一种600MW直冷空冷岛全自动清洗机器人双轨式升降喷淋架结构的研究

一种600MW直冷空冷岛全自动清洗机器人双轨式升降喷淋架结构的研究

                             郭永录  李祎  韩孝军 隋洪波

国能宁夏鸳鸯湖第一发电有限公司  750411

摘要：我国北方大量的热电厂使用空冷岛直冷空冷机组，热电厂大多使用全自动清洗机器人对空冷岛散热翅片的进行清洗。机器人系统包括：上驱动装置；梯子；喷淋架；下驱动装置等。系统基于直角机器人控制原理，带动喷淋架进行各种运动，配合供水系统的各种阀组，对散热翅片进行全面清洗。

受直冷空冷机组空冷岛现场恶劣环境的影响，结构件变形不可避免。早期喷淋架采用单根导轨导向。不能适应结构件变形，使喷淋架运动不稳定，容易形成卡阻、脱轨现象。采用两根对称安装双轨式结构；使用对称布置的双轮缘结构行走轮及其限位轮；在驱动机构增加涨紧装置等措施，保证了喷淋架能够充分的适应结构件的变形和清洗振动，使喷淋架运动平稳，保证机器人全自动清洗，保持翅片的清洁和通透性，以确保发电机组安全、稳定、高效地运行。

关键词：喷淋架，导轨，结构变形，可靠性，行走轮。

1. 前言

本系统为一种600MW直冷空冷岛全自动清洗机器人双轨式升降喷淋架结构。能清洗散热翅片，改善翅片散热效果。确保清洗机器人安全、稳定、高效的运行。本系统在传统的清洗系统基础上进行了改进，采用了更为可靠的机械传动技术，提高了系统的驱动的可靠性。使用直角坐标机器人的闭环设计思想和控制思想，实现了空冷岛的全自动清洗。根据智能设计思想，对空冷岛清洗的整个循环过程进行了全面的控制，其综合作用使清洗效率和效果得到改善，翅片散热效果得到加强，发电机组效率得到改善，煤耗减少。在热电厂生产的过程中，清洗机器人能够全自动清洗空冷岛翅片表面，确保发电机组安全、稳定、高效地运行。

2.课题内容

由于直冷空冷岛全自动清洗机器人的引入，推动了600MW直冷空冷岛系统的清洗的自动化，通过对空冷岛散热翅片表面进行的清洗，可以实现清洗效率高，清洗质量好，不伤翅片，使用方便，维护量小。

全自动清洗机器人系统包括：上驱动装置；梯子；喷淋架；下驱动装置等。由于喷淋架的喷嘴需要喷射高压水，不可避免的会产生振动；喷淋架必须带动各种线缆和高压水管，其重心不稳；喷淋架行程较长（大约10米）；现场翅片表面温度高达60-70摄氏度；空冷岛翅片倾斜60º等恶劣环境因素影响，造成喷淋架的导轨不可避免的产生结构变形。升降喷淋架使用双导轨式结构以及其它专门设计，适应了不可避免的导轨的结构变形和高压水振动的影响，使喷淋架竖直运动平稳，无卡阻，无脱轨现象。保证了机器人运动的可靠性，使机器人能够全自动运行，对翅片进行全面清洗，从而保持翅片的清洁和通透性。

2.1  全自动清洗机器人

全自动清洗机器人。包括上驱动装置、下驱动装置、梯子及喷淋架等装置。梯子的顶端安装有上驱动装置，梯子的底端安装有下驱动装置；喷淋架安装在梯子的两根平行导轨上，由其电机驱动在竖直方向运动；上驱动装置及下驱动装置在空冷岛翅片的水平导轨上做同步运动，从而实现覆盖整个散热翅片系统的水平运动；喷淋架上安装有高压喷嘴，通过高压水对翅片的全部表面喷射，可以快速的完成高质量清洗任务。使工作人员无需在恶劣的环境下到达现场，就可以对整个空冷岛每个翅片进行全自动清洗，这样，全自动模式代替了原有的人工清洗，是空冷岛翅片清洗的一次由人工到全自动的系统升级。

550MW直冷空冷岛机器人全自动清洗系统示意图

2.2  双轨式升降喷淋架结构

双轨式升降喷淋架示意图

如上图所示，本系统为一种600MW直冷空冷岛全自动清洗机器人双轨式升降喷淋架结构。600MW直冷空冷岛是由两个倾斜60º的散热翅片组成的三角形结构，多个三角形结构形成空冷岛。

清洗机器人安装在每个空冷岛的散热翅片的倾斜表面上，机器人的上驱动装置、下驱动装置同步运动，驱动中间的梯子在散热翅片的轨道上做水平运动，带动安装在梯子上面的喷淋架，对散热翅片表面做平行扫描。配合供水系统的阀组，对翅片的散热面进行全面清洗。喷淋架的2根导轨安装在梯子下面，其驱动电机安装在梯子底部，其传动装置为同步齿形带或者链条机构，由电机驱动它在竖直方向做往复直线运动。为了保证喷淋架运动平稳，无卡阻、无脱轨现象，双轨式升降喷淋架结构采取了如下措施。

两根对称安装的导轨与支撑件使用螺纹连接，可以适当调节安装位置以适应结构件的的变形。

使用4个对称布置的行走轮，与单个轨道的2个行走轮相比，使喷淋架运动的受力平面面积扩大，使喷淋架受力状况得到改善。

将行走轮设计为双轮缘结构，并且设计与之配合用的限位轮，这种专门设计可以适应导轨水平方向变形，高压喷嘴喷水的振动产生的垂直方向的变形，保证喷淋架运动平稳，防止行走轮脱轨。

在喷淋架驱动机构上设计多个涨紧装置，保证驱动机构运行平稳，无卡阻现象。

通过以上的机械结构的设计改进，实现了喷淋架运动的平稳，无卡阻现象，避免了行走轮脱轨现象，克服了高压喷嘴喷水产生的振动干扰，提高了运动的可靠性，保证了清洗机器人全自动工作，实现了及时对翅片进行清洗，确保了翅片通透性，起到显著的节煤效果。因此，最大化提高了空冷岛换热效果，提高了机组的发电量，提升了电厂自动化水平。

3. 结论：

全自动清洗机器人双轨式升降喷淋架结构，根据目前空冷岛散热翅片清洗的现状，在传统的清洗机器人系统基础上进行了改进，采用了更为可靠的机械传动装置，做到了使用方便，维护量小。使用直角坐标机器人的闭环设计思想和控制思想，实现了空冷岛上散热翅片清洗机器人的全自动运动和全自动喷淋。综合以上作用使清洗效率和效果得到改善，热电厂机组发电效率得到提高。最大化提高了空冷岛换热效果，提升了电厂自动化水平。使热电厂发电机组能够安全、稳定、高效地运行。

全自动清洗机器人双轨式升降喷淋架结构的应用，符合全球机械设备的自动化发展方向，在我国热电厂空冷岛清洗设备的应用方面有着广阔的发展前景和美好的未来。

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