本發(fā)明涉及儲(chǔ)氫裝備檢測(cè)與維護(hù)，特別涉及一種地下儲(chǔ)氫井筒缺陷檢測(cè)與涂覆機(jī)器人及方法。

背景技術(shù)：

1、氫氣是一種用途廣泛、清潔、安全的能量載體，可以作為動(dòng)力燃料或工業(yè)原料。目前，世界主要發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體，已經(jīng)把氫能源的利用提到了國(guó)家戰(zhàn)略的高度來(lái)對(duì)待，從國(guó)家層面上制定了長(zhǎng)期的研發(fā)計(jì)劃。隨著國(guó)家對(duì)氫能源利用的高度重視，地下儲(chǔ)氫技術(shù)因儲(chǔ)氫規(guī)模大、綜合成本低受到了廣泛關(guān)注。雖然大規(guī)模地下儲(chǔ)氫擁有廣闊的應(yīng)用前景，但氫氣在地下儲(chǔ)氫的注采過(guò)程中，因其化學(xué)性質(zhì)很活潑，鋼材容易產(chǎn)生氫氣起泡、氫脆、氫裂紋等現(xiàn)象，且氫可積累在金屬表面缺陷位置，在附近產(chǎn)生強(qiáng)大內(nèi)壓或塑性變形，導(dǎo)致井下套管連接處破損，產(chǎn)生氫氣泄漏，造成資源浪費(fèi)，引發(fā)安全事故，帶來(lái)人員和環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，亟需一種井下儲(chǔ)氫管道修復(fù)機(jī)器人，解決井下套管連接破損處氫氣泄漏問(wèn)題，以提高地下儲(chǔ)氫注采效率和人員作業(yè)安全性，實(shí)現(xiàn)井下儲(chǔ)氫簡(jiǎn)單高效、安全穩(wěn)定進(jìn)行。雖然井下機(jī)器人發(fā)展得已經(jīng)較為成熟，但經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，井下儲(chǔ)氫管道修復(fù)機(jī)器人的研究尚處于探索和發(fā)展階段。針對(duì)井下的特殊環(huán)境和工況，井下儲(chǔ)氫管道修復(fù)機(jī)器人需實(shí)現(xiàn)與滿足以下功能與需求：

2、(1)需針對(duì)井筒套管連接破損處涂層厚度不均勻及涂布范圍難以控制的問(wèn)題，設(shè)置滾輪式涂膠的涂覆裝置，采用絞龍盤(pán)攪拌桿進(jìn)行送料與攪拌，滾輪進(jìn)行涂膠，可控制涂料的厚度和涂布范圍，使涂層質(zhì)量更加穩(wěn)定；

3、(2)需針對(duì)機(jī)器人作業(yè)狀態(tài)與涂膠質(zhì)量難以監(jiān)測(cè)的問(wèn)題，設(shè)置靜態(tài)可視化監(jiān)測(cè)裝置，設(shè)置三個(gè)廣角鏡頭及三個(gè)直角鏡頭實(shí)現(xiàn)可視化監(jiān)測(cè)作業(yè)，以提供更加清晰和穩(wěn)定的圖像；

4、(3)需針對(duì)機(jī)器人錨定機(jī)構(gòu)太復(fù)雜、無(wú)法通過(guò)障礙而卡阻在井下的問(wèn)題，設(shè)置外部錨定行走一體化裝置，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變徑越過(guò)管內(nèi)障礙并可靠定心，并同時(shí)減小機(jī)器人的復(fù)雜程度。

5、(4)需針對(duì)機(jī)器人作業(yè)需求多變，無(wú)法及時(shí)切換作業(yè)狀態(tài)的問(wèn)題，設(shè)置遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人作業(yè)狀態(tài)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)調(diào)整。

6、因此，針對(duì)井筒套管連接破損處涂層厚度不均勻、涂布范圍難、機(jī)器人作業(yè)狀態(tài)與涂膠質(zhì)量難以監(jiān)測(cè)、機(jī)器人錨定機(jī)構(gòu)太復(fù)雜、無(wú)法通過(guò)障礙而卡阻、作業(yè)需求多變無(wú)法及時(shí)切換作業(yè)狀態(tài)等問(wèn)題，發(fā)明了一種地下儲(chǔ)氫井筒缺陷檢測(cè)與涂覆機(jī)器人。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、(一)解決的技術(shù)問(wèn)題：

