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水电站水下检修专用机器人研制

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成果主要完成人

胡毅力、杨 进、段开林、赵春禄、杜 卫、朱全平、王兴光、贾洪刚

项目概况

先进性与创新性 1、针对水电站水下工况,再结合实际水下检修需求,实现针对水电站水下工况,实现水下机器人智能设备及声呐图像资料后处理系统的定制化。 2、450缆水下机器人独创的加装层设计集成了多项水下作业功能。按功能设计划分机械手切割加装层、清洗打磨加装层、子机加装层、履带加装层。根据作业任务需求,各加装层可单层或两层同时与主机单元组合使用,功能性加装层组合作业是水电站水下检修的首创设计和首次应用。 3、450缆水下机器人主机单元组合履带加装层可设定爬行轨迹路径规划,且消除螺旋桨运动产生的浑水效应,检查效果清晰明了,是为提高检查质量而采用的的专有设计。 4、水下机器人起吊自动上锁、入水自动脱钩的布放锁扣设备。自动上锁、入水自动脱钩的布放锁扣设备,依靠与水接触产生浮力进行脱钩的设计,是水下机器人在水电站及行业内的首创设计,已获得国家专利。 5、长距离1800米缆水下检查机器人水平运动能力的创新设计。合理的配重及推进器布置方式,实现大纵深水下隧洞航行检查能力,填补水电站区域大纵深隧洞水下检查的区域空白。 6、声呐检查图的集成处理、融合展示处理系统。研制开发声呐图像资料后处理系统,成功将水下机器人声呐检查图集成处理、融合展示,弥补了船用声呐无法在狭小空间、隧洞内作业的技术空白,形成独特的对垂直方向水下扫描及处理方法,已申报相关系统著作权。 7、实现水下检查的无人化、检查过程的智能化和检查结果的数字化,提高效率的同时规避安全风险,填补了多项水电站水下技术空白。两台水电站水下机器人可实现水下摄像、扫描、剪切、打捞、清洗打磨、管道检查、大纵深隧洞检查等功能,多项水下检修功能是针对水电站水下检修首创设计,填补了检修区域及手段空白。针对大范围、狭小空间及超潜水员极限深度的水下作业环境,水下机器人智能化装。 8、编制完成了《水电站水下机器人操作维护作业指导书》和《水下机器人作业规程》,已授权专利两项,正在申请8项。 9、建立水下检修数据档案近3TB,搭建了水电站数字化平台系统及运用体系。水电站水下机器人作为水电站水下数据收集的移动终端,建立水下检查数据采集系统,利用数据辅助决策。同时研制开发声呐图像资料后处理系统,成功将水下机器人声呐检查图集成处理、融合展示。 经济效益: 以某水电站水垫塘水下检修为例,若按照潜水作业检修,需至少6名潜水员连续作业约45天,直接成本至少300万元,采用水下机器人仅需3名技术人员,工作5天,效率提升近20倍。以某水电站单台机组水下检修为例,采用人工潜水需作业机组、相邻两台机组停机配合,工期3天以上,采用水下机器人设备工期仅需1天,按单台机组日发电效益400万元计,单次作业经济成本至少节约3200万元。 安全效益: 规避潜水员作业的水下风险,水下机器人的使用能够有效避免潜水员人身安全风险。突破水下作业限制,水下机器人的使用能够突破人工潜水深度和作业强度极限,完成水况复杂区域的作业。 社会效益: 及时发现水工建筑物的早期缺陷,消除水下安全隐患,保证水库大坝安全,确保长江流域安澜。具有水电行业推广运用价值,为长江流域水电站主要消能泄洪设施顺利防洪度汛提供前期保障;水下机器人还具有较高潜在的学术研究价值,将学术研究和工程实践相结合,促进数字化成果运用生产实践。