一种水力驱动的管壳式换热器管内壁面自动清洁机器人系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水力驱动的管壳式换热器管内壁面自动清洁机器人。如附图所示，所述系统主要由水池1、水泵5、水箱7、管形仓9、机器人8，阀门和智能控制系统组成。其工作原理是：水泵进水阀2全开、水箱7回水阀3关闭时，工作原理如图2所示，通过调节水泵排水阀4和水箱进水阀6的开度，使得经过水泵5加压后的高压水流入水箱7内，并且水箱7内的压力大小通过这两个阀门的开度来控制。此时水箱7内的压力高于换热器管10的出口压力，正压差推动机器人8从管形仓9向着换热器管10出口方向行走，行走过程中，清洁刷头14刷洗换热器管10内壁面。当水泵排水阀4全开、水箱进水阀6关闭时，工作原理如图3所示，通过调节水泵进水阀2和水箱排水阀3的开度，调节水箱7内的压力低于换热器管10的出口压力，负压差推动机器人8回到管形仓9内。

An automatic cleaning robot system for the inner wall of the tube of the shell and tube heat exchanger driven by water

【技术实现步骤摘要】
一种水力驱动的管壳式换热器管内壁面自动清洁机器人系统
本专利技术涉及一种水力驱动的管壳式换热器管内壁面自动清洁机器人，属于机械领域。
技术介绍
管壳式换热器是最典型的间壁式换热器，在所有换热器中占据主导地位。比如火电厂的凝汽器，就是由大量直径20-25mm，长度8-20m的等径管束构成。由于管内流体含有杂质，长期在管内流动会导致管内壁面污垢沉积，严重时堵塞换热管，影响换热效率，降低机组的经济性。管壳式换热器的换热管内径较小，在线除垢较困难。目前常用除垢方法是机械清洗和化学清洗。应用最多的机械清洗是胶球清洗，需要利用专用设备实现管束的在线清洗，存在胶球的回收率低、运行费用高、部分胶球堵塞换热管等问题，备受用户诟病。高压水在线清洗也是作为器械清洗的一种方式，近年来获得了一定的尝试和发展，但仅靠顺流高压水很难彻底清除高粘性和顽固性污垢，水流速度高时易引起换热管振动，影响机组的安全运行。化学清洗即酸洗，可消除一些特殊污垢，如在管内粘附、生长的水生生物质以及能与弱酸发生化学反应的污垢，但可能会造成水管腐蚀泄露，存在安全性问题，并且清洗成本高。其他清洗方法，比如超声波技术、电子水处理等，还处于尝试阶段，并且存在各自的问题。总的来说，目前普及使用的换热器管内清洗技术，还没有兼顾成本、效率和安全性的清洗方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题在于提供一种水力驱动的管壳式换热器管内壁面自动清洁机器人系统，一种能够低成本、高可靠、高效率清洁管壳式换热器管内壁面污垢，并且不影响换热器正常工作的自动清洁机器人。本专利技术采用以下技术方案：一种水力驱动的管壳式换热器管内壁面自动清洁机器人系统，包含水池、水泵、水箱、管形仓、机器人，阀门和智能控制系统。其工作原理是：水泵与水箱构成回路，并同时与水池联通。水箱上的管形仓是与换热器水管内径相同的一段管道，机器人内置于管形仓内，管形仓与换热器管道连接时，通过控制阀门，调节水箱与水泵前连接或者水泵后连接。当与水泵后连通的时候，水箱压力高，比换热器水管另一侧压力高，正压差作用于机器人，推动机器人由管形仓进入换热器管内并行走，在行走过程中对换热器管内壁面进行清洁。当水箱与水泵前连通时，水箱内压力低、比换热器器水管另一端的水压低，负压差作用于机器人，推动机器人返回到水箱的管形仓中。所述机器人由电机、清洁刷头、砂轮和位于电机前后两组支撑轮组成。机器人在换热器管内行走的过程中，电机驱动清洁刷头和砂轮同步旋转，清洁刷头刷洗管内壁面，砂轮与清洁刷头位于同一端，且在最外侧，在电机轴的驱动下，与清洁刷头以同样的转速旋转。砂轮与管内壁面不接触，防止磨损。管内壁可能存在比较厚的顽固污垢，无法通过清洁刷头清理掉，厚度过大的情况下，堵塞管道，并且阻碍机器人在管内行走。砂轮可以将这类污垢打磨掉，起到疏通管道的作用。下面结合附图和实施例对本专利技术的结构及核心部件，作进一步说明。附图说明附图1是本专利技术实施例1中的系统图。附图2是本专利技术实施例1中的正压系统图。附图3是本专利技术实施例1中的负压系统图。附图4是本专利技术实施例中的机器人。附图5是本专利技术实施例中的支撑轮布置图。附图6是本专利技术实施例2中的前进系统图。附图7是本专利技术实施例2中的后退系统图。图中：1-水池；2-水泵进水阀；3-水箱回水阀；4-水泵排水阀；5-水泵；6-水箱进水阀；7-水箱；8-机器人；9-管形仓；10-换热器管；11-后支撑轮；12-电机；13-前支撑轮；14-清洁刷头；15-砂轮；16-绞盘。