邁向特種設備檢驗檢測的“免人工”時代

浙江省特科院成功研制國內(nèi)首款球罐爬壁打磨機器人

本報訊 （張 律 記者曹吉根）成本更低、效率更高、效果更好——費時費力的球罐內(nèi)部打磨工作終于有了自動化方案。歷時6年攻堅，浙江省特種設備科學研究院（以下簡稱特科院）成功研制出國內(nèi)首款球罐爬壁打磨機器人，球罐打磨不再依賴辛苦的人工作業(yè)。

據(jù)了解，該機器人具有高可靠性、免跌落等特點，可以在-20℃~65℃環(huán)境下作業(yè)，速度高于0.5米/分鐘，處理結(jié)果不僅符合超聲、磁粉等無損檢測作業(yè)要求，打磨效果還明顯優(yōu)于人工作業(yè)。截至去年年底，該機器人已獲授權(quán)專利12項（其中發(fā)明專利5項），目前已在浙江物產(chǎn)化工、浙江鴻基、浙江眾立等化工、儲運等公司得到應用。從先后開展的10余臺球罐打磨作業(yè)結(jié)果看，其打磨效率達到了人工的2~3倍。

球罐的焊縫部位是容易發(fā)現(xiàn)裂紋和缺陷的薄弱環(huán)節(jié)，需按期進行質(zhì)量檢測，而檢測過程對焊縫表面光潔度具有較高要求，打磨除銹是必不可少的前提工序。然而，球罐直徑一般超過10米，5000立方米的球罐直徑更是達到了21.2米。要在如此巨大的罐體內(nèi)部進行長時間的人工打磨，可謂困難重重。

“最大的難題就是作業(yè)環(huán)境極度惡劣?！碧乜圃合嚓P(guān)工作人員介紹，在密閉空間中，即便佩戴專業(yè)口罩、眼罩，身穿防護服，也無法阻擋鐵屑從呼吸道侵入人體。特別是炎炎夏日，球罐內(nèi)部溫度可達40℃以上，打磨工只能“日出而息、日落而作”。工作人員通過直徑半米的“人孔”進入球罐，肩負安全繩攀爬在內(nèi)部腳手架，在頭燈下手工作業(yè)。

由于球罐多用于儲存易燃易爆、有毒有害介質(zhì)，打磨焊縫前需要進行置換、清洗和通風，使氧濃度達到作業(yè)條件。當球罐內(nèi)殘留的氣相介質(zhì)濃度達到爆炸極限時還可能發(fā)生爆炸。打磨過程中，角磨機還會揚起鐵屑灰塵。因此，打磨工必須有豐富的經(jīng)驗和過硬的心理承壓能力，在作業(yè)中時刻關(guān)注數(shù)據(jù)變化并采取措施。每打磨完成一個5000立方米的球罐，一名打磨工至少要在80分貝的環(huán)境聲中勞作一周以上。然而目前從事打磨工作的工人平均年齡在55歲以上，勞動力緊缺。此外，人工打磨耗費時間長、成本高，需要在球罐內(nèi)外部搭建腳手架，每臺成本在20萬元左右，前后需耗費一周，遇上打磨質(zhì)量不過關(guān)的還需返工。

在此背景下，浙江省特科院2014年啟動球罐打磨機器人的研究和應用，投入2900萬元建設特種設備機器人智能檢測技術(shù)研發(fā)中心。為了實現(xiàn)“不能掉、打得好”的目標，團隊通過反復試驗探索出特殊的磁橋和磁場布置方式，在吸附力與負載之間達到平衡，制造出了第一代原型機。

在第一代基礎(chǔ)上，面對平面打磨頭在曲面球罐中打磨效率低的難題，團隊又在多次嘗試后探索出獨立懸掛、分段打磨的方式，通過3個鍍銅鐵絲刷以“品”字形排列達到立體浮動的效果，確保達到最合適的密度和柔性。這使機器人已基本能夠在特殊環(huán)境下完成球罐焊縫打磨任務。

目前，最新的第三代球罐打磨機器人也已具備產(chǎn)業(yè)化條件。特科院同時又開始研究包括超聲檢測機器人和磁粉檢測機器人在內(nèi)的系列化機器人，探索“一條龍”的機器人解決方案，為迎接大型承壓設備檢驗檢測“機器換人”時代打下基礎(chǔ)。

《中國質(zhì)量報》