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1、过热过热管道的失效分析管道的失效分析ContentsContents目目 录录1.1.管道失效之背景管道失效之背景2.2.实验材料及方法实验材料及方法3.3.实验结果与分析实验结果与分析4.4.实验结论及改进实验结论及改进管道失效之背景管道失效之背景1 1过热管道失效之背景过热管道失效之背景1.服役环境服役环境：蒸汽管道是发电厂的关键部件，长期在高温、高压的恶劣工况下运行。2.易发问题易发问题：容易发生材质老化和损伤积累，突发性事故也会频频发生，给企业员工的生命安全和国家财产带来严重威胁。3.影响因素影响因素：在我国现存的电厂中，有亚临界、超临界等多种形式的机组，压力、温度、支吊方式运行时间等
2、均有所不同。3.研究对象研究对象：本试验选用某电厂开裂蒸汽管道切割样，通过微观组织分析、力学性能测试及微区成分能谱分析等方法，研究过热蒸汽管道裂纹产生的原因。实验材料及方法实验材料及方法2创新要点创新要点拟解决的拟解决的问题问题技术路线技术路线实验材料及方法实验材料及方法研究意义研究意义基本功能 轻量化，小型化，自身供电。轻量化，小型化，自身供电。基于稳定性的分析来减小机器人的重量以及整体尺寸，小体积便于安装调试；自身供电可不受电线长度的限制。检测覆盖面广且精度高。检测覆盖面广且精度高。能够按照预先设定的路径或操作员通过摄像头遥控携带检测探头遍历整个油罐内表面，保证一定的精度。随曲面弯折，转向
3、灵活。随曲面弯折，转向灵活。平台车身可以随着壁面弯折，采用多万向轮实现灵活转向和跨越障碍。可以均匀往复横扫描壁面，利用机械臂检测直角，弯头三通等部位，实现全面检测无死角。创新要点创新要点拟解决的拟解决的问题问题技术路线技术路线研究内容研究内容研究意义研究意义12曲面稳定爬行曲面稳定爬行一、曲面稳定爬行 通过轮式磁铁吸附结构，增加万向轮数量，适当增强机体柔性，可在垂直或倾斜的钢制压力容器表面稳定爬行的机器人二、吸附力可调节 可控制永磁体与容器壁的距离，来实现吸力可调，以应对不同壁厚，从而减小电机功率输出吸附力可调节吸附力可调节创新要点创新要点拟解决的拟解决的问题问题技术路线技术路线研究内容研究内
4、容研究意义研究意义1提提出出设设想想45压力压力容器爬壁检测容器爬壁检测机器人机器人国内外数据库资源、国内外数据库资源、比赛资料比赛资料转向机构转向机构运动运动机构机构升降机构升降机构零件工程图零件工程图装配工程图装配工程图32两两项实用新型项实用新型机械结构应用机械结构应用查查阅阅文文献献三三维维模模型型二二维维图图纸纸申申请请专专利利预期成果完成预期成果完成目标完成目标完成创新功能实现创新功能实现创新点一：创新点一：曲面稳定爬行曲面稳定爬行完成情况：完成情况：通过对各类爬壁平台吸附方式、通过对各类爬壁平台吸附方式、移动方式、驱动方式的比较分析，确移动方式、驱动方式的比较分析，确定了定了永磁
5、吸附，轮式移动，电器驱动永磁吸附，轮式移动，电器驱动的的方案，使爬行更稳定；并借鉴汽车方案，使爬行更稳定；并借鉴汽车的的双横臂双横臂结构，使爬壁机器人的四个结构，使爬壁机器人的四个轮子在运动时能够位于不同平面。基轮子在运动时能够位于不同平面。基于此方案绘图，于此方案绘图，实现了爬壁机器人在实现了爬壁机器人在保证爬行稳定性的基础上，能够适应保证爬行稳定性的基础上，能够适应不同曲面不同曲面。预期成果完成预期成果完成目标完成目标完成创新功能实现创新功能实现创新点二：创新点二：吸附力可调节吸附力可调节完成情况：完成情况：经过综合分析各种传动机构的受经过综合分析各种传动机构的受力特点、传动距离、实际安装
