巡检机器人在焦炉地下室的应用

巡检机器人在焦炉地下室的应用

罗 燃

身份证号码429006199102115419

摘要：智能巡检机器人是属于特种机器人的一种，其主要是以智能化技术为基础，具有可编程性,能够模拟人工操作,代替传统人工巡检的机器人，其在焦炉地下室中的应用能够完全替代人工巡检，实现焦炉地下室生产现场相关视频、音频以及环境数据的实时采集，可适应较为恶劣的工作环境，大大降低人力劳动强度，降低劳动风险，及时发现焦炉地下室的问题与安全隐患，降低生产事故和非正常停机发生率。本文将结合具体实例，首先明确巡检机器人功能及特点，再以具体型号实例阐述巡检机器人的应用优势，最后针对巡检机器人在焦炉地下室的应用作出简要论述，期望为智能巡检机器人功能改进提供一点实践参考。

关键词：巡检机器人；焦炉生产；地下室；应用

以炼焦工业来讲，其是将煤炭转化为冶金燃料和化工原料的流程性工业，而焦炉则是炼焦工业当中的核心单元，现代水平室式炼焦炉的加热煤气管道布置在焦炉底部的地下室，焦炉加热的交换系统与废弃开闭器布置在焦炉地下室与烟道走廊，以往对炼焦炉加热交换系统的巡检主要为人工巡检方式，但强度较大，且还需要频分初入地下室一级防爆区，巡检人员必然面临着巨大的作业风险。焦炉地下室引入巡检机器人进行管理系统运维，并针对焦炉地下室的加热煤气管道、交换传动装置与废弃开闭器等设备与运行场景实际情况予以实时巡检，实现对有害气体环境浓度的实时监测，实现集约化与智能化巡检，实时采集的图像、声音与气体浓度等诸多信息参数对焦炉现场管理和系统安全维护、保证焦炉生产安全有着重要的参考价值和现实意义。

一、巡检机器人功能

巡检机器人是特种机器人的一种，指的是以智能化技术为基础，具有可编程性，能够模拟人工操作，代替传统人工巡检的机器人[1]。

以焦炉巡检机器人为例，其采用先进的无线充电、无线数据传输等技术，可完全代替人工巡检，不仅能够实现可靠巡检、无线充电，也是无人值守系统的首选,能够代替人工从事一些强度高、持续时间长的单调重复性工作,使工作人员从繁重的工作环境中解脱出来,既能提高工作效率,又可以保证人员的安全,实现危险工作区域的无人化、少人化作业[2]。此外，巡检机器人还可以进人空间狭小、平常难以到达的区域,扩展作业的工作范围[3]。

二、巡检机器人应用优势

    以三焦炉地下室所新增自动智能巡检机器人改造项目为例，该三期项目所应用的地下室巡检机器人是其以往一期、二期项目中所应用焦炉巡检机器人的基础上进行功能升级后的新型巡检机器人。其具备巡检小车本体体积更小、巡检频次更高、充电时间更短等优点。助推实现焦炉地下室、烟道的无人化巡检，减少焦炉区域这一典型3D岗位人员劳动负荷，降低潜在安全风险。

由于三期焦炉与一二期现场环境具有较大不同，且设备更多，更复杂，对巡检小车提出了更高的要求。从项目可研到现场测绘再到开工建设，团队扎根现场，且根据现场作业内容和需现场所有部位进行全面细致的思考讨论，并提出小车应该具备的功能和标准；为保证功能全面，设备稳定，团队人员每天都在环境温度45℃以上的焦炉地下室或烟道区域思考讨论，并与相关人员召开多次现场碰头会，有时一待就是一整天，生怕漏掉任何一项。三期新增焦炉地下室及烟道自动巡检小车共4套巡检小车，具备判异、报警功能及远程监视功能。巡检小车的投运将实现地下室、烟道煤气区域有效管控，显著降低地下室人工巡检作业的时间，改善作业条件。更好地提升巡检质量、进一步减少现场人员的劳动负荷，提高地下室及烟道走廊巡检频次，由目前的4小时提高到≤2.5小时巡检一次，巡检次数可由目前的6次/天提高到≥9次/天；同时固定摄像头实现对关键设备的实时状态监控，废气开闭器实现单个设备运行温度、压力的实时趋势跟踪，及时发现异常并处理[4]。如图1所示：

