CN103267281A - 用于流化床锅炉水冷壁的熔敷机器人及其熔敷方法 - Google Patents
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Abstract
用于流化床锅炉水冷壁的熔敷机器人及其熔敷方法，本发明涉及一种锅炉水冷壁的熔敷机器人及其熔敷方法，本发明为解决现有的循环流化床锅炉燃烧产生的大量物料冲刷炉膛受热面，导致锅炉水冷壁严重腐蚀，影响锅炉的安全运行，且传统熔敷工艺对循环流化床锅炉的水冷壁进行熔敷时，熔敷效率低、熔敷表面质量差、工人劳动强度大，且工作环境恶劣、对人体辐射大的问题。X轴导轨齿条固接在X轴导轨基体的外壁上，X轴导轨基体的侧壁上均匀固接三个调节挂钩，X轴导轨电机传动装置固接在X轴导轨滑槽上，且X轴导轨电机传动装置与X轴导轨齿条传动连接。本发明用于循环流化床锅炉水冷壁的熔敷。
Description
技术领域
本发明涉及一种锅炉水冷壁的熔敷机器人及其熔敷方法。
背景技术
循环流化床锅炉是一种采用先进燃烧技术的环保型锅炉，与其他类型锅炉相比，它具有燃料适应性广、炉内脱硫成本低、污染物排放少、燃烧效率高、负荷调节比大和灰渣综合利用等独特的优势，成为实用化进程最为成功的洁净燃烧技术。燃用的燃料，涵盖了从几乎无灰分的石油焦到极高灰分的油页岩、煤矸石，从以发挥分为主的秸秆等生物质到很低发挥分的贫煤、无烟煤。但由于循环流化床锅炉结构、燃烧方式和物料的流动特点，使得高温高浓度物料在炉内进行强烈反混，炉膛物料处于快速流态化状态，炉膛四周近壁区颗粒团(贴壁流)沿着壁面向下加速流动，其末端速度达20m/s左右，并且浓度成指数增加，因此造成了大量物料对炉膛受热面的冲刷，使得炉膛受热面受到严重磨损，锅炉水冷壁的磨损不仅严重影响锅炉的安全运行，还会给企业生产带来了严重损失。
熔敷技术是利用熔敷热源将具有一定性能的材料熔敷在基体(工件)表面上，形成冶金结合的一种熔敷工艺过程。熔敷的目的并不是为了连接焊件，而是利用熔敷的方法在焊件表面获得耐磨、耐热、耐腐蚀等特殊性能的熔敷金属层。传统熔敷多是人工熔敷。利用传统熔敷工艺对循环流化床锅炉的水冷壁进行熔敷时，熔敷效率低，熔敷表面质量差，工人劳动强度大，且工作环境恶劣，对人体辐射大。
发明内容
本发明为解决现有的循环流化床锅炉燃烧产生的大量物料冲刷炉膛受热面，导致锅炉水冷壁严重腐蚀，影响锅炉的安全运行，且传统熔敷工艺对循环流化床锅炉的水冷壁进行熔敷时，熔敷效率低、熔敷表面质量差、工人劳动强度大，且工作环境恶劣、对人体辐射大的问题，进而提供一种用于流化床锅炉水冷壁的熔敷机器人及其熔敷方法。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
用于流化床锅炉水冷壁的熔敷机器人包括支撑导轨基体、X轴导轨基体、X轴导轨齿条、X轴导轨电机传动装置、X轴导轨滑槽、Y轴导轨基体、Y轴导轨齿条、Y轴导轨电机传动装置、Y轴导轨滑槽、Z轴导轨基体，Z轴导轨齿条、Z轴导轨电机传动装置、Z轴导轨滑槽、熔枪摆动器、驱动电机、激光跟踪装置、计算机和连接板，支撑导轨基体水平设置，Z轴导轨基体垂直安装在支撑导轨基体上，Z轴导轨基体上固接有Z轴导轨齿条，且Z轴导轨齿条竖直设置，Z轴导轨滑槽套装在Z轴导轨基体的外壁上，且Z轴导轨滑槽与Z轴导轨基体滑动连接，Z轴导轨电机传动装置安装在Z轴导轨滑槽上，且Z轴导轨电机传动装置与Z轴导轨齿条传动连接，计算机通过控制电路驱动Z轴导轨电机传动装置动作，Y轴导轨滑槽可拆卸连接在Z轴导轨滑槽的侧壁上，Y轴导轨齿条固接在Y轴导轨基体上，Y轴导轨基体安装在Y轴导轨滑槽内，且Y轴导轨基体水平设置，Y轴导轨电机传动装置安装在Y轴导轨滑槽上，且Y轴导轨电机传动装置与Y轴导轨齿条传动连接，计算机通过控制电路驱动Y轴导轨电机传动装置动作，连接板可拆卸连接在Y轴导轨滑槽的侧壁上，熔枪摆动器安装在连接板上端的一侧，驱动电机安装在连接板的另一侧，且驱动电机与熔枪摆动器传动连接，熔枪摆动器的前端设置有熔枪，计算机通过控制电路带动驱动电机动作，激光跟踪装置包括激光发生器、测迹传感器、转换器、保护装置和安装架，保护装置固接在安装架的一端上，测迹传感器和转换器安装在安装架的另一端上，激光发生器安装在保护装置内，且激光发生器与测迹传感器的输入端连接，测迹传感器的输出端与转换器的输入端连接，激光跟踪装置安装在Y轴导轨滑槽的所述一端上，转换器的输出端通过电路与计算机连接，X轴导轨滑槽通过螺栓固接在Z轴导轨基体的上端，X轴导轨齿条固接在X轴导轨基体的外壁上，X轴导轨基体的侧壁上均匀固接三个调节挂钩，X轴导轨基体安装在X轴导轨滑槽内，且X轴导轨基体水平设置，并与Y轴导轨基体相互垂直设置，X轴导轨电机传动装置固接在X轴导轨滑槽上，且X轴导轨电机传动装置与X轴导轨齿条传动连接，计算机通过控制电路驱动X轴导轨电机传动装置动作。
应用所述熔敷机器人对未安装在流化床锅炉上的水冷壁管进行熔敷，具体过程为：
步骤一：布置直流母电源；
步骤二：母电源完成交流电转换成直流电后，接入分配盒，分配盒上的每个接口接出一路直流电源；