2、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用滾輪式涂覆裝置，并采用絞龍盤(pán)攪拌桿進(jìn)行攪拌與送料，通過(guò)滾輪進(jìn)行涂膠，可控制涂料的厚度和涂布范圍，使涂層質(zhì)量更加穩(wěn)定；設(shè)置靜態(tài)可視化監(jiān)測(cè)裝置，以采集更加清晰和穩(wěn)定的圖像，解決了機(jī)器人作業(yè)狀態(tài)與涂膠質(zhì)量難以監(jiān)測(cè)的問(wèn)題；設(shè)置錨定行走裝置，使本發(fā)明錨定與行走機(jī)構(gòu)一體化，且能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變徑越過(guò)管內(nèi)障礙，可解決錨定機(jī)構(gòu)太復(fù)雜、無(wú)法通過(guò)障礙而卡阻在井下的問(wèn)題；設(shè)置遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人作業(yè)狀態(tài)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)調(diào)整，解決了機(jī)器人作業(yè)需求多變，無(wú)法及時(shí)切換作業(yè)狀態(tài)的問(wèn)題。

3、(二)技術(shù)方案：

4、本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種地下儲(chǔ)氫井筒缺陷檢測(cè)與涂覆機(jī)器人，其由錨定行走裝置、送料裝置、涂覆裝置、可視化監(jiān)測(cè)裝置、收放線裝置、遠(yuǎn)程控制操作臺(tái)組成；所述錨定行走裝置由外殼、外殼端蓋、搖桿ⅰ、支撐桿、搖桿ⅱ、支座、搖桿ⅲ、滾珠絲桿、滾珠絲桿外筒、電機(jī)外殼端蓋、電機(jī)ⅰ組成，所述外殼與外殼端蓋通過(guò)螺紋固定連接，由搖桿ⅰ、支撐桿、搖桿ⅱ、支座、搖桿ⅲ組成的支撐機(jī)構(gòu)沿著外殼周向均布4個(gè)，搖桿ⅰ的一端與支撐桿連接、另一端與外殼端蓋連接，搖桿ⅱ一端與儲(chǔ)料筒端蓋連接、另一端與支撐桿連接，搖桿ⅲ一端與儲(chǔ)料筒連接、另一端與支撐桿連接，支撐桿上安裝有2個(gè)支座，滾珠絲桿通過(guò)螺紋孔ⅱ、螺紋孔ⅰ固定安裝在外殼上，滾珠絲桿外筒固定安裝在電機(jī)ⅰ外殼端蓋上，電機(jī)ⅰ外殼端蓋與電機(jī)ⅱ外殼通過(guò)螺紋孔ⅲ、螺紋孔ⅵ固定連接，電機(jī)ⅰ通過(guò)電機(jī)ⅰ安裝孔固定安裝在電機(jī)外殼端蓋上；所述送料裝置由儲(chǔ)料筒、儲(chǔ)料筒端蓋、外管、齒輪外殼ⅰ、齒輪外殼ⅱ、蛟龍盤(pán)攪拌桿、上封蓋、深溝球軸承ⅰ、套筒、深溝球軸承ⅱ、齒輪ⅰ、齒輪軸、深溝球軸承ⅲ、齒輪ⅱ、電機(jī)ⅱ外殼、電機(jī)ⅱ、齒輪ⅲ、齒輪ⅳ組成，儲(chǔ)料筒與儲(chǔ)料筒端蓋通過(guò)螺紋固定連接，外管的一端與儲(chǔ)料筒端蓋通過(guò)螺紋固定連接、另一端與齒輪外殼ⅰ通過(guò)螺紋固定連接，齒輪外殼ⅱ一端與齒輪外殼