图1 三期项目智能巡检机器人

三、巡检机器人在焦炉地下室中的实践应用

（一）项目概况

“三焦炉地下室新增自动巡检小车项目”所需要的“地下室智能巡检机器人及配套装置”设备，用于保障三号2×65孔7m焦炉煤气设施运行安全和稳定性，通过利用焦炉地下室自动巡检设施对设备运行状况分析、准确判断故障情况并提升巡检效率。

该巡检机器人主要工作环境为焦炉烟道走廊及地下室区域，其为气体防爆1区，安装于该区域内的巡检机器人及配套供电、通信等设备应按相关标准进行防爆设计及制造。巡检机柜布置于三焦炉煤塔二层电气室，然后经该交换机至焦炉大集控的信息处理柜内汇聚层交换机通讯通过光口连接，信息处理柜与三焦炉现场小集控室的操作站通讯采用光缆传输。

运行环境温度为10-65℃，且现场环境粉尘大、光线昏暗，电气设备及机械设备应考虑防雨、防腐及防尘、防火，满足现场工况。

（二）巡检机器人功能要求

为能够减少焦炉巡检时的人员安全隐患，同时提升巡检频率，在一、二号焦炉自动巡检小车投入运行之后，在三号焦炉同样设置一套自动巡检系统，用于3A、3B焦炉地下室及烟道走廊巡检信息的自动采集和分析。系统主要由机器人巡检系统、开闭器温压测量、固定摄像头、无线通信系统和巡检管理等组成。系统架构示意图如下：

图2 巡检机器人系统架构示意图

自动巡检系统应包含以下主要功能：（1）巡检周期（含充电）≦2.5小时/次；日常巡检次数不小于9次/天；（2）一层烟道走廊的巡检包括：机焦侧废气开闭器，废气盘内气体的温度和压力；地下室巡检位置包括：交换旋塞（含扳把位置及拉条位置），加减旋塞开度信息；（3）采用固定摄像头形式检测空废气传动角轮、混合煤气传动角轮的松动、脱落、断裂以及交换传动液压缸限位的巡检。以及监测人员进入焦炉区域的情况；（4）系统的检测内容包括废气开闭器砣和风门盖板状态、废气盘内气体的温度和压力、交换旋塞状态、搬把与拉条的状态、角轮与链条的状态、交换传动液压缸限位位置、CO浓度、管道温度以及环境温湿度信息[5]。

巡检机器人具有边缘计算的功能，即所有采集的图像和设备参数均在小车边缘侧完成实时分析，将分析结果上传巡检专用服务器。同时巡检机器人还需要具备边缘存储功能，当网络信号异常时将数据缓存在小车本地，网络信号恢复后补传或续传，系统需具备接收判断焦炉加热状态的能力，满足结合焦炉加热状态判断现场设备状态[6]。

结束语：

结合上文所述，焦炉地下室巡检机器人的应用能够以全自动智能化运行方式予以焦炉地下室及烟道走廊的自动化巡检，完全代替传统人工巡检方式，同时其可对设备运行状态、运行参数（压力、流量及温度）、通话环境进行实时监测，并实现对所收集数据的分析和处理，形成的数据报表客观准确，更为有助于操作人员对焦炉地下室设备运行状态的准确把握，不但大大降低了人工劳动强度和安全风险，同时也大大提高了焦炉管理的智能化与自动化水平。

参考文献：

[1]史瑛迪,张春才.巡检机器人在炼焦炉中的应用[J].科技风,2022,10(13):4-6,25.

[2]赵峥,边云飞．煤矿轨道式巡检机器人在晓南矿的应用[J]．铁法科技,2020,000(S01):P.144-146.

[3]罗菲.巡检机器人在煤矿中的应用研究[J].中国新技术新产品,2020,10(16):25-26.

[4]卢光旭.巡检机器人在井场上的应用[J].中国新技术新产品,2020,002(11):1-2.

[5]张廷锋,何凛,徐钰剑,赵跃东,余浩.智能巡检机器人在燃气电厂中的应用与研究[J].电力系统装备,2021,12(15):110-111.

[6]沈超.矿用自动巡检机器人在黄陵一号煤矿的应用[J].陕西煤炭,2020,39(2):118-120,141.