步骤三：布置相应的二次变流器，将二次变流器接入所述熔敷机器人和送丝熔丝机构；
步骤四：设置固定构架，固定构架上设置紧固用钢架；
步骤五：将待熔敷的水冷壁管屏水平放置在操作平台上，在不需要熔敷的一面按照600-800mm高度范围内，从上至下以80mm、90mm、100mm的间隔预接紧固装置，根据图纸要求确定需要熔敷的区域后，以80mm、90mm、100mm的间距采用等离子切割的方式将每个间距间的鳍片居中切割，并以每隔50mm切割350mm的断续方式切割至要求的长度；
步骤六：将已经预加了紧固装置的水冷壁管屏吊起来，安装在紧固构架上，紧固装置固定在紧固构架的固定粱上，在垂直方向每隔600-800mm固定一道；
步骤七：对水冷壁管屏需要熔敷的那一面的熔敷部位进行喷砂或喷丸处理；
步骤八：根据图纸要求确定需要熔敷的区域，并划线，将熔敷机器人通过调节挂钩装设到水冷壁管屏上，固定熔敷机器人，并通过X轴导轨基体进行校正找平；将控制线缆、驱动电源和保护气体接入，确定熔敷机器人可以连续稳定动作后，启动激光跟踪装置，确定激光发生器和测迹传感器测定的连续四根管壁的最高点与测迹传感器所在的位置基本相同；
步骤九：将需要熔敷区域内的管屏参数和熔敷参数输入到计算机内，通过熔敷应力分析软件系统计算出熔敷管子的顺序号和单段熔敷长度；
步骤十：将合金熔丝筒用专用支架放置在熔敷机器人附近，然后进行抽丝和装丝，将保护气体分配器安装固定于加工区域的物料配置架上，同时将天窗抽风机入口伸缩筒伸长到物料配置架附近固定，并启动抽风机；
步骤十一：确定控制线缆连接稳固，并检查控制屏幕初始数据；根据熔敷应力分析软件系统的计算数据选择初始熔敷管，并根据该计算数据的出单段熔敷长度设置；启动激光发生器和测迹传感器，通过测距找到初始熔敷管的最高点作为起始点并储存数据，通过熔敷机器人控制器启动整体系统开始工作，此时X轴导轨基体、Y轴导轨基体和Z轴导轨基体开始三轴联动，熔枪摆动器动作、熔丝送丝机构动作、激光跟踪装置进行距离监控并反馈给系统，系统自动调整熔枪枪头与水冷壁管的距离；
步骤十二：系统确定的第一道熔敷层按照设定的长度完成后，熔枪由上述三轴联动装置带动重新回到起始熔敷点，并横向移动，此时再次启动激光跟踪装置，找到根据熔敷应力分析软件系统确定的第二根管的最高点作为起始点，仍然通过熔敷机器人启动整体系统开始工作，此时X轴导轨基体、Y轴导轨基体和Z轴导轨基体开始三轴联动，熔枪摆动器动作、熔丝送丝机构动作、激光跟踪装置进行距离监控并反馈给系统，系统自动调整熔枪枪头与水冷壁管的距离，以此类推依次完成各根管子第一道熔敷层工作；
步骤十三：完成各根管子的第一道熔敷层后，系统根据储存的数据找到每根管子的最高点既初始点，并以此点为基础，进行极坐标偏移并重新定位，以10-20％的搭接量开始每根管第二道熔敷层的工作，以此类推逐渐将各根管子第二道熔敷层完成；根据上述方法，对水冷壁管进行第三道熔敷，重复上述方法完成一根管的9-10道熔敷层；
步骤十四：当每段管子熔敷工作结束后，根据上述方法对没有等离子切割的鳍片进行熔敷，然后对等离子切割后的下一段的鳍片鳍片进行熔敷；
步骤十五：当全部管屏熔敷工作完成后，将整体水冷壁管屏紧固在固定构架上放置8-12小时后，将整体水冷壁管屏拆下放置于水平操作平台上，并采用局部火焰校正或重物反压校正的方式处理管屏，然后采用着色探伤的方式检验管屏表面裂纹情况；
步骤十六：管屏表面情况检查完后，检查熔敷硬度和熔敷厚度，根据检查情况填写检查验收记录表格；
步骤十七：熔敷完成后，如果表面存在凸起，打磨平整，在全部的熔敷层表面涂上一层渗透平滑剂。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明的熔敷机器人采用三轴联动与激光跟踪装置配合，同时驱动熔枪实现全自动熔敷水冷壁的表面，本发明具有便携式特点，安装及拆卸方便，可快速在锅炉内部安装和工作，而且熔敷电流可随熔敷远近自动调节，能够保证平均熔深为0.5mm，熔深深度最深不超过1mm，本发明熔敷质量高，熔敷均匀、保证了水冷壁的熔敷质量，同时防止了熔敷击穿，循环流化床锅炉的水冷壁经本发明熔敷后，大大提高了使用寿命，一般可使用4年以上，大大节约了锅炉的运行及检修成本，本发明可实现自动熔敷，大大减小了工人的劳动强度，整体装置为低压直流供电，保证了工作人员的人身安全。
附图说明