6、的可操力特点、传动距离、实际安装的可操作性，比较了两个斜齿轮加丝杠传动、作性，比较了两个斜齿轮加丝杠传动、蜗轮蜗杆加丝杠和棘轮传动、蜗轮蜗蜗轮蜗杆加丝杠和棘轮传动、蜗轮蜗杆丝杠传动，丝杆和剪刀叉传动等机杆丝杠传动，丝杆和剪刀叉传动等机构，最终选定构，最终选定蜗轮蜗杆丝杠传动蜗轮蜗杆丝杠传动原理，原理，设计绘制出了永磁铁的升降机构，设计绘制出了永磁铁的升降机构，实实现了吸附力可调现了吸附力可调。预期成果完成预期成果完成目标完成目标完成创新功能实现创新功能实现超目标完成：超目标完成：全方位移动全方位移动完成情况：完成情况：爬壁机器人移动方式采用结构巧爬壁机器人移动方式采用结构巧妙的妙的麦克纳姆轮麦
7、克纳姆轮，能够在不改变机轮，能够在不改变机轮自身方向的前提下，实现在工作面上自身方向的前提下，实现在工作面上的的全方位移动全方位移动。基于此设计，爬壁机。基于此设计，爬壁机器人能够器人能够迅速迅速到达检测目标位置，不到达检测目标位置，不存在转向时间的问题，提高效率，同存在转向时间的问题，提高效率，同时使爬壁机器人能够到达时使爬壁机器人能够到达狭窄狭窄的检测的检测位置，适用范围更广，位置，适用范围更广，预期成果完成预期成果完成目标完成目标完成创新功能实现创新功能实现预期成果预期成果1 1：绘制三维模型绘制三维模型完成情况：完成情况：基于以上针对各个机构筛选出的最基于以上针对各个机构筛选出的最优方
8、案，成员分别负责完成了爬壁检测优方案，成员分别负责完成了爬壁检测机器人的移动机构、双横臂结构、升降机器人的移动机构、双横臂结构、升降机构的机构的solidworkssolidworks三维模型的绘制，最三维模型的绘制，最后，共同后，共同完成了立体的的压力容器爬壁完成了立体的的压力容器爬壁检测机器人的三维模型检测机器人的三维模型。预期成果完成预期成果完成目标完成目标完成创新功能实现创新功能实现预期成果预期成果2 2：绘制绘制CADCAD工程图工程图完成情况：完成情况：根据已经绘制好的三维模型，根据已经绘制好的三维模型，通过通过solidworkssolidworks的三维模型转二维平的三维模型转
9、二维平面图的相关命令，成功导出压力容器面图的相关命令，成功导出压力容器爬壁检测人的二维爬壁检测人的二维CADCAD图纸。图纸。预期成果完成预期成果完成目标完成目标完成创新功能实现创新功能实现预期成果预期成果3 3：申请两项实用新型专利申请两项实用新型专利完成情况：完成情况：已绘出一种麦克纳姆轮和永磁式吸附的压力容器检测已绘出一种麦克纳姆轮和永磁式吸附的压力容器检测爬壁机器人的平面图，已填写一种麦克纳姆轮爬壁平台的爬壁机器人的平面图，已填写一种麦克纳姆轮爬壁平台的专利技术交底书和专利请求表，将于专利技术交底书和专利请求表，将于1111月份提交给专利代月份提交给专利代理商。理商。已绘出双横臂结构和
