（Rz）等。​材质检测设备：​光谱分析仪：用于检测设备表面材质的元素成分，对比清洗前后元素组成变化，判断是否存在腐蚀或污染。​硬度计：测量设备表面硬度，评估清洗过程对材质硬度的影响，确定材质完整性。​金相显微镜：对设备表面进行金相分析，观察金相组织是否因清洗发生变化，判断材质内部结构是否受损。​四、检测前准备工作​设备清洁：在检测前，确保检测设备本身清洁无污，避免对被检测的化工设备表面造成二次污染。​校准设备：对所有检测设备进行校准，保证测量数据的准确性和可靠性。按照设备说明书要求，使用标准样块对粗糙度测量仪、硬度计等进行校准。对光谱分析仪进行波长校准和元素标准曲线校准。​制定检测计划：根据化工设备的类型、结构和清洗工艺，制定详细的检测计划，确定检测部位、检测方法和检测频次。对于大型复杂设备，划分检测区域，明确重点检测部位。​五、检测具体步骤​目视检查：检测人员手持强光手电筒，以45°左右的角度照射设备清洗表面，沿着设备表面缓慢移动，同时使用放大镜仔细观察表面情况。观察表面是否有污垢残留、颜色异常、划痕、腐蚀痕迹等。对于管道类设备，可借助内窥镜进行内部目视检查。​记录目视检查结果，对于发现的任何异常情况，详细描述其位置、形状、大小等特征，并拍照留存。​粗糙度测量：根据设备表面形状和粗糙度要求，选择合适的粗糙度测量仪探头。对于平面表面，使用平面探头；对于曲面表面，使用适配的曲面探头。​在设备清洗后的表面均匀选取多个测量点，一般每平方米不少于5个测量点。将测量仪探头垂直放置在测量点上，启动测量仪，获取每个测量点的粗糙度数据。​记录测量数据，计算平均值、最大值和最小值，并与设备生产工艺要求的粗糙度标准值进行对比。​材质检测：​光谱分析：使用光谱分析仪对设备表面进行采样分析。对于大型设备，在不同部位多点采样。将光谱分析仪的激发头紧密接触设备表面，激发样品表面产生光谱信号，仪器自动分析元素成分。对比清洗前后的光谱分析报告，判断材质元素是否有异常变化。​硬度测量：使用硬度计在设备表面选取多个测量点，按照硬度计操作规程进行测量。常见的硬度测试方法有洛氏硬度、布氏硬度和维氏硬度测试，根据设备材质和厚度选择合适的测试方法。记录每个测量点的硬度值，分析硬度变化情况。​金相分析：在设备表面选取具有代表性的部位，制作金相试样。通过切割、打磨、抛光和腐蚀等步骤，将试样制备好后，放置在金相显微镜下观察金相组织。与设备原始金相组织图片或标准金相图谱对比，判断金相组织是否发生改变。​六、检测结果的判定标准​表面清洁度判定：​合格：设备表面无任何可见污垢、油污、锈渍等，颜色均匀一致，无异常痕迹。​不合格：设备表面存在明显污垢残留、油污斑点、锈渍未去除干净，或有清洗液残留痕迹等。​粗糙度判定：​合格：测量得到的粗糙度平均值、最大值和最小值均在设备生产工艺要求的粗糙度标准范围内。​不合格：粗糙度平均值超出标准范围上限，或最大值严重超出标准范围，表明表面过度清洗或清洗不当导致表面损伤。​材质完整性判定：​合格：光谱分析结果显示材质元素成分与原始数据相比无明显差异；硬度测量值在设备材质标准硬度范围内，波动在允许误差之内；金相组织观察结果与原始金相组织一致，无明显变化。​不合格：光谱分析发现有新的元素出现或原有元素含量异常减少，表明存在腐蚀或污染；硬度测量值超出标准范围，说明材质硬度发生改变；金相组织观察到晶粒变形、组织疏松或出现新的相，表明材质内部结构受损。​附录C：续航能力测试方法一、测试目的​本测试方法旨在准确评估化工设备清洗机器人在不同工作条件下的续航能力，为用户提供机器人连续工作时长及能源消耗方面的关键信息，帮助用户合理规划清洗任务，确保机器人高效稳定运行。​二、测试条件​测试环境：选择与化工设备实际清洗环境相似的模拟测试场地，如具有一定面积和复杂程度的工业车间模拟区域。环境温度控制在-25℃至55℃，相对湿度95%（无凝露）范围内，以模拟常见的化工生产环境条件。