图1为本发明的熔敷机器人的总装图，图2为图1中X轴导轨基体的总装图，图3是图1中Y轴导轨基体的总装图，图4为图1中Z轴导轨基体的总装图，图5是图1中激光跟踪装置的装配示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～图5说明，本实施方式的一种用于流化床锅炉水冷壁的熔敷机器人包括支撑导轨基体1、X轴导轨基体2、X轴导轨齿条3、X轴导轨电机传动装置4、X轴导轨滑槽5、Y轴导轨基体6、Y轴导轨齿条7、Y轴导轨电机传动装置8、Y轴导轨滑槽9、Z轴导轨基体10，Z轴导轨齿条11、Z轴导轨电机传动装置12、Z轴导轨滑槽13、熔枪摆动器14、驱动电机15、激光跟踪装置16、计算机17和连接板18，支撑导轨基体1水平设置，Z轴导轨基体10垂直安装在支撑导轨基体1上，Z轴导轨基体10上固接有Z轴导轨齿条11，且Z轴导轨齿条11竖直设置，Z轴导轨滑槽13套装在Z轴导轨基体10的外壁上，且Z轴导轨滑槽13与Z轴导轨基体10滑动连接，Z轴导轨电机传动装置12安装在Z轴导轨滑槽13上，且Z轴导轨电机传动装置12与Z轴导轨齿条11传动连接，计算机17通过控制电路驱动Z轴导轨电机传动装置12动作，Y轴导轨滑槽9可拆卸连接在Z轴导轨滑槽13的侧壁上，Y轴导轨齿条7固接在Y轴导轨基体6上，Y轴导轨基体6安装在Y轴导轨滑槽9内，且Y轴导轨基体6水平设置，Y轴导轨电机传动装置8安装在Y轴导轨滑槽9上，且Y轴导轨电机传动装置8与Y轴导轨齿条7传动连接，计算机17通过控制电路驱动Y轴导轨电机传动装置8动作，连接板18可拆卸连接在Y轴导轨滑槽9的侧壁上，熔枪摆动器14安装在连接板18上端的一侧，驱动电机15安装在连接板18的另一侧，且驱动电机15与熔枪摆动器14传动连接，熔枪摆动器14的前端设置有熔枪14-1，计算机17通过控制电路带动驱动电机15动作，激光跟踪装置16包括激光发生器16-1、测迹传感器16-2、转换器16-3、保护装置16-4和安装架16-5，保护装置16-4固接在安装架16-5的一端上，测迹传感器16-2和转换器16-3安装在安装架16-5的另一端上，激光发生器16-1安装在保护装置16-4内，且激光发生器16-1与测迹传感器16-2的输入端连接，测迹传感器16-2的输出端与转换器16-3的输入端连接，激光跟踪装置16安装在Y轴导轨滑槽9的所述一端上，转换器16-3的输出端通过电路与计算机17连接，X轴导轨滑槽5通过螺栓固接在Z轴导轨基体10的上端，X轴导轨齿条3固接在X轴导轨基体2的外壁上，X轴导轨基体2的侧壁上均匀固接三个调节挂钩2-1，X轴导轨基体2安装在X轴导轨滑槽5内，且X轴导轨基体2水平设置，并与Y轴导轨基体6相互垂直设置，X轴导轨电机传动装置4固接在X轴导轨滑槽5上，且X轴导轨电机传动装置4与X轴导轨齿条3传动连接，计算机17通过控制电路驱动X轴导轨电机传动装置4动作。
熔枪摆动器14为凸轮摆动器，如此设计，可以实现凸轮的连续转动，使得熔枪摆动器14的传动效果更好。
具体实施方式二：结合图1和图4说明，本实施方式的X轴导轨电机传动装置4中的电机为伺服电机。如此设计，提高了X轴导轨电机传动装置4的传动精度。其他组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1和图4说明，本实施方式的Y轴导轨电机传动装置8中的电机为伺服电机。如此设计，提高了Y轴导轨电机传动装置8的传动精度。其他组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1和4说明，本实施方式的Z轴导轨电机传动装置12中的电机为伺服电机。如此设计，提高了Z轴导轨电机传动装置12的传动精度。其他组成和连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图1～图5说明，本实施方式的应用所述熔敷机器人对未安装在流化床锅炉上的水冷壁管进行熔敷的具体过程为：
步骤一：布置直流母电源；用以完成由交流AC380V供电转换成直流供电，该母电源要求运行稳定且具有一定冗余量。
步骤二：母电源完成交流电转换成直流电后，接入分配盒，分配盒分出4～6个接口，每个接口接出一路直流电源；
步骤三：布置相应的二次变流器，将二次变流器接入所述熔敷机器人和送丝熔丝机构；
步骤四：设置固定构架，固定构架上设置紧固用钢架；
步骤五：将待熔敷的水冷壁管屏水平放置在操作平台上，在不需要熔敷的一面按照600-800mm高度范围内，从上至下以80mm、90mm、100mm的间隔预接紧固装置，根据图纸要求确定需要熔敷的区域后，以80mm、90mm、100mm的间距采用等离子切割的方式将每个间距间的鳍片居中切割，并以每隔50mm切割350mm的断续方式切割至要求的长度；
步骤六：将已经预加了紧固装置的水冷壁管屏吊起来，安装在紧固构架上，紧固装置固定在紧固构架的固定粱上，在垂直方向每隔600-800mm固定一道；固定后的水冷壁管屏要求很高的垂直度，并用水平尺校正，固定后的管屏要求两端有自由膨胀的间隙；
步骤七：对水冷壁管屏需要熔敷的那一面的熔敷部位进行喷砂或喷丸处理；如果需要熔敷的表面原有一层电弧喷涂层，则需要加热处理后进行喷丸处理，处理后的未熔敷层表面要有金属光泽，且平滑均匀无杂物；
步骤八：根据图纸要求确定需要熔敷的区域，并划线，将熔敷机器人通过调节挂钩2-1装设到水冷壁管屏上，固定熔敷机器人，并通过X轴导轨基体2进行校正找平；将控制线缆、驱动电源和保护气体接入，确定熔敷机器人可以连续稳定动作后，启动激光跟踪装置16，确定激光发生器16-1和测迹传感器16-2测定的连续四根管壁的最高点与测迹传感器16-2所在的位置基本相同；如果误差超过2mm以上，则重新调整熔敷机器人调节挂钩2-1的位置，直到控制在误差范围之内；