ⅰ通過(guò)螺紋固定連接、另一端與電機(jī)ⅱ外殼通過(guò)螺紋固定連接，上封蓋通過(guò)螺紋孔ⅵ、螺紋孔ⅴ固定連接在儲(chǔ)料筒端蓋上，蛟龍盤(pán)攪拌桿與套筒過(guò)盈連接，深溝球軸承ⅰ、深溝球軸承ⅱ分別安裝套筒的兩端，齒輪軸通過(guò)齒輪軸安裝孔固定安裝在齒輪外殼ⅱ上，齒輪ⅰ安裝在齒輪軸的一端，與安裝在攪拌桿軸上的齒輪ⅳ相嚙合，齒輪ⅱ安裝在齒輪軸的另一端，與安裝在電機(jī)ⅱ上的齒輪ⅲ想嚙合，深溝球軸承ⅲ安裝在齒輪ⅱ的一端，電機(jī)ⅱ通過(guò)電機(jī)ⅱ安裝孔固定安裝在電機(jī)ⅱ外殼上；所述涂覆裝置由旋轉(zhuǎn)筒端蓋、旋轉(zhuǎn)筒、電機(jī)安裝盤(pán)、封板、滾輪、支架、出料管、磁吸盤(pán)、彈簧、磁吸筒、彎管、下封蓋、定位擋塊、圓柱滾子軸承、定位鋼圈、齒輪ⅴ、內(nèi)齒輪、電機(jī)ⅲ組成，旋轉(zhuǎn)筒端蓋通過(guò)螺紋孔ⅷ固定連接到旋轉(zhuǎn)筒上，電機(jī)安裝盤(pán)通過(guò)螺紋孔ⅸ、螺紋孔ⅳ固定連接到儲(chǔ)料筒上，封板通過(guò)螺紋孔?固定連接到電機(jī)安裝盤(pán)上，滾輪安裝在支架上，支架與出料管通過(guò)螺紋固定連接，出料管、磁吸盤(pán)安裝在圓柱筒中，彈簧安裝在出料管上且置于圓柱筒中，磁吸筒安裝在出料管的一端且內(nèi)置于彎管中，彎管另一端通過(guò)螺紋與下封蓋連接，下封蓋通過(guò)螺紋連接到儲(chǔ)料筒內(nèi)，由內(nèi)凸臺(tái)進(jìn)行軸向定位，定位擋塊通過(guò)螺紋固定連接到儲(chǔ)料筒上，且位于凸臺(tái)ⅱ下端對(duì)旋轉(zhuǎn)筒進(jìn)行軸向定位，圓柱滾子軸承安裝在凸臺(tái)ⅰ上端，且凸臺(tái)ⅰ對(duì)其外圈進(jìn)行定位，定位鋼圈對(duì)其內(nèi)圈進(jìn)行定位，內(nèi)齒輪通過(guò)內(nèi)齒輪安裝孔固定連接在旋轉(zhuǎn)筒上，4個(gè)電機(jī)ⅲ通過(guò)螺紋孔ⅹ周向均布安裝在電機(jī)安裝盤(pán)上，齒輪ⅴ安裝在電機(jī)ⅲ上，與內(nèi)齒輪相嚙合；所述可視化監(jiān)測(cè)裝置由直角鏡頭、廣角鏡頭、燈泡、底座安裝孔組成，可視化監(jiān)測(cè)裝置上端周向均布有3個(gè)直角鏡頭及3個(gè)廣角鏡頭，中部周向均布有6個(gè)燈泡，可視化監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)底座安裝孔、螺紋孔ⅶ固定安裝在旋轉(zhuǎn)筒端蓋上；所述收放線裝置安裝在地面上，根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)需求對(duì)電纜線進(jìn)行收放；所述遠(yuǎn)程控制操作臺(tái)安裝在地面上，接收可視化監(jiān)測(cè)裝置采集的信息，以及根據(jù)作業(yè)需求實(shí)時(shí)地對(duì)機(jī)器人的作業(yè)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

