智能巡檢機(jī)器人在油田站庫運維中的應(yīng)用

化鳳崗

山東廣域科技有限責(zé)任公司 山東東營 257081

1 應(yīng)用背景

近年來,隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,油田運維人員緊缺問題日益突出,智能化、自動化巡檢在油田變電站、油氣站庫安全生產(chǎn)、日常運維中顯得尤為重要。隨著動力傳輸?shù)脑黾?巡檢機(jī)器人得到了廣泛應(yīng)用。巡檢機(jī)器人可以實現(xiàn)全天24 h無人值守,在特殊環(huán)境下仍能正常工作,巡檢數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,能夠?qū)崿F(xiàn)巡檢工作的自動化。通過自動化巡檢,減小日常設(shè)備運維的工作量,進(jìn)而減少對用工的需求,是緩解運維人員緊缺的一種有效措施。智能巡檢機(jī)器人不僅可以提高巡檢效率,而且能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患和通信設(shè)備運行故障,為通信系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行奠定基礎(chǔ)。筆者對智能巡檢機(jī)器人在油田站庫運維中的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

2 智能巡檢機(jī)器人組成

根據(jù)不同的功能類型,智能巡檢機(jī)器人分為輪式機(jī)器人、掛式軌道式機(jī)器人、固定點機(jī)器人等。智能巡檢機(jī)器人主要由機(jī)器人本體、防爆無線基站、自主充電裝置、遠(yuǎn)程控制站、激光導(dǎo)航裝置等組成。

2.1 機(jī)器人本體

機(jī)器人本體如圖1所示。輪式運動底盤采用四輪驅(qū)動,每個驅(qū)動輪配備功率為400 W的電機(jī),由此,機(jī)器人本體具備一定的爬坡越障能力。試驗機(jī)在2018年站場應(yīng)用中,已具備20°爬坡能力。機(jī)器人本體搭載用于定位與避障的傳感器,能夠適應(yīng)站場的各種復(fù)雜環(huán)境。常用輪式智能巡檢機(jī)器人的參數(shù)見表1。

2.2 無線基站

高性能無線基站采用防爆設(shè)計,與主控室間通過光纖連接,實現(xiàn)機(jī)器人數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程工作站之間實時監(jiān)控和分析等功能。單臺無線基站覆蓋區(qū)域可達(dá)方圓3 km,滿足大范圍場地?zé)o線覆蓋的需求。

2.3 自主充電裝置

考慮防爆及安全性,自主充電裝置均設(shè)置在工藝區(qū)外。自主充電裝置由充電樁、防爆充電控制箱組成,兩者之間由電纜連接。在安全區(qū),自主充電裝置可以完成自動充電。在防爆區(qū),可以進(jìn)行手動應(yīng)急充電。自動充電接觸部位采用電氣閉鎖技術(shù),不充電時或故障狀態(tài)下,觸點嚴(yán)禁帶電。

圖1 機(jī)器人本體

表1 常用輪式智能巡檢機(jī)器人參數(shù)

2.4 遠(yuǎn)程控制站

利用智能巡檢機(jī)器人軟件平臺實現(xiàn)對機(jī)器人本體的遠(yuǎn)程控制。軟件平臺安裝于站控室內(nèi),站場人員可以實時查看機(jī)器人本體的行走及充電情況。軟件平臺還能直觀反映機(jī)器人本體采集的視頻信息及各種參數(shù)。

3 主要功能

以智能巡檢機(jī)器人為核心,整合機(jī)器人技術(shù)、設(shè)備非接觸檢測技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、模式識別技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),采用自主或遙控方式對變電站室外設(shè)備進(jìn)行可見光、紅外、聲、局部放電等的檢測。

3.1 可見光檢測

智能巡檢機(jī)器人具備機(jī)器視覺功能。經(jīng)圖像預(yù)處理和濾波技術(shù),消除室外環(huán)境雨雪、光照等對設(shè)備圖像清晰度的影響,通過設(shè)備圖像精確匹配和模式識別技術(shù),能夠進(jìn)行設(shè)備外觀狀態(tài)的自動識別。

3.2 紅外測溫

智能巡檢機(jī)器人可以在視野中基于可見設(shè)備的溫度執(zhí)行紅外掃描,記錄溫度數(shù)據(jù),進(jìn)行加熱診斷,實現(xiàn)對設(shè)備熱缺陷的判別和自動報警,同時識別與設(shè)備操作相關(guān)的隱藏風(fēng)險。另一方面,智能巡檢機(jī)器人可以對檢查發(fā)現(xiàn)的故障進(jìn)行匯報,避免設(shè)備出現(xiàn)更嚴(yán)重的問題。