步骤九：将需要熔敷区域内的管屏参数(包括管子的直径、壁厚、扁钢厚度和管子节距)和熔敷参数(包括熔敷厚度、熔敷工艺电流、熔敷材质、熔敷温度、单道熔敷宽度和熔敷面积)输入到计算机17内，通过熔敷应力分析软件系统(有限元分析)计算出熔敷管子的顺序号和单段熔敷长度；
步骤十：将合金熔丝筒用专用支架放置在熔敷机器人附近，然后进行抽丝和装丝，将保护气体分配器安装固定于加工区域的物料配置架上，同时将天窗抽风机入口伸缩筒伸长到物料配置架附近固定，并启动抽风机；
步骤十一：确定控制线缆连接稳固，并检查控制屏幕初始数据(包括熔敷速度、熔敷长度、摆动角度、熔丝直径等主要参数)；根据熔敷应力分析软件系统(有限元分析)的计算数据选择初始熔敷管，并根据该计算数据的出单段熔敷长度设置；启动激光发生器16-1和测迹传感器16-2，通过测距找到初始熔敷管的最高点作为起始点并储存数据，通过熔敷机器人控制器启动整体系统开始工作，此时X轴导轨基体2、Y轴导轨基体6和Z轴导轨基体10开始三轴联动，熔枪摆动器14动作、熔丝送丝机构动作、激光跟踪装置16进行距离监控并反馈给系统，系统自动调整熔枪14-1枪头与水冷壁管的距离；
步骤十二：系统确定的第一道熔敷层按照设定的长度完成后，熔枪14-1由上述三轴联动装置带动重新回到起始熔敷点，并横向移动，此时再次启动激光跟踪装置16，找到根据熔敷应力分析软件系统(有限元分析)确定的第二根管的最高点作为起始点，仍然通过熔敷机器人启动整体系统开始工作，此时X轴导轨基体2、Y轴导轨基体6和Z轴导轨基体10开始三轴联动，熔枪摆动器14动作、熔丝送丝机构动作、激光跟踪装置16进行距离监控并反馈给系统，系统自动调整熔枪14-1枪头与水冷壁管的距离，以此类推依次完成各根管子第一道熔敷层工作；
步骤十三：完成各根管子的第一道熔敷层后(也可以不先全部完成，只要最初完成的熔敷层得到足够的冷却)，系统根据储存的数据找到每根管子的最高点既初始点，并以此点为基础，进行极坐标偏移并重新定位，以10-20％的搭接量开始每根管第二道熔敷层的工作，以此类推逐渐将各根管子第二道熔敷层完成；根据上述方法，对水冷壁管进行第三道熔敷；一般情况下，熔敷完成一根管需要9-10道熔敷层，之后的熔敷层操作与方法与前三道熔敷层的相同；当按照熔敷应力分析软件系统(有限元分析)确定的第一段长度完成后，重新定位并校正一下系统，并重复前面的操作，直到最终的管子熔敷工作完成；
步骤十四：当每段管子熔敷工作结束后，根据上述方法对没有等离子切割的鳍片进行熔敷，然后对等离子切割后的下一段的鳍片鳍片进行熔敷；当每段管子熔敷工作结束后，对鳍片进行熔敷，首先进行没有等离子切割的鳍片熔敷，这些鳍片完成后，被等离子切割的鳍片间距会增加，此时采用普通材料且密封焊的方式平行焊缝将增大了间距的鳍片补焊平滑，完成鳍片密封的工作后，使用将剩余的鳍片熔敷工作全部完成；下一段的鳍片的熔敷工作仍然采用所述方法完成；
步骤十五：当全部管屏熔敷工作完成后，将整体水冷壁管屏紧固在固定构架上放置8-12小时后，使应力得到足够的释放，将整体水冷壁管屏拆下放置于水平操作平台上，并采用局部火焰校正或重物反压校正的方式处理管屏，使管屏保持平整，然后采用着色探伤的方式检验管屏表面裂纹情况，由于采用的材料及工艺的特殊性，因此管子熔敷表面几乎没有裂纹，鳍片区会有少量纵向裂纹，但不会影响运行，一般情况经过一周左右的运行，裂纹会自动消失；
步骤十六：管屏表面情况检查完后，检查熔敷硬度和熔敷厚度，一般情况下硬度HRC≥50，厚度2-3mm，熔深0.5-1mm，根据检查情况填写检查验收记录表格；
步骤十七：熔敷完成后，如果表面存在凸起，适当打磨平整，在全部的熔敷层表面涂上一层具有很好渗透作用且耐高温(870-980℃)的渗透平滑剂，这样可使水冷壁表面相对光滑且无气孔，以达到运行时的最佳状态；
具体实施方式六：结合图1～图5说明，本实施方式的应用所述的熔敷机器人对已安装在流化床锅炉上的水冷壁管进行熔敷，具体过程为：
步骤一：将电源线引入锅炉炉膛人孔附近，并布置直流母电源，用以完成由交流AC380V供电转换成直流供电，该母电源要求运行稳定且具有一定冗余量；
步骤二：母电源完成交流电转换成直流电后，接入分配盒，分配盒分出4～6个接口，每个接口接出一路直流电源；
步骤三：布置相应的二次变流器，将二次变流器接出的直流电源电缆引入锅炉炉膛人孔，并将其固定在需要熔敷区域的上部。
步骤四：对炉膛内需要熔敷的部位进行喷砂或喷丸处理，以处理掉杂物、油漆、凸起等障碍物，如果需要熔敷的表面原有一层电弧喷涂层，则需要加热处理后进行喷丸处理，处理后的未熔敷层表面要有金属光泽，且平滑均匀无杂物；
步骤五：在电源分区域引入所述熔敷机器人和送丝熔丝机构；
步骤六：电源系统安装配置完毕后，根据图纸要求确定需要熔敷的区域，并划线；然后将熔敷机器人和轨道装设到水冷壁管屏上，固定熔敷机器人，并通过熔敷机器人的X轴导轨基体2进行校正找平；将控制线缆、驱动电源和保护气体接入，确定熔敷机器人可以连续稳定动作后，启动激光跟踪装置16，确定激光发生器16-1和测迹传感器16-2测定的连续四根管壁的最高点与测迹传感器16-2所在的位置基本相同；
