热交换器的管板的清洗检查系统及其清洗检查方法

技术领域

本发明涉及清洗系统技术领域，特别是涉及一种热交换器的管板的清洗检查系统及其清洗检查方法。

背景技术

核电厂海水热交换器多采用壳管式热交换器，海水在流入热交换器前虽采取加药、过滤等措施，但依然含有大量盐类物质、海生物及泥沙等污物，这些污物属于具有较强腐蚀性的介质。大修期间，对热交换器海水侧的管板进行检查时，经常发现有海生物等污物附着于管板的换热管中，影响传热效果，传统的清理方式为排空热交换器内部介质后，人工进入内部对热交换器的管板进行清理，清理质量和效率较低，且该项工作涉及密闭空间及高处作业，内部空间狭小，存在窒息及坠落风险。

如何设计一种能够代替人工清理作业，提高清洗质量和效率的热交换器的管板的清洗检查系统是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明解决的技术问题在于提供一种能够代替人工清理作业，提高清洗质量和效率的热交换器的管板的清洗检查系统及其清洗检查方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种热交换器的管板的清洗检查系统，热交换器的管板包括板本体和设置在板本体上的多个换热管，清洗检查系统包括：清洗检查机器人和控制装置；所述清洗检查机器人包括移动装置、伸缩杆和清洗检查装置；

所述移动装置，包括底盘部件、轮子和轮体驱动电机，所述轮子安装在所述底盘部件上，所述轮体驱动电机与轮子连接；

所述伸缩杆，安装在所述底盘部件的顶面上，所述伸缩杆与杆件伸缩驱动器连接，所述杆件伸缩驱动器驱动所述伸缩杆沿着竖直方向伸缩移动；

所述清洗检查装置，包括：安装在所述伸缩杆上的激光清洗头和监控机构；所述监控机构包括相连接的摄像装置和图像识别装置；

所述控制装置，包括：操作台、控制器、激光发生器和操作面板；所述控制器和所述激光发生器安装在所述操作台内部，所述操作面板安装在所述操作台的表面上；所述激光发生器与所述激光清洗头电连接，所述监控机构、所述激光发生器、所述操作面板、所述杆件伸缩驱动器和所述轮体驱动电机均与所述控制器电连接。

优选地，所述伸缩杆的顶部设有固定架，所述激光清洗头和所述监控机构均安装在所述固定架上。

优选地，所述底盘部件包括底盘本体和设置在底盘本体的顶部的盖板，所述底盘本体中具有电器安装腔，所述轮体驱动电机设置于所述电器安装腔中。

优选地，所述激光发生器与所述激光清洗头通过激光发射线缆连接；所述控制器与所述杆件伸缩驱动器通过伸缩控制线缆连接；所述控制器与所述轮体驱动电机通过轮体电机控制线缆连接；所述控制器与所述监控机构通过摄像控制线缆连接；所述激光发射线缆、所述伸缩控制线缆、所述轮体电机控制线缆和所述摄像控制线缆，构成复合线缆。

本发明设计一种热交换器的管板的清洗检查方法，采用所述的热交换器的管板的清洗检查系统，包括以下步骤：

步骤1)将清洗检查机器人放置于热交换器内的平台上；

步骤2)控制器控制监控机构开启，所述监控机构的摄像设备对热交换器的管板进行拍摄，所述摄像设备将获取的管板的影像数据传输给图像识别装置，所述图像识别装置将识别出的管板上需要冲洗的位置传输给所述控制器；

步骤3)所述控制器控制清洗检查机器人移动，且所述控制器控制所述伸缩杆移动，使得所述激光清洗头与所述管板上需要冲洗的位置相对，所述控制器驱动所述激光发生器启动，使得所述激光清洗头对管板上需要冲洗的位置进行激光清洗；

