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管道科技研究中心研究?jī)?chǔ)油罐底板機(jī)器人在線檢測(cè)技術(shù)

儲(chǔ)罐底板機(jī)器人在線定量檢測(cè)技術(shù)能夠在儲(chǔ)罐不停運(yùn)的情況下進(jìn)行罐底檢測(cè)，其原理（如圖8所示）是檢測(cè)時(shí)首先將配置特殊超聲傳感器的機(jī)器人通過(guò)罐頂人孔放置到儲(chǔ)罐底板，再由罐外的控制平臺(tái)通過(guò)臍帶纜繩遠(yuǎn)程控制機(jī)器人實(shí)施檢測(cè)，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)不斷發(fā)射特殊聲信號(hào)，布置在儲(chǔ)罐外壁的傳感器接受這些信號(hào)，控制平臺(tái)利用時(shí)差定位原理計(jì)算各定位傳感器收到信號(hào)的時(shí)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(cè)。目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)該技術(shù)的應(yīng)用先例，因而有必要針對(duì)我國(guó)大型地面立式金屬儲(chǔ)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(cè)條件要求、檢測(cè)結(jié)果的可靠性、儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)的影響等方面分析其在我國(guó)發(fā)展的適應(yīng)性。

圖8 儲(chǔ)罐底板機(jī)器人在線檢測(cè)原理示意圖

在經(jīng)濟(jì)性方面，通過(guò)與國(guó)內(nèi)外常規(guī)的開罐檢測(cè)所消耗的成本相比，機(jī)器人檢測(cè)費(fèi)用相對(duì)較高，但是遠(yuǎn)低于開罐清洗、檢測(cè)、恢復(fù)的整體費(fèi)用，若考慮儲(chǔ)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(cè)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(cè)的防爆設(shè)計(jì)較為嚴(yán)格，對(duì)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(guó)國(guó)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(guó)國(guó)家認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室或應(yīng)用機(jī)器人的國(guó)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(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用需求；在檢測(cè)條件方面，依據(jù)機(jī)器人檢測(cè)產(chǎn)品說(shuō)明，其檢測(cè)條件對(duì)罐頂人孔直徑大小、儲(chǔ)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(shuō)明，經(jīng)分析得出，國(guó)內(nèi)的儲(chǔ)罐在上述的要求中都可以滿足機(jī)器人在線檢測(cè)所需的條件；在儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)的影響方面，拱頂、內(nèi)浮頂成品油儲(chǔ)罐內(nèi)部附件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，非常適合機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于存儲(chǔ)原油的外浮頂罐來(lái)說(shuō)，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(yáng)極、加熱器及排水系統(tǒng)，其中，加熱盤管會(huì)造成機(jī)器人技術(shù)無(wú)法應(yīng)用，犧牲楊集合排水系統(tǒng)會(huì)減少機(jī)器人自由通行的區(qū)域面積，給檢測(cè)帶來(lái)困難，但不會(huì)造成技術(shù)無(wú)法實(shí)施，研究表明，實(shí)際檢測(cè)時(shí)只要在局部區(qū)域采集一定量的數(shù)據(jù)，通過(guò)極值分析的數(shù)據(jù)外延手段，即可實(shí)現(xiàn)可靠的評(píng)價(jià)，一般掃描罐底總面積的2%以上即可；可靠性方面，美國(guó)ExxonMobil公司在1994-2000年對(duì)8座儲(chǔ)罐的機(jī)器人在線檢測(cè)和常規(guī)開罐離線檢測(cè)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示機(jī)器人檢測(cè)與離線測(cè)試結(jié)果一致，在一定程度上，機(jī)器人檢測(cè)更精細(xì)、準(zhǔn)確，事實(shí)上，儲(chǔ)罐底板機(jī)器人檢測(cè)技術(shù)已通過(guò)國(guó)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(chǔ)油罐、修理、改造和重建》認(rèn)可。

通過(guò)上述對(duì)比分析，機(jī)器人技術(shù)不僅檢測(cè)效率高、成本低、檢測(cè)結(jié)果可靠，而且大幅度降低了勞動(dòng)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(chǔ)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(dòng)化的工具，必將在儲(chǔ)罐檢測(cè)過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

高山卜 摘編自《油氣儲(chǔ)運(yùn)》2016年10月

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