步骤七：将需要熔敷区域内的管屏参数(包括管子的直径、壁厚、扁钢厚度和管子节距)和熔敷参数(包括熔敷厚度、熔敷工艺电流、熔敷材质、熔敷温度、单道熔敷宽度和熔敷面积)输入到熔敷应力分析软件系统(有限元分析)，通过该软件计算出熔敷管子的顺序号和单段熔敷长度；
步骤八：当准备完毕后，将合金熔丝筒用专用支架放置在熔敷机器人附近，并进行抽丝和装丝；将保护气体分配器安装固定于炉膛外部的物料配置架上，同时将抽风机入口伸缩筒通过人孔布置在炉膛下部并固定，并启动抽风机；
步骤九：启动熔敷机器人控制系统，确定控制线缆连接稳固，检查控制屏幕初始数据包括熔敷速度、熔敷长度、摆动角度及熔丝直径；根据熔敷应力分析软件系统(有限元分析)的计算数据选择初始熔敷管，并根据该计算数据的出单段熔敷长度设置；启动激光跟踪装置16，通过测距找到初始熔敷管的最高点作为起始点并记忆；通过熔敷机器人控制器启动整体系统开始工作，此时X轴导轨基体2、Y轴导轨基体6和Z轴导轨基体10开始三轴联动、熔枪摆动器14、熔丝送丝机构动作、激光跟踪装置16距离监控并反馈给系统，系统自动调整熔枪14-1与水冷壁管的距离；
步骤十：系统确定的第一道熔敷层按照设定的长度完成后，熔枪14-1由驱动机构带动重新回到起始熔敷点，并横向移动，此时激光跟踪装置16再次启动，找到根据熔敷应力分析软件系统(有限元分析)确定的第二根管的最高点作为起始点，仍然通过熔敷机器人控制器启动整体系统开始工作，此时X轴导轨基体2、Y轴导轨基体6和Z轴导轨基体10开始三轴联动、熔枪摆动器14、熔丝送丝机构动作、激光跟踪装置16距离监控并反馈给系统，系统自动调整熔枪14-1与水冷壁管的距离；以此类推依次完成各根管子第一道熔敷层工作；
步骤十一：完成各根管子的第一道熔敷层后，系统根据记忆找到每根管子的最高点既初始点，并以此点为基础，进行极坐标偏移并重新定位，以10-20％的搭接量开始每根管第二道熔敷层的工作，以此类推逐渐将各根管子第二道熔敷层完成；根据上述方法，各根管子的第三道熔敷层根据记忆找到初始最高点，同样以此点为基础，进行极坐标偏移并重新定位，以10-20％的搭接量开始每根管第三道熔敷层的工作；一般情况下熔敷完成一根管需要9-10道熔敷层，后面的熔敷层操作与方法同样采用前面的方法和程序；当按照熔敷应力分析软件系统(有限元分析)确定的第一段长度完成后，重新定位并校正一下系统，并重复前面的操作，直到最终的管子熔敷工作完成；
步骤十二：当每段管子熔敷工作结束后，根据上述方法对没有等离子切割的鳍片进行熔敷，然后对等离子切割后的下一段的鳍片鳍片进行熔敷；
步骤十三：当全部管屏熔敷工作完成后，停止工作并放置8-12小时，使应力得到足够的释放，然后采用着色探伤的方式检验水冷壁管屏表面的裂纹情况；由于采用的材料及工艺的特殊性，因此管子熔敷表面几乎没有裂纹，鳍片区会有少量纵向裂纹，但不会影响运行，一般情况经过一周左右的运行，裂纹会自动消失；
步骤十四：水冷壁管屏表面情况检查完后，检查熔敷硬度和熔敷厚度，一般情况下硬度HRC≥50，厚度2-3mm，熔深0.5-1mm，根据检查情况填写检查验收记录表格；上述指标检查合格后方可视为熔敷层完成；
步骤十五：熔敷完成后，如果表面存在凸起，适当打磨平整，然后在全部的熔敷层表面涂上一层具有很好渗透作用且耐高温(870-980℃)的渗透平滑剂，使水冷壁表面相对光滑且无气孔，以达到运行时的最佳状态。
Claims (6)
1.一种用于流化床锅炉水冷壁的熔敷机器人，其特征在于：所述熔敷机器人包括支撑导轨基体(1)、X轴导轨基体(2)、X轴导轨齿条(3)、X轴导轨电机传动装置(4)、X轴导轨滑槽(5)、Y轴导轨基体(6)、Y轴导轨齿条(7)、Y轴导轨电机传动装置(8)、Y轴导轨滑槽(9)、Z轴导轨基体(10)，Z轴导轨齿条(11)、Z轴导轨电机传动装置(12)、Z轴导轨滑槽(13)、熔枪摆动器(14)、驱动电机(15)、激光跟踪装置(16)、计算机(17)和连接板(18)，支撑导轨基体(1)水平设置，Z轴导轨基体(10)垂直安装在支撑导轨基体(1)上，Z轴导轨基体(10)上固接有Z轴导轨齿条(11)，且Z轴导轨齿条(11)竖直设置，Z轴导轨滑槽(13)套装在Z轴导轨基体(10)的外壁上，且Z轴导轨滑槽(13)与Z轴导轨基体(10)滑动连接，Z轴导轨电机传动装置(12)安装在Z轴导轨滑槽(13)上，且Z轴导轨电机传动装置(12)与Z轴导轨齿条(11)传动连接，计算机(17)通过控制电路驱动Z轴导轨电机传动装置(12)动作，Y轴导轨滑槽(9)可拆卸连接在Z轴导轨滑槽(13)的侧壁上，Y轴导轨齿条(7)固接在Y轴导轨基体(6)上，Y轴导轨基体(6)安装在Y轴导轨滑槽(9)内，且Y轴导轨基体(6)水平设置，Y轴导轨电机传动装置(8)安装在Y轴导轨滑槽(9)上，且Y轴导轨电机传动装置(8)与Y轴导轨齿条(7)传动连接，计算机(17)通过控制电路驱动Y轴导轨电机传动装置(8)动作，连接板(18)可