10、蜗轮蜗杆丝杠升降机相结合的爬已绘出双横臂结构和蜗轮蜗杆丝杠升降机相结合的爬壁机器人三维模型，已填写一种适应曲面吸附力可调的爬壁机器人三维模型，已填写一种适应曲面吸附力可调的爬壁平台的专利技术交底书和专利请求表，将于壁平台的专利技术交底书和专利请求表，将于1111月份提交月份提交给专利代理商。给专利代理商。研究过程研究过程3阶段三阶段三阶段二阶段二研究过程研究过程阶段一阶段一2017.4-2017.6研究目标：查阅文献，完成三维模型 第一：我们利用学校图书馆的数据库资源，如知网、万方、维普、第一：我们利用学校图书馆的数据库资源，如知网、万方、维普、EIEI、SCISCI等，查阅了等，查阅了与压力
11、容器爬壁检测机器人的相关数据、专利、论文等资料，充分借鉴现有的爬壁检测机与压力容器爬壁检测机器人的相关数据、专利、论文等资料，充分借鉴现有的爬壁检测机器人研究成果，了解国内外在该领域的最新研究进展，避免了重复劳动。参照以往各类科器人研究成果，了解国内外在该领域的最新研究进展，避免了重复劳动。参照以往各类科技比赛中，油罐清洗机器人、壁面维护机器人，墙壁粉刷机、管道检测机器人、壁面检测技比赛中，油罐清洗机器人、壁面维护机器人，墙壁粉刷机、管道检测机器人、壁面检测平台、焊缝检测机器人、管道连接机器人等一系列爬壁与检测平台的运动和检测原理，初平台、焊缝检测机器人、管道连接机器人等一系列爬壁与检测平台的
12、运动和检测原理，初步了解了爬壁机器人的运动机构，动力机构，控制机构，稳定机构，转向机构，夹持机构步了解了爬壁机器人的运动机构，动力机构，控制机构，稳定机构，转向机构，夹持机构等机构的原理。等机构的原理。阶段三阶段三阶段二阶段二研究过程研究过程阶段一阶段一2017.4-2017.6研究目标：查阅文献，完成三维模型阶段三阶段三阶段二阶段二研究过程研究过程阶段一阶段一2017.4-2017.6研究目标：查阅文献，完成三维模型 第二、结合本项目的创新点，即实现爬壁机器第二、结合本项目的创新点，即实现爬壁机器人的曲面稳定爬行和对不同壁厚的压力容器吸力可人的曲面稳定爬行和对不同壁厚的压力容器吸力可调功能，
13、初步构想了爬壁机器人的几大结构，包括调功能，初步构想了爬壁机器人的几大结构，包括转向机构、动力机构、升降机构等，我们设计了基转向机构、动力机构、升降机构等，我们设计了基本的爬壁机器人结构分布及相互联接关系，并利用本的爬壁机器人结构分布及相互联接关系，并利用solid workssolid works绘图软件，绘制出爬壁机器人的整体主绘图软件，绘制出爬壁机器人的整体主干结构。干结构。阶段三阶段三阶段一阶段一研究过程研究过程阶段二阶段二2017.7-2017.9研究目标：完善模型，绘制CAD工程图 第第一一、我我们们进进行行成成员员分分工工，分分别别对对每每种种基基本本机机构构提提出出了了多多种种
14、方方案案假假设设，逐逐一一进行分析讨论，比较其优缺点和对压力容器检测的实际适用性，筛选出最优方案。进行分析讨论，比较其优缺点和对压力容器检测的实际适用性，筛选出最优方案。下下面面四四张张截截图图是是我我们们对对于于所所提提出出的的几几种种吸吸附附方方式式、移移动动方方式式、驱驱动动方方式式、控控制系统的比较和分析。制系统的比较和分析。吸附方式控制方案阶段三阶段三阶段二阶段二研究过程研究过程阶段一阶段一驱动方式移动方式阶段三阶段三阶段一阶段一研究过程研究过程阶段二阶段二2017.7-2017.9研究目标：完善模型，绘制CAD工程图第第二二、进进一一步步结结合合曲曲面面稳稳定定爬爬行行和和吸吸附附
