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全国首款球罐爬壁打磨机器人问世

    舟山鱼山岛上,一座现代化绿色石化基地正在崛起。作为浙江自贸试验区核心组成部分,这一世界上投资最大的单体产业项目,将于今年建成投产。而挑战和考验也随之而来——浙江各类大型球罐将新增200余台,总数达到600余台。如何才能保障如此庞大数量的球罐安全?

   特科院科研所所长凌张伟博士介绍说,球罐焊缝部位容易发生裂纹和缺陷,每三年左右就需进行质量检测。为保证数据精准,检测过程对焊缝表

面光洁度具有较高要求,打磨除锈是必不可少的前提工序。但人工打磨,难关重重,其中最难的就是作业环境极度恶劣。来看一组数据:球罐直径一

般超过10米,像直径21.2米的球罐能达5000立方米。而每完成一个5000立方的球罐,需要一名打磨工在80分贝的环境声中劳作一周以上。
   

    在密闭空间中,即便佩戴专业口罩、眼罩,也无法阻挡铁屑从呼吸道侵入人体。而且,当球罐内残留的气相介质浓度达到极限时还可能引发爆

炸,所以打磨工必须有丰富的经验和过硬的心理承压能力。而目前打磨工作者的平均年龄高于55岁,劳动力紧缺是不争的事实。据介绍,目前人工作

业需要在球罐内外部搭建脚手架,成本约20万元,时间长、费用高。遇上打磨质量不过关的,还需返工,延误工期。
  

    “一是不能掉,二是打得好。这是机器人研发团队面临的两大技术难题。团队最先想到的爬壁机器人最通用的吸附技术——永磁体吸附。但放

在球罐打磨应用环境下,不能盲目加大磁铁,否则会增加机器人的体积和负载重量。通过反复试验,团队探索出特殊的磁桥和磁场布置方式,在吸附

力与负载之间达到平衡,第一代原型机由此诞生。
   

    然而在应用试验过程中,新问题又出现了:焊缝两侧需打磨的路径宽度约300mm,固定打磨或摆臂式打磨效率太低,球罐是曲面的,平面打磨

头如何紧贴壁面的同时又不打磨过度?团队逐一尝试了高压水除锈、激光除锈等方法,但都存在打磨质量不高、易锈、成本高等缺陷。
   

     团队没有放弃,又回头选择了机械打磨,并探索出独立悬挂、分段打磨的方式。最终,三个打磨毛刷以字形排列,达到立体浮动的

效果。而毛刷的材质、排列也几经修改,最终选用交叉排列的镀铜铁丝刷,以确保达到最合适的密度和柔性。
   

    第二代试验机诞生了,机器人在特殊环境下已基本能够完成球罐焊缝打磨任务。国内首款爬壁打磨机器人的功夫:能在零下2065

境下作业,速度高于0.5/分,质量符合超声、磁粉等无损检测作业要求,在国内处于领先水平。截至2019年年底,这款机器人共授权专利12项,

其中发明专利5项、实用新型专利7项。
   

    目前,这款机器人已经在浙江物产化工、浙江鸿基、浙江众立等嘉兴、杭州等地区的化工、储运等公司得到应用,先后开展球罐打磨作业10

台,打磨效率是人工的2-3倍。 

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