拆卸连接在Y轴导轨滑槽(9)的侧壁上，熔枪摆动器(14)安装在连接板(18)上端的一侧，驱动电机(15)安装在连接板(18)的另一侧，且驱动电机(15)与熔枪摆动器(14)传动连接，熔枪摆动器(14)的前端设置有熔枪(14-1)，计算机(17)通过控制电路带动驱动电机(15)动作，激光跟踪装置(16)包括激光发生器(16-1)、测迹传感器(16-2)、转换器(16-3)、保护装置(16-4)和安装架(16-5)，保护装置(16-4)固接在安装架(16-5)的一端上，测迹传感器(16-2)和转换器(16-3)安装在安装架(16-5)的另一端上，激光发生器(16-1)安装在保护装置(16-4)内，且激光发生器(16-1)与测迹传感器(16-2)的输入端连接，测迹传感器(16-2)的输出端与转换器(16-3)的输入端连接，激光跟踪装置(16)安装在Y轴导轨滑槽(9)的所述一端上，转换器(16-3)的输出端通过电路与计算机(17)连接，X轴导轨滑槽(5)通过螺栓固接在Z轴导轨基体(10)的上端，X轴导轨齿条(3)固接在X轴导轨基体(2)的外壁上，X轴导轨基体(2)的侧壁上均匀固接三个调节挂钩(2-1)，X轴导轨基体(2)安装在X轴导轨滑槽(5)内，且X轴导轨基体(2)水平设置，并与Y轴导轨基体(6)相互垂直设置，X轴导轨电机传动装置(4)固接在X轴导轨滑槽(5)上，且X轴导轨电机传动装置(4)与X轴导轨齿条(3)传动连接，计算机(17)通过控制电路驱动X轴导轨电机传动装置(4)动作。
2.根据权利要求1所述的一种用于流化床锅炉水冷壁的熔敷机器人，其特征在于：X轴导轨电机传动装置(4)中的电机为伺服电机。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于流化床锅炉水冷壁的熔敷机器人，其特征在于：Y轴导轨电机传动装置(8)中的电机为伺服电机。
4.根据权利要求3所述的一种用于流化床锅炉水冷壁的熔敷机器人，其特征在于：Z轴导轨电机传动装置(12)中的电机为伺服电机。
5.一种应用权利要求1所述的熔敷机器人熔敷流化床锅炉水冷壁管的方法，其特征在于：对未安装在流化床锅炉上的水冷壁管进行熔敷，具体过程为：
步骤一：布置直流母电源；
步骤二：母电源完成交流电转换成直流电后，接入分配盒，分配盒上的每个接口接出一路直流电源；
步骤三：布置相应的二次变流器，将二次变流器接入所述熔敷机器人和送丝熔丝机构；
步骤四：设置固定构架，固定构架上设置紧固用钢架；
步骤五：将待熔敷的水冷壁管屏水平放置在操作平台上，在不需要熔敷的一面按照600-800mm高度范围内，从上至下以80mm、90mm、100mm的间隔预接紧固装置，根据图纸要求确定需要熔敷的区域后，以80mm、90mm、100mm的间距采用等离子切割的方式将每个间距间的鳍片居中切割，并以每隔50mm切割350mm的断续方式切割至要求的长度；
步骤六：将已经预加了紧固装置的水冷壁管屏吊起来，安装在紧固构架上，紧固装置固定在紧固构架的固定粱上，在垂直方向每隔600-800mm固定一道；
步骤七：对水冷壁管屏需要熔敷的那一面的熔敷部位进行喷砂或喷丸处理；
步骤八：根据图纸要求确定需要熔敷的区域，并划线，将熔敷机器人通过调节挂钩(2-1)装设到水冷壁管屏上，固定熔敷机器人，并通过X轴导轨基体(2)进行校正找平；将控制线缆、驱动电源和保护气体接入，确定熔敷机器人可以连续稳定动作后，启动激光跟踪装置(16)，确定激光发生器(16-1)和测迹传感器(16-2)测定的连续四根管壁的最高点与测迹传感器(16-2)所在的位置基本相同；
步骤九：将需要熔敷区域内的管屏参数和熔敷参数输入到计算机(17)内，通过熔敷应力分析软件系统计算出熔敷管子的顺序号和单段熔敷长度；
步骤十：将合金熔丝筒用专用支架放置在熔敷机器人附近，然后进行抽丝和装丝，将保护气体分配器安装固定于加工区域的物料配置架上，同时将天窗抽风机入口伸缩筒伸长到物料配置架附近固定，并启动抽风机；
步骤十一：确定控制线缆连接稳固，并检查控制屏幕初始数据；根据熔敷应力分析软件系统的计算数据选择初始熔敷管，并根据该计算数据的出单段熔敷长度设置；启动激光发生器(16-1)和测迹传感器(16-2)，通过测距找到初始熔敷管的最高点作为起始点并储存数据，通过熔敷机器人控制器启动整体系统开始工作，此时X轴导轨基体(2)、Y轴导轨基体(6)和Z轴导轨基体(10)开始三轴联动，熔枪摆动器(14)动作、熔丝送丝机构动作、激光跟踪装置(16)进行距离监控并反馈给系统，系统自动调整熔枪(14-1)枪头与水冷壁管的距离；
步骤十二：系统确定的第一道熔敷层按照设定的长度完成后，熔枪(14-1)由上述三轴联动装置带动重新回到起始熔敷点，并横向移动，此时再次启动激光跟踪装置(16)，找到根据熔敷应力分析软件系统确定的第二根管的最高点作为起始点，仍然通过熔敷机器人启动整体系统开始工作，此时X轴导轨基体(2)、Y轴导轨基体(6)和Z轴导轨基体(10)开始三轴联动，熔枪摆动器(14)动作、熔丝送丝机构动作、激光跟踪装置(16)进行距离监控并反馈给系统，系统自动调整熔枪(14-1)枪头与水冷壁管的距离，以此类推依次完成各根管子第一道熔敷层工作；