步骤4)所述控制器控制所述监控机构开启，所述监控机构对热交换器的管板进行拍摄，所述摄像装置将获取的管板清洗后的影像数据传输给所述图像识别装置，所述图像识别装置将识别出的管板上需要冲洗的位置是否清洗合格的信息传输给控制器；当所述图像识别装置判断出管板是清洗不合格时，返回步骤3)；当所述图像识别装置判断出管板是清洗合格时，进行步骤5)

步骤5)：所述控制器控制清洗检查机器人移动至热交换器的安装口处，将清洗检查机器人移出。

优选地，步骤2)中，所述图像识别装置在接收到所述摄像设备获取的管板的影像数据时，所述图像识别装置先将所述管板上所有的换热管进行编号，所有的换热管的序号存储于所述图像识别装置中；所述图像识别装置识别出的管板上需要冲洗的位置后，所述图像识别装置可获取管板上需要冲洗的换热管的序号。

如上所述，本发明的一种热交换器的管板的清洗检查系统及其清洗检查方法，具有以下

有益效果：

该热交换器的管板的清洗检查系统中，轮体驱动电机驱动轮子转动，轮子能够带动清洗检查机器人移动，杆件伸缩驱动器驱动伸缩杆伸缩到所需的高度；监控机构的摄像设备对热交换器的管板进行拍摄，摄像设备将获取的管板的影像数据传输给图像识别装置，图像识别装置将识别出的管板上需要冲洗的位置传输给所述控制器；驱动激光发生器启动，使得激光清洗头能够对传热管管板上需要冲洗的位置进行激光清洗；

该热交换器的管板的清洗检查系统使用时，先将清洗检查机器人放置于热交换器内的平台上；然后控制器控制监控机构开启，监控机构的摄像设备对热交换器的管板进行拍摄，摄像设备将获取的管板的影像数据传输给图像识别装置，图像识别装置将识别出的管板上需要冲洗的位置传输给所述控制器；随后，所述控制器控制清洗检查机器人移动，且所述控制器控制所述伸缩杆移动，使得所述激光清洗头与所述管板上需要冲洗的位置相对，所述控制器驱动所述激光发生器启动，使得所述激光清洗头对管板上需要冲洗的位置进行激光清洗；所述控制器再控制所述监控机构开启，所述监控机构对热交换器的管板进行拍摄，所述摄像装置将获取的管板清洗后的影像数据传输给所述图像识别装置，所述图像识别装置将识别出的管板上需要冲洗的位置是否清洗合格的信息传输给控制器；当所述图像识别装置判断出管板是清洗不合格时，所述激光清洗头对管板上需要冲洗的位置进行激光清洗；当所述图像识别装置判断出管板是清洗合格时，所述控制器控制清洗检查机器人移动至热交换器的安装口处，将清洗检查机器人移出；

该热交换器的管板的清洗检查系统是自动化的系统，该热交换器的管板的清洗检查方法实现对管板的自动清洗，该清洗检查系统和清洗检查方法能够代替人工作业，提高清洗质量，改善传统清理带来的风险，同时也降低了人工清理作业的劳动强度，提高了工作效率。

附图说明

图1显示为本实施例的热交换器的管板的清洗检查系统使用时的立体结构示意图。

图2显示为本实施例的热交换器的管板的清洗检查系统的清洗检查机器人的立体结构示意图。

图3显示为本实施例的热交换器的管板的清洗检查系统的清洗检查机器人的底盘部件的内部设置轮体驱动电机的立体结构示意图。

图4显示为本实施例的热交换器的管板的清洗检查系统的清洗检查机器人的轮体驱动电机与轮子连接的结构示意图。

图5显示为本实施例的热交换器的管板的清洗检查系统的清洗检查机器人在控制器控制下的原理图。

附图标号说明

110 管板

111 板本体

112 换热管

120 平台

200 清洗检查机器人

210 移动装置

211 底盘部件

2111底盘本体

2112盖板

2113电器安装腔

212 轮子

213 轮体驱动电机

220 伸缩杆

221 杆件伸缩驱动器

222 固定架

230 清洗检查装置

231 激光清洗头

232 监控机构

300 控制装置

310 操作台

320 控制器

330 激光发生器

340 操作面板

400 复合线缆

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至图5所示，本实施例的热交换器的管板的清洗检查系统，热交换器的管板110包括板本体111和设置在板本体111上的多个换热管112，清洗检查系统包括：清洗检查机器人200和控制装置300；清洗检查机器人200包括移动装置210、伸缩杆220和清洗检查装置230；