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1一种水力驱动的管壳式换热器管内壁面自动清洁机器人系统，如图1所示。所述水力驱动的管壳式换热器管内壁面自动清洁机器人系统，由水池1、水泵5、水箱7、机器人8、管形仓9和智能控制系统组成。所述机器人8由后支撑轮11、电机12、前支撑轮13、清洁刷头14和砂轮15组成，如图4所示。前支撑轮11和后支撑轮13均布在圆周方向，如图5所示。机器人8在换热器管10内行走的过程中，电机12驱动清洁刷头14旋转刷洗换热器10内壁面，同时最外端的砂轮15同步旋转，将换热器管10内壁可能存在比较厚的顽固污垢打磨掉，起到疏通管道的作用。所述水力驱动的管壳式换热器管内壁面自动清洁机器人系统，如图1所示，当水泵进水阀2全开、水箱7回水阀3关闭时，工作原理如图2所示，通过调节水泵排水阀4和水箱进水阀6的开度，使得经过水泵5加压后的高压水流入水箱7内，并且水箱7内的压力大小通过这两个阀门的开度来控制。此时水箱7内的压力高于换热器管10的出口压力，正压差推动机器人8从管形仓9向着换热器管10出口方向行走，行走过程中，清洁刷头14刷洗换热器管10内壁面。所述水力驱动的管壳式换热器管内壁面自动清洁机器人系统，如图1所示，当水泵排水阀4全开、水箱进水阀6关闭时，工作原理如图3所示，通过调节水泵进水阀2和水箱排水阀3的开度，调节水箱7内的压力低于换热器管10的出口压力，负压差推动机器人8回到管形仓9内。该实施例的主要特点是通过机器人前后的水压差来驱动机器人在换热器管内的行走。实施例2一种水力驱动的管壳式换热器管内壁面自动清洁机器人系统，如图6所示。所述水力驱动的管壳式换热器管内壁面自动清洁机器人系统，由水池1、水泵5、水箱7、机器人8、管形仓9和智能控制系统组成。所述机器人8由后支撑轮11、电机12、前支撑轮13、清洁刷头14和砂轮15组成，如图4所示。前支撑轮11和后支撑轮13均布在圆周方向，如图5所示。机器人8在换热器管10内行走的过程中，电机12驱动清洁刷头14旋转刷洗换热器10内壁面，同时最外端的砂轮15同步旋转，将换热器管10内壁可能存在比较厚的顽固污垢打磨掉，起到疏通管道的作用。所述水力驱动的管壳式换热器管内壁面自动清洁机器人系统，如图6所示，通过调节水泵排水阀4和水箱进水阀6的开度，调节水箱7内的压力高于换热器管10的出口压力，正压差推动机器人8向着换热器管10出口方向行走，行走过程中，清洁刷头14刷洗换热器管10内壁面。所述绞盘16，通过线缆连接着机器人8，通过控制绞盘16的旋转速度，可以控制机器人8在换热器管10内的行走速度。当清洁完成后，绞盘16反转，收紧线缆，可把机器人8从换热器管10内拽回到管形仓9内。该实施例的主要特点是通过机器人前后的正压来驱动机器人在换热器管内的前进，并通过绞盘控制行走速度，并通过绞盘反转，将机器人拽回到管形仓内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水力驱动的管壳式换热器管内自动清洗机器人系统，其特征在于，所述系统是由水力驱动系统、清洗机器人和智能控制系统组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种水力驱动的管壳式换热器管内自动清洗机器人系统，其特征在于，所述系统是由水力驱动系统、清洗机器人和智能控制系统组成。


2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述水力驱动系统主要由水池、水泵、水箱和阀、管路组成，利用阀开启与关闭状态的不同组合，改变待清洗换热管进口水压，为自动清洗机器人在管内前进和后退运动提供动力或条件；具体方案可参见两个实施例，但对各实施例进行的任何未脱离权利要求4所述功能的等效实施或者变更，均属于本发明专利的权利要求范围。


3.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述清洗机器人主要由电机、清洗刷头、砂轮、前支撑轮、后支撑轮以及附属部件组成，电机驱动清洗刷头和砂轮，用于清除换热管内污垢，前支撑轮和后支撑轮用于阻止电机壳体与换热管的相对旋转运动。


4.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述智能控制系统主要由水力驱动控制和清洗机器人控制两部分组成。


5.根据权利要求2所述水力驱动系统，其特征在于，所述切换阀可以采用包括电磁阀在内的各种电动开关阀、气动控制阀、液压控制阀等能够实现快速开启和关闭的阀门。


6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：西安绿动透平技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61