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自动管道清洗机设计

2021-06-14 15:34编辑: www.51jrft.com51今日论文网
本毕业设计要求设计一个采用电动式驱动的管道自动清洗机,能够在作业的管道内部对管壁上的污垢清扫和处理,主要是为了解决长期输送油、水等流体的长距离管道内壁所积累的污垢,对管道进行清理和疏通,进而来保证管道的畅通无阻。设计的清洗机是用来对内径为1m的石油管道进行清洗,所以管道自动清洗机的尺寸要能够符合其管道内径的要求,具有合适的结构尺寸。管道清洗机要想在长距离输送管道连续工作,清洗机必须具备利用流体发电的功能,并且需携带蓄电池,将电能存储起来,保证清洗机所需的电能。另外,清洗机须具有速度调节能力,所以利用步进电机来调控清洗机的行走速度,保持速度的一致性,保证清洗机能平稳的在管道中行走。由于清洗机工作的环境是在液体管道,内部压力比较大,所以机身的密封性是必须考虑的。
目 录
引 言 1
一、自动管道清洗机设计方案说明 2
(一)设计题目分析 2
(二)管道自动清洗机在国内外发展现状 2
二、自动管道清洗机设计方案分析 2
(一)提出设计方案 2
(二)总体设计方案的确定 4
(三)设计原理 4
(四)方案优缺点分析 5
三、自动管道清洗机设计计算 5
(一)机身的设计 5
(二)发电部分设计 5
(三)行走部分设计 7
总 结 16
致 谢 17
参考文献 18
引 言
油气等的输送一般是采用管道来完成的,在长距离的输送过程中,为了完成管道内壁清理和检测,人们开始着手研究管道机器人。再加上上世纪七十年代,计算机技术和现代控制理论的进一步完善,管道机器人得到了迅速的崛起。现在,管道机器人在国内外的工业上都得到了广泛的应用,大大小小的管道机器人在管道内默默的为人类服务。
国外的管带机器人开始于20世纪40年代,那时候人们为了应用管道运输石油和天然气,需要适时的对很长的管道进行检测,人工的工作量相当大切检测很困难,这推进了石油管道机器人的发展,刚开始人们研发了一个名为“管道猪”的机器,它可以在不依靠外界携带的动力来源的情况下在管道内行走。在管道内部存在一定的压力,当把机器人放入管道内后,在他的前后部位将产生 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: ^351916072
一定的压力差,这样,管道猪就在压力的推动下向前行走。这种机器的工作很难控制,当然就造成工作可靠性不高切效率比较低。
本设计的管道自动清洗机采用电动驱动式,通过叶轮发电,为整个系统提供所需的电能,行走部分分为驱动轮和支撑轮两部分;清洗部分通过直流电机提供动力,清洗钢刷跟着电机转动而开始旋转,完成对石油管道内壁的清洗。设计目标是能够运用科学认真的态度独立完成对管道自动清洗机的设计,学会利用工具书和制图软件来进行辅助设计。
本毕业设计的设计题目的要求如下:
(1)分析研究管道自动清洗机的工作原理,并完成相关机构和整机的设计工作。
(2)采用电动式驱动,能够在作业的管道内部对管壁上的污垢清扫和处理。
(3)管道自动清洗机的外部尺寸由管道内径来确定,可对管道自动清扫,也可设计成通过远程控制实现作业。
一、自动管道清洗机设计方案说明
(一)设计题目分析
本毕业设计要求设计一个采用电动式驱动的管道自动清洗机,能够在作业的管道内部对管壁上的污垢清扫和处理,主要是为了解决长期输送油、水等流体的长距离管道内壁所积累的污垢,对管道进行清理和疏通,进而来保证管道的畅通无阻。
设计要设计的清洗机是用来对内径为1m的石油管道进行清洗,所以管道自动清洗机的尺寸要能够符合其管道内径的要求,具有合适的结构尺寸。管道清洗机要想在长距离输送管道连续工作,清洗机必须具备利用流体发电的功能,并且需携带蓄电池,将电能存储起来,保证清洗机所需的电能。另外,清洗机须具有速度调节能力,所以利用步进电机来调控清洗机的行走速度,保持速度的一致性,保证清洗机能平稳的在管道中行走。由于清洗机工作的环境是在液体管道,内部压力比较大,所以机身的密封性是必须考虑的。
(二)管道自动清洗机在国内外发展现状
随着人类社会的进一步发展,管道在整个工业领域发挥着越来越重要的地位,各个国家也在管道机器人领域有了质地飞跃。法国在1978年发明了一种管道机器人,它的行走机构有了很大的改进,能够在管道内不受流体压力的影响,利用自身的轮腿式结构,能够像四足动物一样灵活运行。它的轮腿依靠电机驱动,能精确景区的控制速度,实现在不同直径的管道内工作。美国的科技水平在世界上处于领先地位,早在法国研发机器人之前,美国就研发一个工业机器人,它是靠履带驱动,虽然稳定性比较高,但因适应性不好所以清洗效果也不令人满意。
在国内,管道机器人的应用也比较广泛,各个科研机构和各大高校积极参与到管道清洗机的研发工作,为中国工业的发展注入了新的力量。只有存在需求,并且能够有国家的正确引导,科研成果才能真正应用于生产实践。哈尔滨工业大学研究一个管道机器人,它可以在各种管道内移动,并且已经投入生产,可以在不同直径的管道内工作,其中,螺旋推进式和直进轮式机器人为工业管道的清洗和检测做出了很大的贡献。2003年,上海交通大学研发的用于长距离管道输送检测的管内移动机器人,用于直径在450mm到650mm的管道内,它的结构相对来说比较特殊,有两组按照垂直于轴向分布的轮子,他们被安放于近似于平行四边形的机构上。但是要想让两组轮子能紧靠管壁,必须要通过安装滚动珠丝杠螺母副和压力传感器
二、自动管道清洗机设计方案分析
(一)提出设计方案
通过查阅相关文献,网络搜索等途径我了解到目前用于石油管道自动清洗机的设计,主要有利用液压驱动的蠕动式和能源自给式两种,现分析两种方案如下:
方案一
此方案为蠕动管道清洗机,它通过自身所带的叶轮转动,借助管道内流体的流动为整个清洗机提供动力。泵体转动,带动伸缩缸的前后伸缩,类似于“毛毛虫”一样蠕动着向前运动。前后钢刷在电机的带动下,对管道内壁进行彻底清洗,其清洗效果不受管道内污垢情况限制,适应能力较强。爬行件分布于机器人周围,就像它的腿一样在管道内爬行,调速阀调节整个机器的运行速度,蠕动管道清洗机结构原理如图21所示。

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