​测试设备：​化工设备清洗机器人：确保机器人的电池（或其他能源供应系统）处于良好状态，无明显老化或性能衰退迹象。若为充电式机器人，需配备与机器人适配的标准充电器。​模拟化工设备：准备若干模拟化工设备，如不同规格的反应釜模型、管道模型等，用于机器人执行清洗任务，以模拟真实工作负载。​能源监测设备：高精度电量计（用于监测电池电量变化）或流量传感器（若机器人使用燃油等其他流体能源，用于监测能源流量），实时记录机器人在测试过程中的能源消耗情况。​计时设备：精确到秒的电子计时器，用于记录机器人的工作时间。​三、测试前准备工作​机器人准备：​若机器人采用电池供电，将电池充满至100%电量，并确保电池管理系统显示电量正常。记录充电起始时间和结束时间，以及充电过程中的相关参数（如充电电压、电流等）。​对于使用其他能源的机器人，如燃油驱动机器人，确保能源储存装置（如油箱）已加满，并记录初始能源量。​对机器人进行全面检查和调试，确保其各项功能正常，清洗喷头、移动机构、控制系统等部件运行稳定。设置机器人的工作模式为标准清洗模式，调整清洗参数至常见工作状态（如清洗液喷射压力、喷头移动速度等）。​测试场地布置：将模拟化工设备合理布置在测试场地内，形成具有一定复杂性和代表性的清洗任务场景，确保机器人在测试过程中能够模拟实际工作时的运动路径和工作强度。​设备校准：对能源监测设备和计时设备进行校准，确保测量数据的准确性。使用标准电源或流量校准装置对电量计和流量传感器进行校准，按照设备说明书的要求对电子计时器进行时间校准。​四、测试具体步骤​启动机器人：将准备好的清洗机器人放置在测试场地的起始位置，启动机器人，使其开始执行清洗模拟化工设备的任务。同时，启动能源监测设备和计时设备，开始记录能源消耗数据和工作时间。​记录数据：​在测试过程中，每隔一定时间间隔（如5分钟）记录一次能源监测设备显示的能源剩余量（电量百分比或燃油体积等）、机器人的工作状态（如是否正常运行、有无故障报警等）以及当前的工作时间。​若机器人在工作过程中出现异常情况，如故障停机、能源供应中断等，立即停止计时和数据记录，详细记录异常发生的时间、现象及可能的原因。持续测试直至能源耗尽：让机器人持续工作，直至其能源供应无法维持正常工作，机器人自动停止运行或出现明显的性能下降（如清洗喷头压力不足、移动速度大幅降低等）。此时，停止计时设备，记录机器人从启动到停止工作的总时间（T，单位：小时）。​最终数据采集：在机器人停止工作后，再次读取能源监测设备的最终能源剩余量，确保能源已基本耗尽（如电池电量接近0%，燃油剩余量在允许的误差范围内接近0）。同时，检查机器人是否存在因能源耗尽导致的部件损坏或异常情况。五、测试过程中的数据记录和分析方法​数据记录：​设计专门的数据记录表，记录每次测试的相关数据，包括测试日期、机器人型号、初始能源状态、测试过程中的能源消耗数据（不同时间点的能源剩余量）、工作时间记录、机器人工作状态及异常情况描述等。确保数据记录的准确性和完整性。​数据分析方法：​绘制能源消耗曲线：以时间为横坐标，能源剩余量为纵坐标，绘制机器人在测试过程中的能源消耗曲线。通过分析曲线的斜率和形状，了解能源消耗的速率变化情况，判断机器人在不同工作阶段的能源利用效率。​计算平均能源消耗速率：根据测试过程中记录的能源消耗数据和工作时间，计算机器人的平均能源消耗速率（R，单位：能源单位/小时）。计算公式为：R=（初始能源量-最终能源剩余量）/T。例如，若机器人初始电池电量为100Ah，测试结束后电量剩余5Ah，工作时间为4小时，则平均能源消耗速率R=（100-5）/4=23.75Ah/h。​分析数据波动原因：对测试数据的波动情况进行分析，查找可能导致能源消耗不稳定的因素，如机器人工作负载的变化（清洗不同类型设备时的能耗差异）、环境温度对能源系统的影响、机器人自身控制系统的优化程度等。