成本更低、效率更高、效果更好——費(fèi)時(shí)費(fèi)力的球罐內(nèi)部打磨工作終于有了自動(dòng)化方案。歷時(shí)6年攻堅(jiān)，浙江省特種設(shè)備科學(xué)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(jī)器人，球罐打磨不再依賴辛苦的人工作業(yè)。
據(jù)了解，該機(jī)器人具有高可靠性、免跌落等特點(diǎn)，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(cè)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(jī)器人已獲授權(quán)專利12項(xiàng)（其中發(fā)明專利5項(xiàng)），目前已在浙江物產(chǎn)化工、浙江鴻基、浙江眾立等化工、儲(chǔ)運(yùn)等公司得到應(yīng)用。從先后開展的10余臺(tái)球罐打磨作業(yè)結(jié)果看，其打磨效率達(dá)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(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，而檢測(cè)過程對(duì)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(dá)到了21.2米。要在如此巨大的罐體內(nèi)部進(jìn)行長時(shí)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。”特科院相關(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(hù)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(dá)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(jìn)入球罐，肩負(fù)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(chǔ)存易燃易爆、有毒有害介質(zhì)，打磨焊縫前需要進(jìn)行置換、清洗和通風(fēng)，使氧濃度達(dá)到作業(yè)條件。當(dāng)球罐內(nèi)殘留的氣相介質(zhì)濃度達(dá)到爆炸極限時(shí)還可能發(fā)生爆炸。打磨過程中，角磨機(jī)還會(huì)揚(yáng)起鐵屑灰塵。因此，打磨工必須有豐富的經(jīng)驗(yàn)和過硬的心理承壓能力，在作業(yè)中時(shí)刻關(guān)注數(shù)據(jù)變化并采取措施。每打磨完成一個(gè)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(dòng)力緊缺。此外，人工打磨耗費(fèi)時(shí)間長、成本高，需要在球罐內(nèi)外部搭建腳手架，每臺(tái)成本在20萬元左右，前后需耗費(fèi)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(dòng)球罐打磨機(jī)器人的研究和應(yīng)用，投入2900萬元建設(shè)特種設(shè)備機(jī)器人智能檢測(cè)技術(shù)研發(fā)中心。為了實(shí)現(xiàn)“不能掉、打得好”的目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)通過反復(fù)試驗(yàn)探索出特殊的磁橋和磁場(chǎng)布置方式，在吸附力與負(fù)載之間達(dá)到平衡，制造出了第一代原型機(jī)。
在第一代基礎(chǔ)上，面對(duì)平面打磨頭在曲面球罐中打磨效率低的難題，團(tuán)隊(duì)又在多次嘗試后探索出獨(dú)立懸掛、分段打磨的方式，通過3個(gè)鍍銅鐵絲刷以“品”字形排列達(dá)到立體浮動(dòng)的效果，確保達(dá)到最合適的密度和柔性。這使機(jī)器人已基本能夠在特殊環(huán)境下完成球罐焊縫打磨任務(wù)。
目前，最新的第三代球罐打磨機(jī)器人也已具備產(chǎn)業(yè)化條件。特科院同時(shí)又開始研究包括超聲檢測(cè)機(jī)器人和磁粉檢測(cè)機(jī)器人在內(nèi)的系列化機(jī)器人，探索“一條龍”的機(jī)器人解決方案，為迎接大型承壓設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)“機(jī)器換人”時(shí)代打下基礎(chǔ)。