移动装置210，包括底盘部件211、轮子212和轮体驱动电机213，轮子212安装在底盘部件211上，轮体驱动电机213与轮子212连接；

伸缩杆220，安装在底盘部件211的顶面上，伸缩杆220与杆件伸缩驱动器221连接，杆件伸缩驱动器221驱动伸缩杆220沿着竖直方向伸缩移动；

清洗检查装置230，包括：安装在伸缩杆220上的激光清洗头231和监控机构232；监控机构232包括相连接的摄像装置和图像识别装置；

控制装置300，包括：操作台310、控制器320、激光发生器330和操作面板340；控制器320和激光发生器330安装在操作台310内部，操作面板340安装在操作台310的表面上；激光发生器330与激光清洗头231电连接，监控机构232、激光发生器330、操作面板340、杆件伸缩驱动器221和轮体驱动电机213均与控制器320电连接。

该热交换器的管板的清洗检查系统中，轮体驱动电机213驱动轮子212转动，轮子212能够带动清洗检查机器人200移动，杆件伸缩驱动器221驱动伸缩杆220伸缩到所需的高度；监控机构232的摄像设备对热交换器的管板110进行拍摄，摄像设备将获取的管板110的影像数据传输给图像识别装置，图像识别装置将识别出的管板110上需要冲洗的位置传输给控制器320；驱动激光发生器330启动，使得激光清洗头231能够对传热管管板110上需要冲洗的位置进行激光清洗；操作面板340的设置，能够便于工作人员对清洗检查机器人200的控制操作。

该热交换器的管板的清洗检查系统使用时，先将清洗检查机器人200放置于热交换器内的平台120上；然后控制器320控制监控机构232开启，监控机构232的摄像设备对热交换器的管板110进行拍摄，摄像设备将获取的管板110的影像数据传输给图像识别装置，图像识别装置将识别出的管板110上需要冲洗的位置传输给控制器320；随后，控制器320控制清洗检查机器人200移动，且控制器320控制伸缩杆220移动，使得激光清洗头231与管板110上需要冲洗的位置相对，控制器320驱动激光发生器330启动，使得激光清洗头231对管板110上需要冲洗的位置进行激光清洗；控制器320再控制监控机构232开启，监控机构232对热交换器的管板110进行拍摄，摄像装置将获取的管板110清洗后的影像数据传输给图像识别装置，图像识别装置将识别出的管板110上需要冲洗的位置是否清洗合格的信息传输给控制器320；当图像识别装置判断出管板110是清洗不合格时，激光清洗头231对管板110上需要冲洗的位置进行激光清洗；当图像识别装置判断出管板110是清洗合格时，控制器320控制清洗检查机器人200移动至热交换器的安装口处，将清洗检查机器人200移出；

该热交换器的管板的清洗检查系统是自动化的系统，该热交换器的管板的清洗检查方法实现对管板110的自动清洗，该清洗检查系统和清洗检查方法能够代替人工作业，提高清洗质量，改善传统清理带来的风险，同时也降低了人工清理作业的劳动强度，提高了工作效率。