步骤十三：完成各根管子的第一道熔敷层后，系统根据储存的数据找到每根管子的最高点既初始点，并以此点为基础，进行极坐标偏移并重新定位，以10-20％的搭接量开始每根管第二道熔敷层的工作，以此类推逐渐将各根管子第二道熔敷层完成；根据上述方法，对水冷壁管进行第三道熔敷，重复上述方法完成一根管的9-10道熔敷层；
步骤十四：当每段管子熔敷工作结束后，根据上述方法对没有等离子切割的鳍片进行熔敷，然后对等离子切割后的下一段的鳍片鳍片进行熔敷；
步骤十五：当全部管屏熔敷工作完成后，将整体水冷壁管屏紧固在固定构架上放置8-12小时后，将整体水冷壁管屏拆下放置于水平操作平台上，并采用局部火焰校正或重物反压校正的方式处理管屏，然后采用着色探伤的方式检验管屏表面裂纹情况；
步骤十六：管屏表面情况检查完后，检查熔敷硬度和熔敷厚度，根据检查情况填写检查验收记录表格；
步骤十七：熔敷完成后，如果表面存在凸起，打磨平整，在全部的熔敷层表面涂上一层渗透平滑剂；
6.一种应用权利要求1所述的熔敷机器人熔敷流化床锅炉水冷壁管的方法，其特征在于：对已安装在流化床锅炉上的水冷壁管进行熔敷，具体过程为：
步骤一：将电源线引入锅炉炉膛人孔附近，并布置直流母电源；
步骤二：母电源完成交流电转换成直流电后，接入分配盒，分配盒上的每个接口接出一路直流电源；
步骤三：布置相应的二次变流器，将二次变流器接出的直流电源电缆引入锅炉炉膛人孔，并将其固定在需要熔敷区域的上部。
步骤四：对炉膛内需要熔敷的部位进行喷砂或喷丸处理；
步骤五：在电源分区域引入所述熔敷机器人和送丝熔丝机构；
步骤六：电源系统安装配置完毕后，根据图纸要求确定需要熔敷的区域，并划线；然后将熔敷机器人和轨道装设到水冷壁管屏上，固定熔敷机器人，并通过熔敷机器人的X轴导轨基体(2)进行校正找平；将控制线缆、驱动电源和保护气体接入，确定熔敷机器人可以连续稳定动作后，启动激光跟踪装置(16)，确定激光发生器(16-1)和测迹传感器(16-2)测定的连续四根管壁的最高点与测迹传感器(16-2)所在的位置基本相同；
步骤七：将需要熔敷区域内的管屏参数和熔敷参数输入到熔敷应力分析软件系统，通过该软件计算出熔敷管子的顺序号和单段熔敷长度；
步骤八：当准备完毕后，将合金熔丝筒用专用支架放置在熔敷机器人附近，并进行抽丝和装丝；将保护气体分配器安装固定于炉膛外部的物料配置架上，同时将抽风机入口伸缩筒通过人孔布置在炉膛下部并固定，并启动抽风机；
步骤九：启动熔敷机器人控制系统，确定控制线缆连接稳固，检查控制屏幕初始数据包括熔敷速度、熔敷长度、摆动角度及熔丝直径；根据熔敷应力分析软件系统的计算数据选择初始熔敷管，并根据该计算数据的出单段熔敷长度设置；启动激光跟踪装置(16)，通过测距找到初始熔敷管的最高点作为起始点并记忆；通过熔敷机器人控制器启动整体系统开始工作，此时X轴导轨基体(2)、Y轴导轨基体(6)和Z轴导轨基体(10)开始三轴联动、熔枪摆动器(14)、熔丝送丝机构动作、激光跟踪装置(16)距离监控并反馈给系统，系统自动调整熔枪(14-1)与水冷壁管的距离；
步骤十：系统确定的第一道熔敷层按照设定的长度完成后，熔枪(14-1)由驱动机构带动重新回到起始熔敷点，并横向移动，此时激光跟踪装置(16)再次启动，找到根据熔敷应力分析软件系统确定的第二根管的最高点作为起始点，仍然通过熔敷机器人控制器启动整体系统开始工作，此时X轴导轨基体(2)、Y轴导轨基体(6)和Z轴导轨基体(10)开始三轴联动、熔枪摆动器(14)、熔丝送丝机构动作、激光跟踪装置(16)距离监控并反馈给系统，系统自动调整熔枪(14-1)与水冷壁管的距离；以此类推依次完成各根管子第一道熔敷层工作；
步骤十一：完成各根管子的第一道熔敷层后，系统根据记忆找到每根管子的最高点既初始点，并以此点为基础，进行极坐标偏移并重新定位，以10-20％的搭接量开始每根管第二道熔敷层的工作，以此类推逐渐将各根管子第二道熔敷层完成；根据上述方法，各根管子的第三道熔敷层根据记忆找到初始最高点，同样以此点为基础，进行极坐标偏移并重新定位，以10-20％的搭接量开始每根管第三道熔敷层的工作；重复上述方法完成一根管的9-10道熔敷层；
步骤十二：当每段管子熔敷工作结束后，根据上述方法对没有等离子切割的鳍片进行熔敷，然后对等离子切割后的下一段的鳍片鳍片进行熔敷；
步骤十三：当全部管屏熔敷工作完成后，停止工作并放置8-12小时，然后采用着色探伤的方式检验水冷壁管屏表面的裂纹情况；
步骤十四：水冷壁管屏表面情况检查完后，检查熔敷硬度和熔敷厚度，根据检查情况填写检查验收记录表格；
