PGZX-1型炉管爬行机器人机械结构设计

PGZX—1型炉管特指管径在50 mm—90 mm,管间距在30 mm左右的直管。目前很多化工厂锅炉管道和热电厂加热管均属于PGZX—1型炉管。因长期受热,炉管极易产生严重的渗碳现象,需对管柱渗碳层厚度进行检测,以随时了解炉管内部渗碳情况,确保工作的稳定性及安全性。提出了一种能够攀爬管柱的机器人,这种机器人不受攀爬管柱材料和管径限制,在尺寸及重量上实现最小化。对炉管爬行工作时面临的管间距狭小,管径变动及管体变形进行了针对性设计,介绍了新型爬管机器人的原理方案,阐述了新型爬管机器人主要机械结构的设计原理。     

基于现场可编程逻辑门阵列的超声波管道测厚

根据超声波基本原理以及现场可编程逻辑门阵列（FPGA）技术设计了超声波测厚仪及超声波轮式探头,并且实现了基于FPGA的信号处理的软件编程。对管径φ139.7mm,标称壁厚h7.72mm的标准样管的测量实验结果表明：本文所设计的系统可靠性好,抗干扰能力强,测量精度高,测量误差小于0.1mm。     

含油制冷剂在小管径换热管内流动沸腾换热关联式

通过对现有关联式预测值与6.34 mm和2.50 mm小管径换热管内实验数据的对比分析,发现其对6.34 mm换热管的适用性明显高于2.50 mm的换热管.相对而言,Zurcher修正的Kat-tan-Thome-Favrat模型对于6.34 mm换热管适用性最好,该关联式80%的预测值与实验数据点的偏差在±30%内.但对于2.50 mm的换热管只有40%数据点偏差在±30%内.根据实验结果,开发了适用于小管径换热管的基于局部油浓度和制冷剂-润滑油混合物性的两相换热增强因子模型,该模型能较好地反映润滑油在制冷剂中的实际存在状态及对制冷剂换热的影响规律,且物理意义明确,对于6.34 mm和2.50 mm的两种换热管,其预测值与90%以上的实验数据的偏差均在±20%以内.     

新型水平井不动管柱封隔器分段压裂技术

通过分析水平井分段压裂技术现状,提出一种新型水平井不动管柱封隔器分段压裂工艺技术.介绍新型工艺技术的管柱结构、工艺原理及创新点,并利用ABAQUS有限元分析软件对工艺管柱进行力学分析.结果表明:新型分段压裂工艺管柱能达到力学设计要求;新技术的创新点在于能够实现一趟管柱完成2～3层段分段压裂,设计封隔器长胶筒摩擦锚定,降低安全事故的发生, 设计工具挡砂传液机构,有效避免工具内腔进砂引起的事故,管柱无卡瓦锚定,可以反洗井,整个压裂施工可以在一天内完成,施工简单,可以有效节省作业时间和作业费用.     

基于FEM/SPH算法的管壁效应对聚能射流影响的数值模拟

基于LS-DYNA 3D软件,应用SPH/FEM算法对聚能射流侵彻不同内径管状装甲的过程进行数值模拟。研究发现金属射流穿过装甲管时,部分射流粒子从主体逃逸;逃逸粒子飞溅至管壁后在管壁效应作用下,粒子向心反弹或沿管壁做向心运动,对后续射流产生持续干扰,使其失稳和断裂降低侵彻能力。对比同等厚度及间隙的双层靶板,发现管状装甲对射流的干扰明显优于间隙靶板。对比不同管径情况下逃逸粒子的飞散现象,射流的剩余动能及对后效靶的剩余穿深。结果表明:当管径在10~20 mm范围内时,装甲管对聚能射流的干扰能力逐渐增强;在20~30 mm范围内时,装甲管对聚能射流的干扰能力逐渐减弱,管径为20 mm时装甲管对聚能射流的干扰能力最强。得出的规律可以为管状装甲的优化和设计提供一定的参考。     

空化射流型单倾角叠片式清洗器流场模拟与结构优化

针对石油化工输油管道的清洗问题设计了基于射流空化的清洗器,为了解决清洗器在不同管径下如何设计的问题,通过Fluent模拟,对射流空化型叠片式清洗器流场进行研究。以管径70 mm的叠片式清洗器结构为基础,对管径改变时清洗器结构尺寸设计分别以等比例缩放和等间隙进行模拟研究。通过分析2种情况下管径改变后的压力场和气相分布,发现在等比例缩放时,空化长度随管径等比例变化,此时管径50、60、70、80和90 mm的清洗器产生的对应的空化区域长度分别为12、14、16、18和20 mm;控制间隙不变时,清洗器产生的空化长度随管径的增加先增大后减小,当管径为50、60、70、80、90 mm,空化长度分别对应为14、14、16、19和15 mm。本研究结果可为实际应用设计提供依据:当管径小于70 mm时应控制间隙不变,管径大于70 mm时可选择等比例缩放设计,可获得更好的空化效果。     