通过对数据波动原因的分析，为进一步优化机器人的续航能力提供参考依据。六、测试后的结果处理​续航能力计算：​续航能力（E，单位：小时）计算公式为：E=T。即机器人从启动到能源耗尽的实际工作时间即为其续航能力。​结果报告：根据测试数据和分析结果，撰写详细的续航能力测试报告。报告内容应包括测试目的、测试条件、测试过程概述、测试结果（续航能力值、平均能源消耗速率、能源消耗曲线等）、数据分析结论以及对机器人续航能力的评价和建议。例如：​测试结果：本次测试的[机器人型号]化工设备清洗机器人在标准测试条件下，续航能力为4小时，平均能源消耗速率为23.75Ah/h。能源消耗曲线显示，在测试初期，能源消耗速率相对稳定，随着工作时间增加，由于电池性能略有下降，能源消耗速率略有上升。​结论与建议：该机器人的续航能力基本满足化工设备的日常清洗任务需求。为进一步提高续航能力，建议优化机器人的能源管理系统，降低工作负载对能源消耗的影响；同时，考虑采用更高能量密度的电池或其他能源供应技术。​示例数据：假设进行了3次续航能力测试，测试数据如下表所示：​|测试次数|初始能源量|最终能源剩余量|工作时间T（小时）|平均能源消耗速率R（能源单位/小时）|续航能力E（小时）|​|||||||​|1|100Ah|3Ah|4.2|23.1|4.2|​|2|100Ah|5Ah|4.0|23.75|4.0|​|3|100Ah|4Ah|4.1|23.41|4.1|​通过计算，这3次测试的续航能力平均值为4.1小时，平均能源消耗速率平均值为23.42Ah/h。用户可根据这些示例数据，结合自身实际工作需求，对机器人的续航能力进行评估和比较。附录D：安全性能测试方法一、测试目的​本测试方法旨在全面、系统地评估化工设备清洗机器人在运行过程中的安全性能，检验其安全保护机制是否有效，确保机器人在各种工况下能保障操作人员及周边设备、环境的安全，降低潜在风险。​二、测试条件​测试环境：​选择一个封闭的工业测试场地，面积不小于100平方米，具备与化工设备清洗现场相似的布局和空间限制，如设置模拟管道、反应釜等障碍物，地面状况模拟化工车间地面（有一定坡度、粗糙度）。​环境温度控制在-25℃至55℃，相对湿度95%（无凝露）范围内，模拟常见化工生产环境温湿度条件。​确保测试场地通风良好，无易燃易爆物品，若涉及电气安全测试，需保证接地系统可靠，接地电阻符合安全标准。​测试设备：​化工设备清洗机器人：待测试的目标机器人，确保其处于正常装配状态，各部件无损坏或缺失。​模拟异常情况发生装置：​可调节的碰撞模拟物，如带有缓冲装置的移动障碍物，用于测试机器人的防碰撞功能，能模拟不同速度、角度的碰撞情况。​电源故障模拟器，可模拟突然断电、电压波动等电气故障。​烟雾发生器和火焰模拟器，用于测试机器人在火灾危险环境下的安全响应，模拟化工生产中可能出现的火灾隐患场景。​数据采集与监测设备：​高精度传感器，用于监测机器人运行参数，如速度、位置、姿态等，实时反馈机器人在测试过程中的状态。​摄像头及图像分析系统，全方位记录测试过程，便于后续分析机器人安全保护机制的触发和响应情况。​电气安全测试仪，用于检测机器人电气系统的绝缘电阻、接地电阻、泄漏电流等参数，确保电气安全性能达标。​三、测试前准备工作​机器人检查与校准：​对清洗机器人进行全面的机械和电气检查，确保所有连接部位牢固，传动部件灵活，电气线路无破损、短路或断路情况。​校准机器人的传感器，如激光雷达、超声波传感器等，确保其对周边环境的感知准确无误。检查并确认机器人的软件系统为最新版本，各项功能设置正确。​测试场地布置：​根据模拟化工设备清洗现场的特点，合理布置模拟管道、反应釜等障碍物，设置不同的工作区域和通道，使机器人在测试过程中能模拟实际工作路径。​安装好烟雾发生器、火焰模拟器等模拟异常情况发生装置，并确保其能正常工作且位