控制装置300处于热交换器外部，控制装置300的控制器320能够远程控制清洗检查机器人200。

清洗检查机器人200的移动装置210能够在换热器内部搭设的临时平台120上进行运动。

为了使得激光清洗头231和监控机构232的位置稳定，伸缩杆220的顶部设有固定架222，激光清洗头231和监控机构232均安装在固定架222上。

底盘部件211包括底盘本体2111和设置在底盘本体2111的顶部的盖板2112，底盘本体2111中具有电器安装腔2113，轮体驱动电机213设置于电器安装腔2113中。打开盖板2112，就能够方便地在电器安装腔2113中安装轮体驱动电机213。杆件伸缩驱动器221也可以设置在电器安装腔2113中。底盘本体2111的顶部与盖板2112通过螺栓进行固定连接。轮体驱动电机213为伺服电机。

为了使伸缩杆220的位置稳定，伸缩杆220安装在盖板2112的顶部的中间位置，伸缩杆220为激光清洗头231提供自由活动空间，以便于激光清洗头231对管板110进行清理。

本实施例中，轮子212为四个，四个轮子212中，处于前方的两个轮子212为导向轮，处于后方的两个轮子212为驱动轮，以便于移动装置210的移动和转向。两个导向轮分别设置于底盘本体2111的两个相对侧面上，两个驱动轮分别设置于底盘本体2111的两个相对侧面上。其中一个导向轮连接一个轮体驱动电机213，其中一个驱动轮连接另一个轮体驱动电机213。

杆件伸缩驱动器221为驱动伸缩杆220移动的杆件驱动电机。

为了便于对清洗检查机器人200的控制，激光发生器330与激光清洗头231通过激光发射线缆连接；控制器320与杆件伸缩驱动器221通过伸缩控制线缆连接；控制器320与轮体驱动电机213通过轮体电机控制线缆连接；控制器320与监控机构232通过摄像控制线缆连接；激光发射线缆、伸缩控制线缆、轮体电机控制线缆和摄像控制线缆，构成复合线缆400。

监控机构232的摄像设备用来确认需清洗部位及清洗后效果，且人员可远程操作。摄像设备具有可变焦、可进行光补偿、照明等功能，摄像设备的外部设置保护壳，在摄像设备处于备用状态时，保护壳关闭，以确保摄像设备不被冲洗杂物损伤。在摄像设备处于工作状态时，保护壳开启，保护壳连接控制器320，控制器320控制保护壳的开启和关闭。监控机构232能够对管板110的换热管112进行准确定位。

本实施例的热交换器的管板的清洗检查方法，采用热交换器的管板的清洗检查系统，包括以下步骤：

步骤1)控制装置300通过复合线缆400与清洗检查机器人200连接，将清洗检查机器人200放置于热交换器内的平台120上；

步骤2)控制器320控制监控机构232开启，监控机构232的摄像设备对热交换器的管板110进行拍摄，摄像设备将获取的管板110的影像数据传输给图像识别装置，图像识别装置将识别出的管板110上需要冲洗的位置传输给控制器320；

步骤3)控制器320控制清洗检查机器人200移动，且控制器320控制伸缩杆220移动，使得激光清洗头231与管板110上

的管板110进行拍需要冲洗的位置相对，控制器320驱动激光发生器330启动，使得激光清洗头231对管板110上需要冲洗的位置进行激光清洗；利用杆件伸缩驱动器221为激光冲洗头提供自由活动空间，对管板110进行激光清洗；

步骤4)控制器320控制监控机构232开启，监控机构232对热交换器摄，摄像装置将获取的管板110清洗后的影像数据传输给图像识别装置，图像识别装置将识别出的管板110上需要冲洗的位置是否清洗合格的信息传输给控制器320；当图像识别装置判断出管板110是清洗不合格时，返回步骤3；当图像识别装置判断出管板110是清洗合格时，进行步骤5；