基于TRIZ理论的攀爬机器人创新设计

发明问题解决原理（TRIZ）已经成为目前技术创新领域的研究热点.该文针对现有攀爬机器人存在的问题,运用TRIZ理论对其进行分析,建立其矛盾,并结合TRIZ矛盾矩阵对其进行创新求解.最后,结合攀爬机器人本身的功能需求及结构特点设计了一种新型的攀爬翻转式机器人.该机器人的适应性和多用性较好,而且能够实现迁移性攀爬.     

面向电厂管道的攀爬机器人运动规划与仿真

针对电厂管道检测作业,围绕多屏平行管道环境中直管、管间和管屏间的攀爬作业需求,设计一种5自由度攀爬机器人,并进行运动规划分析。首先,分析运动需求,确定攀爬机器人的构型;其次,针对直管攀爬、管间过渡和管屏过渡的攀爬运动进行规划,提出3种步态;之后,采用基于D-H法建立的机器人运动学模型,采用逆运动学求解对应位姿点的关节角度;再通过5次多项式插值得到角度-时间序列;最后,采用ADAMS虚拟样机技术进行仿真,分析攀爬过程中的能耗及各关节的受力情况。研究结果表明:所规划的步态能够满足运动需求;直管攀爬中随着步距由50 mm增大至150 mm,机器人最大转矩增加17.76%,总能耗降低39.94%,在保证关节转矩足够的情况下可通过增大步距以降低能耗;各工况中,管间过渡的旋转关节与管屏过渡的夹持手爪所需力矩最大,在步态优化与样机设计时需重点校核。     

高射速自动机身管热容量及热应力分析

针对高射速自动机在连续射击条件下,身管承受高频、高温及高压冲击作用的特点,采用传热学理论与有限元方法相结合方法,建立了高射速自动机身管热结构耦合分析模型.选取不同管径比的身管为实例,对自动机以高射速连续射击条件下身管的热容量和热应力情况进行了仿真,得出了管壁温度和热应力随连续射弹数的变化趋势及热应力在管壁内的分布规律,在考虑膛压和温度场共同作用下,进一步分析了热应力的存在对不同管径比身管强度安全性的影响.该文分析方法和仿真结果对小口径高射速自动机身管的设计具有一定的参考价值.     

脱硫系统熔硫釜技术研究

黑化集团尿素装置脱硫系统从1998年开车起,熔硫釜加热完毕分离硫很困难,查找操作不正常原因,确定熔硫釜整体改造方案,保证尿素系统正常生产. 1 熔硫釜结构 熔硫釜主要由内件、内筒体及蒸气夹套3部分组成,其中内件、内筒全部由不锈钢材料制作不会产生腐蚀,结构如图1.图1中:蒸汽入口管径:dn=25 mm;蒸汽出口管径:dn=25 mm;硫磺出口管径:dn=50 mm.硫磺出口阀门是带伴热球阀,熔硫釜及硫磺出口管整体保温.     

一种新型管道检测机器人系统

摘要：研制了适用于管径为400～650mm的煤气管道内缺陷自动探测系统．该系统由采用远程网络控制技术的管道机器人移动机构、无损检测传感器和地面工作站等组成．综述了管道检测机器人的系统总体设计、关键技术和性能实验．实验结果表明，所研制的管道检测机器人系统在管道中运行平稳，具有稳定的牵引力，其值可达1．404kN，适用于400-650mm管径的油气管道检测．     

Research on a New-style Pipeline Inspection Robot System

IntroductionRecently pipe is used widely on the industry,agriculture and daily life. Natural gas and oil supplybecomes one of the fundamental public services and itsimpact on the urban infrastructure is getting larger. Theurban oil/gas pipelines, as they are buried under theground, are prone to external corrosion usually derived bymoisture and chemical agent in soil, which causes materiallosses of the pipe wall. Also, cracks in the welded regionand the da…     