5、所述的一種地下儲(chǔ)氫井筒缺陷檢測(cè)與涂覆機(jī)器人，其特征在于：所述錨定行走裝置的外殼底部設(shè)有8個(gè)螺紋孔ⅰ，外殼端蓋上周向均布設(shè)有4個(gè)吊耳ⅰ，支撐桿上設(shè)有鉸接孔ⅲ，支座安裝孔ⅰ，鉸接孔ⅳ，支座安裝孔ⅱ，鉸接孔ⅴ，搖桿ⅰ的一端通過(guò)鉸接孔ⅰ、鉸接孔ⅲ與支撐桿連接，另一端通過(guò)鉸接孔ⅱ、吊耳ⅰ與外殼端蓋連接，搖桿ⅱ一端通過(guò)鉸接孔ⅶ、吊耳ⅲ與儲(chǔ)料筒連接，另一端通過(guò)鉸接孔ⅵ、鉸接孔ⅳ與支撐桿連接，搖桿ⅲ一端與儲(chǔ)料筒上吊耳ⅱ連接、另一端與支撐桿上安裝孔ⅲ連接，滾珠絲桿的底座上周向均布設(shè)有8個(gè)螺紋孔ⅱ，電機(jī)ⅰ外殼端蓋內(nèi)部周向均布設(shè)置4個(gè)電機(jī)ⅰ安裝孔，外部周向均布設(shè)置6個(gè)螺紋孔ⅲ。

6、所述的一種地下儲(chǔ)氫井筒缺陷檢測(cè)與涂覆機(jī)器人，其特征在于：所述送料裝置的儲(chǔ)料筒上設(shè)有注料口，周向均布設(shè)有4個(gè)吊耳ⅱ、6個(gè)螺紋孔ⅲ，內(nèi)部設(shè)有內(nèi)凸臺(tái)，儲(chǔ)料筒端蓋上周向均布設(shè)有4個(gè)吊耳ⅲ、6個(gè)螺紋孔ⅴ，齒輪外殼ⅱ內(nèi)部設(shè)有攪拌軸安裝孔、齒輪軸安裝孔，蛟龍盤(pán)攪拌桿上設(shè)有攪拌桿軸、螺旋葉片，攪拌桿軸上端穿過(guò)攪拌軸安裝孔，上封蓋上設(shè)有套筒安裝孔，且周向設(shè)有6個(gè)螺紋孔ⅵ，電機(jī)ⅱ外殼上周向均布設(shè)有6個(gè)螺紋孔ⅵ及6個(gè)電機(jī)ⅱ安裝孔。

7、所述的一種地下儲(chǔ)氫井筒缺陷檢測(cè)與涂覆機(jī)器人，其特征在于：所述涂覆裝置的旋轉(zhuǎn)筒端蓋上周向均布設(shè)有6個(gè)螺紋孔ⅶ、8個(gè)螺紋孔ⅷ，旋轉(zhuǎn)筒上周向均布設(shè)有6個(gè)內(nèi)齒輪安裝孔，旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)部設(shè)有凸臺(tái)ⅰ、凸臺(tái)ⅱ、圓柱筒，電機(jī)安裝盤(pán)內(nèi)圈上周向均布設(shè)有6個(gè)螺紋孔ⅸ、底部均布設(shè)有4個(gè)電機(jī)ⅲ安裝孔，電機(jī)ⅲ安裝孔旁設(shè)有螺紋孔ⅹ用于安裝電機(jī)，封板上周向均布設(shè)有6個(gè)螺紋孔?，滾輪上設(shè)有滾刷、滾輪軸，支架上設(shè)有出料筒、滾輪支架、出料孔，滾輪安裝孔，且出料筒與均布設(shè)置的7個(gè)出料孔相通，磁吸筒內(nèi)部設(shè)有密封圈槽。

8、本發(fā)明還提供了一種地下儲(chǔ)氫井筒缺陷檢測(cè)與涂覆方法，采用上述任一的地下儲(chǔ)氫井筒缺陷檢測(cè)與涂覆機(jī)器人，儲(chǔ)氫井筒缺陷檢測(cè)與涂覆包括以下步驟：

9、s1：通道準(zhǔn)備及儀器功能檢測(cè)：

10、s11：對(duì)井筒結(jié)構(gòu)和通道的支撐條件進(jìn)行評(píng)估，確保通道的穩(wěn)定性和可靠性，確保其達(dá)到作業(yè)需求；