步骤5)：控制器320控制清洗检查机器人200移动至热交换器的安装口处，将清洗检查机器人200移出。

步骤2)中的管板110的影像数据是视频数据或者照片数据；步骤4)中的管板110清洗后的影像数据是视频数据或者照片数据。

步骤2)中，图像识别装置在接收到摄像设备获取的管板110的影像数据后，图像识别装置先将管板110上所有的换热管112进行编号，使得每个换热管112具有一个序号；所有的换热管112的序号存储于图像识别装置中；图像识别装置识别出的管板110上需要冲洗的位置后，图像识别装置可获取管板110上需要冲洗的换热管112的序号；步骤4)中空控制器320根据获取的管板110上需要冲洗的换热管112的序号，驱动激光清洗头231对管板110上需要冲洗的换热管112进行激光清洗，该方法能够便于对管板110的换热管112的准确定位和清洗。

管板110上所有的换热管112由上至下逐层排列，每层中的换热管112由左至右依次排列；当需要对管板110上所有的换热管112进行冲洗时，本实施例的热交换器的管板的清洗检查方法，包括以下步骤：

步骤1)控制装置300通过复合线缆400与清洗检查机器人200连接，通过热交换器的检修人孔将清洗检查机器人200放置于热交换器内临时搭设的移动平台120上；

步骤2)控制器320控制监控机构232开启，监控机构232的摄像设备对热交换器的管板110进行拍摄后，图像识别装置先将管板110上所有的换热管112进行编号，使得每个换热管112具有一个序号；所有的换热管112的序号存储于图像识别装置中；图像识别装置将管板110上所有换热管112的序号传输给控制器320；

步骤3)控制器320控制清洗检查机器人200移动，且控制器320控制伸缩杆220移动，使得激光清洗头231与管板110相对，控制器320驱动激光发生器330启动，使得激光清洗头231对管板110上的换热管112进行由上至下的逐层清洗；在对每一层的换热管112进行清洗时，激光清洗头231沿着水平方向，对处于同一层的换热管112进行依次清洗；激光清洗头231对管板110上的所有的换热管112进行清洗的路径形成蛇形路径，则由上到下依次设置的三层换热管112的清洗路径是S形路径；

步骤4)在对管板110清洗完毕后，关闭激光发生器330，调整摄像装置的角度至已清洗完成位置，再移动装置210，使得伸缩杆220以合适的速度前进；控制杆件伸缩驱动器221，使得伸缩杆220上下移动；清洗检查机器人200在控制装置300的远程控制下，控制器320控制监控机构232开启，监控机构232对热交换器的管板110进行拍摄，摄像装置将获取的管板110清洗后的影像数据传输给图像识别装置，图像识别装置按预设的规划路径对管板110的换热管112进行检查，图像识别装置将识别出的管板110上的换热管112是否清洗合格的信息传输给控制器320；当图像识别装置判断出管板110上的换热管112是清洗不合格时，图像识别装置将检查出的未清洗干净的换热管112进行识别记录后，进行步骤5)；当图像识别装置判断出管板110上的换热管112都是清洗合格时，进行步骤6)；

步骤5)：控制器320控制清洗检查机器人200移动，且控制器320控制伸缩杆220移动，使得激光清洗头231与管板110上需要冲洗的换热管112相对，控制器320驱动激光发生器330启动，使得激光清洗头231对管板110上需要冲洗的换热管112进行激光清洗；返回步骤4)；

步骤6)：控制器320控制清洗检查机器人200移动至热交换器的安装口处，将清洗检查机器人200移出。

开启激光发生器330，并调至相应功率，以对管板110进行冲洗。操纵移动装置210，使得伸缩杆220以合适的速度前进；操纵杆件伸缩驱动器221，使得伸缩杆220上下移动；清洗检查机器人200在控制装置300的远程控制下按预设的规划路径通过激光清洗头231对管板110进行自动冲洗清理。

本实施例的清洗检查系统应用于不同规格尺寸的海水系统的壳管式热交换器海水侧的管板110冲洗，也可用于其他系统同类型热交换器的清理工作，具有较好的应用前景。由于热交换器的管板110部位为胀接后堆焊，清理时应避免机械划伤，这也会降低了人工清理的效率；本实施例的清洗检查系统采用激光清洗的方式，属于非接触性清洗，也消除了机械损伤的可能性。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。