高温气冷堆核电站蒸汽发生器管板定位机器人

管板定位机器人用于高温气冷堆核电站蒸汽发生器的传热管检修工作。作为堵管工具的载体,搭载各种不同的堵管执行单元,将其引导至指定的工作管孔,实施堵管工序。根据施工需求,开展了管板定位机器人研究。受限于被检对象及施工工况条件,管板定位机器人采用了模块化、轻量化设计。为消除管板定位机器人工作过程中管板结构应力变形、机器人自身运动误差和姿态调整引起的变形误差等因素影响,采用机器视觉辅助定位设计方案,消除上述各种非线性误差影响,提高管板定位机器人的位置控制精度。所设计的机器人样机在蒸汽发生器模拟体上进行了实际测试。结果表明,应用机器视觉技术进行目标定位及运动反馈控制是进行非线性误差补偿的有效手段,该方法控制精度高,控制系统相对简单可靠。     

气动爬缆机器人气压分析与试验

针对索径变化较大、表面情况恶劣的缆索，提出了一种采用铰链结构的气动蠕动式爬缆机男人结构模型，建立了该机器人气缸受力与高空气压损失等理论模型，并对样机研制实例进行了验算．研制了工程样机并在上海徐浦大桥上成功地进行了现场试验．仿真和试验表明，机器人气体压力损失与施工距离、高度、系统耗气量、气管倾斜度等成正比例非线性变化；机器人下降时速度较上升时均匀性好，能在斜拉桥缆索上安全、高效爬升．     

闽南小净距隧道中夹岩力学特性与加固措施

为研究山区浅埋偏压小净距隧道开挖对中夹岩力学特性的影响,以福建三明莆炎高速公路布盂隧道为工程背景,采用Midas GTS有限元软件建立三维数值模型,分析了浅埋偏压小净距隧道中隔壁法施工条件下中夹岩柱的力学特性,并提出了采用中空注浆锚杆的中夹岩注浆加固技术。结果表明,隧道浅埋偏压条件下采用中隔壁法施工,围岩与初支变形相对较小,但拱腰位置中夹岩变形应加强监控;小净距隧道开挖施工,中夹岩柱会产生水平位移,拱腰位置左右线隧道平均水平位移为 4.25 mm;采用小导管注浆加固的中夹岩柱正应变和塑性区显著减小,左右线隧道拱腰位置中夹岩应变分别减小77%和81%,拱脚位置应变分别减小85%和80%;结合数值模拟分析结果和现场设计,采用 5 m长中空锚杆对小净距段中夹岩进行注浆加固,提高了中夹岩柱的整体稳定性,保证了隧道施工安全,为后期类似工程提供了较好的借鉴意义。     

针翅式散热器模块流动传热特性数值优化

为提升中高温电子器件的散热性能,以针翅式散热器模块为研究对象,研究了热管长度、散热器宽度、针翅直径、针翅间距和针翅高度5个结构参数对翅片散热性能的影响,对正交实验设计的16个组合方案下翅片的流动换热性能进行模拟。以努塞尔数Nu、阻力系数f、传热性能综合评价指标(performance evaluation criteria, PEC)和全因子评价Y作为评价指标,在每个评价指标下利用极差分析主要影响因素和挑选出优化组合。结果表明：影响Nu、f、PEC和Y的最主要因素是针翅间距;最佳优化组合为：针翅间距为2.5 mm,散热器宽度为80 mm,针翅直径为1.5 mm,针翅高度为20 mm,热管长度为25 mm,模块温降为16.28℃,热阻为0.265℃/W。     

全自主堵板操作机器人系统设计

为了减少核电站蒸汽发生器维修期间人员的劳动强度和辐射时间,设计全自主堵板操作机器人系统,来帮助维修人员完成主要管道的全自主密封,机器人系统包括机器手和两中机器人末端。利用视觉识别算法定位螺栓中心,从而引导机器人完成拧螺栓的动作。同时设计了基于堵板操作机器人的末端快换装置,为核电行业的自动化提供了基础数据。     

热激活相变复合墙体动态热特性与节能潜力

为提升老旧建筑热工性能,基于中国北方清洁供暖背景,提出一种利用夜间低谷电力制取低品位热水作为热源,进行蓄能的热激活相变建筑系统。建立了典型热激活相变复合墙体传热模型并与参照实验进行验证,在寒冷地区供暖季气候条件下,模拟分析了管间距、相变层厚度和朝向等因素对复合墙体热特性以及节能潜力影响。结果表明：将集成内嵌管的相变夹层置于墙体与外保温之间具备技术可行性,可大幅提升墙体热工性能;以南墙为例,因墙体引起的热负荷和一次能源消耗分别减少105.5%和14.07%;管间距相比相变层厚度影响更为明显,综合考虑热阻及蓄放热特性,管间距100 mm和相变层厚度30 mm较优;朝向对复合墙体影响较大且北墙提升最为明显,与南墙相比其一次能源消耗和运行费用减少率分别高出20.3和9.0个百分点。研究结果为热激活相变围护结构设计及其在清洁供暖和超低能耗建筑应用中提供了参考。