3.3 局部放電檢測

智能巡檢機(jī)器人具有紫外檢測功能,可以使運維人員直觀形象地觀察到發(fā)生放電的設(shè)備,以及具體放電情況。通過觀察電暈產(chǎn)生的位置、形狀、強(qiáng)度等,可以準(zhǔn)確定位放電點,并判斷運行設(shè)備的健康程度。

3.4 噪聲檢測

在智能巡檢機(jī)器人巡檢過程中,通過拾聲器采集設(shè)備運行中發(fā)出的聲音,對聲音的時域和頻域進(jìn)行分析,提取特征,進(jìn)而實現(xiàn)聲信號分析。智能巡檢機(jī)器人主要有聲波形展示、聲特征展示、故障報警等功能,當(dāng)監(jiān)測到聲信號異常時,可以發(fā)出預(yù)警信息,警示站內(nèi)工作人員,避免事故發(fā)生。

4 應(yīng)用

4.1 日常巡檢

智能巡檢機(jī)器人集日常巡檢、設(shè)備監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、火災(zāi)預(yù)警、故障預(yù)警和報警、數(shù)據(jù)采集和傳輸于一體,實時向控制中心傳輸巡檢數(shù)據(jù),并接收控制中心發(fā)出的巡檢指令。智能巡檢機(jī)器人具有設(shè)計簡單、維護(hù)方便、操作靈活、智能充電等特點,能夠滿足巡檢、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫蟆?/p>

日常巡檢是智能巡檢機(jī)器人在油田站庫日常運維工作中最常見的應(yīng)用模式。智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用高清攝像機(jī)、拾聲器等多種檢測設(shè)備,按照設(shè)定路線對設(shè)備外觀、噪聲、狀態(tài)等常規(guī)巡檢內(nèi)容進(jìn)行巡視,并將巡檢數(shù)據(jù)自動保存至系統(tǒng)后臺,生成巡檢分析報告。智能巡檢機(jī)器人日常巡檢不受各類主客觀因素影響,數(shù)據(jù)記錄可靠性高,存儲安全,可追溯。智能巡檢機(jī)器人對油田站庫內(nèi)設(shè)備巡檢如圖2所示。

圖2 智能巡檢機(jī)器人對油田站庫內(nèi)設(shè)備巡檢

在大風(fēng)、霧、雪、冰雹、雷雨等惡劣天氣條件下,運行人員選擇部分設(shè)備進(jìn)行巡檢,系統(tǒng)自動生成最佳巡檢路線,并執(zhí)行定點任務(wù),以實現(xiàn)對設(shè)備的巡檢、監(jiān)測與數(shù)據(jù)呈現(xiàn),有效降低運維人員的安全風(fēng)險。智能巡檢機(jī)器人雪天巡檢如圖3所示。

4.2 缺陷追蹤

智能巡檢機(jī)器人具有缺陷跟蹤功能。在油田生產(chǎn)現(xiàn)場,有眾多高精尖設(shè)備,有些設(shè)備對油田生產(chǎn)運行有決定性作用。針對這些關(guān)鍵設(shè)備,必須重點監(jiān)視運行狀態(tài)。運行人員可以通過人工遙控巡檢的方式對智能巡檢機(jī)器人進(jìn)行實時遙控,對關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行實時鎖定與監(jiān)測。在巡檢過程中如發(fā)現(xiàn)設(shè)備、環(huán)境狀態(tài)存在異常,向運維人員報警,運維人員可以在第一時間到達(dá)設(shè)備現(xiàn)場,及時對設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場查看,并核實報警信息,迅速制訂響應(yīng)策略。

圖3 智能巡檢機(jī)器人雪天巡檢

5 結(jié)束語

智能巡檢機(jī)器人具有巡檢方式多樣化特點,具備巡檢數(shù)據(jù)智能分析診斷、巡檢報告自動生成等功能。將智能巡檢機(jī)器人應(yīng)用于油田站庫運維,對電力表計、開關(guān)指示燈、一次設(shè)備、二次設(shè)備進(jìn)行巡檢,可以在油田站庫生產(chǎn)運行中起重要作用。