11、s12：對(duì)地下儲(chǔ)氫井筒缺陷檢測(cè)與涂覆機(jī)器人的各個(gè)裝置進(jìn)行檢測(cè)后，通過(guò)注料口向儲(chǔ)料筒中注入足夠的修補(bǔ)膠液，并開(kāi)啟電機(jī)ⅱ反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)蛟龍盤(pán)攪拌桿反轉(zhuǎn)，以防止修補(bǔ)膠液凝固；

12、s2：井筒缺陷檢測(cè)階段：

13、s21：地下儲(chǔ)氫井筒缺陷檢測(cè)與涂覆機(jī)器人可通過(guò)自重下入井筒；

14、s22：地下儲(chǔ)氫井筒缺陷檢測(cè)與涂覆機(jī)器人在井筒中下降時(shí)，開(kāi)啟可視化監(jiān)測(cè)裝置中燈泡，確保井筒中光線充足，以便于本發(fā)明下降過(guò)程中，可通過(guò)直角鏡頭對(duì)井筒的缺陷情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；

15、s3：井筒缺陷修補(bǔ)階段：

16、s31：通過(guò)可視化監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到井筒缺陷后，地下儲(chǔ)氫井筒缺陷檢測(cè)與涂覆機(jī)器人繼續(xù)下降到涂覆裝置正對(duì)井筒缺陷時(shí)，通過(guò)錨定行走裝置進(jìn)行錨定定位后，給磁吸盤(pán)通電，將吸附磁吸筒向外移動(dòng)，從而推動(dòng)滾輪外移，接觸到井筒；

17、s32：開(kāi)啟電機(jī)ⅱ正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)蛟龍盤(pán)攪拌桿正轉(zhuǎn)，以防止修補(bǔ)膠液凝固并推動(dòng)修補(bǔ)膠液進(jìn)入出料管，同時(shí)開(kāi)啟電機(jī)ⅲ帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)，使得滾輪可對(duì)井筒進(jìn)行周向修補(bǔ)；

18、s33：修補(bǔ)完成后，對(duì)磁吸盤(pán)斷電，在彈簧的作用下，磁吸筒向內(nèi)移動(dòng)，從而推動(dòng)滾輪回到原位，此時(shí)通過(guò)廣角鏡頭對(duì)井筒的缺陷修補(bǔ)質(zhì)量進(jìn)行查看，確保其達(dá)到作業(yè)需求；

19、s4：越障階段：

20、在井下移動(dòng)時(shí)，若遇障礙，開(kāi)啟電機(jī)ⅰ，帶動(dòng)滾珠絲桿傳動(dòng)，從而帶動(dòng)錨定行走裝置中的外殼移動(dòng)，在搖桿ⅰ、搖桿ⅱ、搖桿ⅲ的共同作用下，使本發(fā)明支撐桿向內(nèi)收縮或向外擴(kuò)張，從而實(shí)現(xiàn)變徑并越過(guò)井下障礙。

21、(三)本發(fā)明的有益效果為：

22、(1)本發(fā)明通過(guò)滾輪進(jìn)行涂膠，且采用絞龍盤(pán)攪拌桿進(jìn)行攪拌與送料，可更好地控制涂料的厚度和涂布范圍，使涂層質(zhì)量更加穩(wěn)定；

23、(2)本發(fā)明靜態(tài)可視化監(jiān)測(cè)裝置，可以采集到更加清晰和穩(wěn)定的圖像，可更好地監(jiān)測(cè)機(jī)器人的作業(yè)狀態(tài)與修補(bǔ)涂膠的質(zhì)量；

24、(3)本發(fā)明錨定與行走機(jī)構(gòu)一體化，且能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變徑越過(guò)管內(nèi)障礙，簡(jiǎn)化了錨定機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，且可避免無(wú)法通過(guò)障礙而卡阻在井下的問(wèn)題。

25、(4)本發(fā)明遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人作業(yè)狀態(tài)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)調(diào)整，避免了機(jī)器人作業(yè)需求多變，無(wú)法及時(shí)切換作業(yè)狀態(tài)的問(wèn)題。