15、力力可可调调的的创创新新点点，并并充充分分考考虑虑上上述述分分析析比比较较的的结结论论，确确定定采采用用永永磁磁式式吸吸附附机机构构、麦麦克克纳纳姆姆轮轮式式移移动动方方式式、电电气气驱驱动动方方式式，并并采采用用可可编编程程序序控控制制器器（PLCPLC）作作为为控控制制方方案案。针针对对于于实实现现吸吸附附力力可可调调的的升升降降机机构构，我我们们假假设设了了两两个个斜斜齿齿轮轮加加丝丝杠杠、蜗蜗轮轮蜗蜗杆杆加加丝丝杠杠加加棘棘轮轮、蜗蜗轮轮蜗蜗杆杆丝丝杠杠传传动动机机原原理理，蜗蜗杆杆减减速速器器原原理理、丝丝杆杆和和剪剪刀刀叉叉机机构构、千千斤斤顶顶原原理理以以及及X X型型升升降降台
16、台原原理理等等机机构构，最最后后综综合合受受力力特特点点与与实实际际安安装装的的可可操操作作性性，我我们们决决定定选选择择蜗蜗轮轮蜗蜗杆杆丝丝杠杠传动机原理，来设计永磁铁的升降机构。传动机原理，来设计永磁铁的升降机构。阶段一阶段一阶段二阶段二研究过程研究过程阶段三阶段三2017.10-2017.12第一、针对爬壁机器人的转向问题和平稳运行问题，我们提出第一、针对爬壁机器人的转向问题和平稳运行问题，我们提出了采用麦克纳姆轮和永磁式吸附相结合的机构，经过成员内部了采用麦克纳姆轮和永磁式吸附相结合的机构，经过成员内部分工进行的佰腾网专利查重，初步确定该项创新可以作为申请分工进行的佰腾网专利查重，初步
17、确定该项创新可以作为申请实用新型专利的创新点，目前已绘出一种麦克纳姆轮和永磁式实用新型专利的创新点，目前已绘出一种麦克纳姆轮和永磁式吸附的压力容器检测爬壁机器人的三维模型，已填写专利技术吸附的压力容器检测爬壁机器人的三维模型，已填写专利技术交底书和专利请求表，将于交底书和专利请求表，将于1111月份提交给专利代理商。月份提交给专利代理商。研究目标：申请两项实用新型专利阶段三阶段三阶段二阶段二研究过程研究过程阶段三阶段三2017.10-2017.12第二、针对爬壁机器人的适应曲面和吸附力可调机构，我们将第二、针对爬壁机器人的适应曲面和吸附力可调机构，我们将汽车的双横臂结构应用到爬壁机器人里面，使
18、爬壁机器人的四汽车的双横臂结构应用到爬壁机器人里面，使爬壁机器人的四个轮子可以处于不同的平面的同时保持机身的稳定性，达到机个轮子可以处于不同的平面的同时保持机身的稳定性，达到机器人能够适应不同的曲面的目的。同时，我们采用吸附力可调器人能够适应不同的曲面的目的。同时，我们采用吸附力可调的永磁铁升降机构，并用电机控制其移动速度和距离。目前已的永磁铁升降机构，并用电机控制其移动速度和距离。目前已绘出双横臂结构和蜗轮蜗杆丝杠升降机相结合的爬壁机器人三绘出双横臂结构和蜗轮蜗杆丝杠升降机相结合的爬壁机器人三维模型，已填写专利技术交底书和专利请求表，将于维模型，已填写专利技术交底书和专利请求表，将于1111月份提月份提交给专利代理商。交给专利代理商。阶段一阶段一后续计划后续计划4阶段三阶段三阶段二阶段二研究过程研究过程阶段一阶段一夹持装置夹持装置控制系统控制系统控制系统：控制系统：拟采用拟采用PLCPLC控制方式，更精确高效地实现压力容控制方式，更精确高效地实现压力容器检测爬壁机器人的控制，为制作实物模型做准备器检测爬壁机器人的控制，为制作实物模型做准备。夹持装置：夹持装置：针对不同的检测工具，设计出对应的夹针对不同的检测工具，设计出对应的夹持装置，使爬壁检测机器人的使用范围更加广泛持装置，使爬壁检测机器人的使用范围更加广泛。谢谢观看谢谢观看请各位评委老师批评指正！