步骤十五：熔敷完成后，如果表面存在凸起，打磨平整，然后在全部的熔敷层表面涂上一层渗透平滑剂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Kun Inventor after: Ma Hongwen Inventor after: Li Jinshi Inventor after: Feng Yanchao Inventor after: Zhao Zhiming Inventor after: Wang Gang Inventor before: Wang Kun Inventor before: Ma Hongwen Inventor before: Li Jinshi Inventor before: Feng Lianchao Inventor before: Zhao Zhiming Inventor before: Wang Gang |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: WANG KUN MA HONGWEN LI JINSHI FENG LIANCHAO ZHAO ZHIMING WANG GANG TO: WANG KUN MA HONGWEN LI JINSHI FENG YANCHAO ZHAO ZHIMING WANG GANG |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Deposition robot and deposition method for water-cooled wall of fluidized bed boiler Effective date of registration: 20171103 Granted publication date: 20150617 Pledgee: Heilongjiang Xin Xin Investment Guarantee Group Co., Ltd. Pledgor: Harbin Keneng Cladding Technology Co., Ltd. Registration number: 2017230000005 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20181112 Granted publication date: 20150617 Pledgee: Heilongjiang Xin Xin Investment Guarantee Group Co., Ltd. Pledgor: Harbin Keneng Cladding Technology Co., Ltd. Registration number: 2017230000005 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Deposition robot and deposition method for water-cooled wall of fluidized bed boiler Effective date of registration: 20190904 Granted publication date: 20150617 Pledgee: Heilongjiang Xin Xin Investment Guarantee Group Co., Ltd. Pledgor: Harbin Keneng Cladding Technology Co., Ltd. Registration number: Y2019230000003 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No.1, 4th floor, unit 1, Longyue building, Hongqi Street, Nangang concentration District, Harbin Economic Development Zone, Heilongjiang Province Patentee after: Harbin Keneng Cladding Technology Co., Ltd Address before: 150040 Heilongjiang province Harbin city Xiangfang province music pine square Patentee before: HARBIN KENENG CLADDING TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20210423 Granted publication date: 20150617 Pledgee: Heilongjiang Xin Xin Investment Guarantee Group Co.,Ltd. Pledgor: HARBIN KENENG CLADDING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2019230000003 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |