本系统介绍了一种地下储氢井筒的缺陷检测与自动涂覆机器人,该系统包括锚定行走装置、送料装置、涂覆装置、可视化监测装置、收放线装置和远程控制操作台。系统采用滚轮式涂覆技术,并利用绞龙盘搅拌杆进行搅拌与送料,有效解决了井筒套管连接处涂层不均匀和涂布范围控制难题。通过静态可视化监测装置,采集清晰稳定的图像,提高了机器人作业状态和涂胶质量的监测能力。锚定行走装置的设计实现了自动变径越过管内障碍,简化了锚定机构,避免了卡阻问题。远程自动控制系统允许对机器人作业状态进行实时调整,以适应多变的作业需求。
背景技术
氢气是一种用途广泛、清洁、安全的能量载体,可以作为动力燃料或工业原料。目前,世界主要发达经济体,已经把氢能源的利用提到了国家战略的高度来对待,从国家层面上制定了长期的研发计划。随着国家对氢能源利用的高度重视,地下储氢技术因储氢规模大、综合成本低受到了广泛关注。虽然大规模地下储氢拥有广阔的应用前景,但氢气在地下储氢的注采过程中,因其化学性质很活泼,钢材容易产生氢气起泡、氢脆、氢裂纹等现象,且氢可积累在金属表面缺陷位置,在附近产生强大内压或塑性变形,导致井下套管连接处破损,产生氢气泄漏,造成资源浪费,引发安全事故,带来人员和环境安全风险。因此,亟需一种井下储氢管道修复机器人,解决井下套管连接破损处氢气泄漏问题,以提高地下储氢注采效率和人员作业安全性,实现井下储氢简单高效、安全稳定进行。虽然井下机器人发展得已经较为成熟,但经调研发现,井下储氢管道修复机器人的研究尚处于探索和发展阶段。针对井下的特殊环境和工况,井下储氢管道修复机器人需实现与满足以下功能与需求:
(1)需针对井筒套管连接破损处涂层厚度不均匀及涂布范围难以控制的问题,设置滚轮式涂胶的涂覆装置,采用绞龙盘搅拌杆进行送料与搅拌,滚轮进行涂胶,可控制涂料的厚度和涂布范围,使涂层质量更加稳定;
(2)需针对机器人作业状态与涂胶质量难以监测的问题,设置静态可视化监测装置,设置三个广角镜头及三个直角镜头实现可视化监测作业,以提供更加清晰和稳定的图像;
(3)需针对机器人锚定机构太复杂、无法通过障碍而卡阻在井下的问题,设置外部锚定行走一体化装置,以实现自动变径越过管内障碍并可靠定心,并同时减小机器人的复杂程度。
(4)需针对机器人作业需求多变,无法及时切换作业状态的问题,设置远程自动控制系统,以实现对机器人作业状态的远程实时调整。
因此,针对井筒套管连接破损处涂层厚度不均匀、涂布范围难、机器人作业状态与涂胶质量难以监测、机器人锚定机构太复杂、无法通过障碍而卡阻、作业需求多变无法及时切换作业状态等问题,发明了一种地下储氢井筒缺陷检测与涂覆机器人。
实现思路