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管道科技研究中心研究儲油罐底板機(jī)器人在線檢測技術(shù)

儲罐底板機(jī)器人在線定量檢測技術(shù)能夠在儲罐不停運(yùn)的情況下進(jìn)行罐底檢測，其原理（如圖8所示）是檢測時首先將配置特殊超聲傳感器的機(jī)器人通過罐頂人孔放置到儲罐底板，再由罐外的控制平臺通過臍帶纜繩遠(yuǎn)程控制機(jī)器人實(shí)施檢測，機(jī)器人運(yùn)動時會不斷發(fā)射特殊聲信號，布置在儲罐外壁的傳感器接受這些信號，控制平臺利用時差定位原理計(jì)算各定位傳感器收到信號的時差，最終確定機(jī)器人在罐內(nèi)的位置，從而使機(jī)器人可以定量地給出缺陷的具體位置和相應(yīng)的腐蝕深度信息，實(shí)現(xiàn)罐底的在線定量檢測。目前，國內(nèi)尚無該技術(shù)的應(yīng)用先例，因而有必要針對我國大型地面立式金屬儲油罐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性、安全性、檢測條件要求、檢測結(jié)果的可靠性、儲罐結(jié)構(gòu)的影響等方面分析其在我國發(fā)展的適應(yīng)性。

圖8 儲罐底板機(jī)器人在線檢測原理示意圖

在經(jīng)濟(jì)性方面，通過與國內(nèi)外常規(guī)的開罐檢測所消耗的成本相比，機(jī)器人檢測費(fèi)用相對較高，但是遠(yuǎn)低于開罐清洗、檢測、恢復(fù)的整體費(fèi)用，若考慮儲罐停運(yùn)造成的損失以及溫室氣體排放、廢物處理等產(chǎn)生的費(fèi)用，機(jī)器人檢測技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益更加明顯；在安全性方面，機(jī)器人檢測的防爆設(shè)計(jì)較為嚴(yán)格，對于油品閃電高于38℃的機(jī)器人設(shè)備，制造商僅依據(jù)美國國家電氣規(guī)范的安全工程標(biāo)準(zhǔn)制造，如油品閃電低于38℃，機(jī)器人設(shè)備必須由美國國家認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室或應(yīng)用機(jī)器人的國家制定認(rèn)證機(jī)構(gòu)重新認(rèn)定，因此其安全設(shè)計(jì)與操作經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，能夠滿足現(xiàn)場應(yīng)用需求；在檢測條件方面，依據(jù)機(jī)器人檢測產(chǎn)品說明，其檢測條件對罐頂人孔直徑大小、儲罐底部淤泥厚度、固定頂罐的液位以及罐頂支持力都作出了明確說明，經(jīng)分析得出，國內(nèi)的儲罐在上述的要求中都可以滿足機(jī)器人在線檢測所需的條件；在儲罐結(jié)構(gòu)的影響方面，拱頂、內(nèi)浮頂成品油儲罐內(nèi)部附件少，結(jié)構(gòu)簡單，非常適合機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用，對于存儲原油的外浮頂罐來說，其內(nèi)部附件較多，且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，通常的內(nèi)置附件有犧牲陽極、加熱器及排水系統(tǒng)，其中，加熱盤管會造成機(jī)器人技術(shù)無法應(yīng)用，犧牲楊集合排水系統(tǒng)會減少機(jī)器人自由通行的區(qū)域面積，給檢測帶來困難，但不會造成技術(shù)無法實(shí)施，研究表明，實(shí)際檢測時只要在局部區(qū)域采集一定量的數(shù)據(jù)，通過極值分析的數(shù)據(jù)外延手段，即可實(shí)現(xiàn)可靠的評價，一般掃描罐底總面積的2%以上即可；可靠性方面，美國ExxonMobil公司在1994-2000年對8座儲罐的機(jī)器人在線檢測和常規(guī)開罐離線檢測進(jìn)行對比，結(jié)果顯示機(jī)器人檢測與離線測試結(jié)果一致，在一定程度上，機(jī)器人檢測更精細(xì)、準(zhǔn)確，事實(shí)上，儲罐底板機(jī)器人檢測技術(shù)已通過國外多家知名石化公司的驗(yàn)證并得到應(yīng)用，1998年正式被API 653《儲油罐、修理、改造和重建》認(rèn)可。

通過上述對比分析，機(jī)器人技術(shù)不僅檢測效率高、成本低、檢測結(jié)果可靠，而且大幅度降低了勞動強(qiáng)度，減少了環(huán)境污染。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展以及儲罐機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，其應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大，機(jī)器人作為一種高度自動化的工具，必將在儲罐檢測過程中發(fā)揮重要作用。

高山卜 摘編自《油氣儲運(yùn)》2016年10月

《儲油罐底板機(jī)器人在線檢測技術(shù)的適應(yīng)性》原作者康葉偉等