智能巡檢機器人在油田站庫運維中的應用

化鳳崗

山東廣域科技有限責任公司 山東東營 257081

1 應用背景

近年來,隨著生產規模的不斷擴大,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、日常運維中顯得尤為重要。隨著動力傳輸的增加,巡檢機器人得到了廣泛應用。巡檢機器人可以實現全天24 h無人值守,在特殊環境下仍能正常工作,巡檢數據準確,能夠實現巡檢工作的自動化。通過自動化巡檢,減小日常設備運維的工作量,進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。智能巡檢機器人不僅可以提高巡檢效率,而且能夠及時發現潛在安全隱患和通信設備運行故障,為通信系統的安全、穩定運行奠定基礎。筆者對智能巡檢機器人在油田站庫運維中的應用進行介紹。

2 智能巡檢機器人組成

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

2.1 機器人本體

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

2.2 無線基站

高性能無線基站采用防爆設計,與主控室間通過光纖連接,實現機器人數據與遠程工作站之間實時監控和分析等功能。單臺無線基站覆蓋區域可達方圓3 km,滿足大范圍場地無線覆蓋的需求。

2.3 自主充電裝置

考慮防爆及安全性,自主充電裝置均設置在工藝區外。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,自主充電裝置可以完成自動充電。在防爆區,可以進行手動應急充電。自動充電接觸部位采用電氣閉鎖技術,不充電時或故障狀態下,觸點嚴禁帶電。

圖1 機器人本體

表1 常用輪式智能巡檢機器人參數

2.4 遠程控制站

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

3 主要功能

以智能巡檢機器人為核心,整合機器人技術、設備非接觸檢測技術、多傳感器融合技術、模式識別技術、導航定位技術、物聯網技術,采用自主或遙控方式對變電站室外設備進行可見光、紅外、聲、局部放電等的檢測。

3.1 可見光檢測

智能巡檢機器人具備機器視覺功能。經圖像預處理和濾波技術,消除室外環境雨雪、光照等對設備圖像清晰度的影響,通過設備圖像精確匹配和模式識別技術,能夠進行設備外觀狀態的自動識別。

3.2 紅外測溫

智能巡檢機器人可以在視野中基于可見設備的溫度執行紅外掃描,記錄溫度數據,進行加熱診斷,實現對設備熱缺陷的判別和自動報警,同時識別與設備操作相關的隱藏風險。另一方面,智能巡檢機器人可以對檢查發現的故障進行匯報,避免設備出現更嚴重的問題。

3.3 局部放電檢測

智能巡檢機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生放電的設備,以及具體放電情況。通過觀察電暈產生的位置、形狀、強度等,可以準確定位放電點,并判斷運行設備的健康程度。

3.4 噪聲檢測

在智能巡檢機器人巡檢過程中,通過拾聲器采集設備運行中發出的聲音,對聲音的時域和頻域進行分析,提取特征,進而實現聲信號分析。智能巡檢機器人主要有聲波形展示、聲特征展示、故障報警等功能,當監測到聲信號異常時,可以發出預警信息,警示站內工作人員,避免事故發生。

4 應用

4.1 日常巡檢

智能巡檢機器人集日常巡檢、設備監控、環境監測、火災預警、故障預警和報警、數據采集和傳輸于一體,實時向控制中心傳輸巡檢數據,并接收控制中心發出的巡檢指令。智能巡檢機器人具有設計簡單、維護方便、操作靈活、智能充電等特點,能夠滿足巡檢、數據采集、數據存儲、數據分析、數據傳輸等要求。

日常巡檢是智能巡檢機器人在油田站庫日常運維工作中最常見的應用模式。智能巡檢機器人應用高清攝像機、拾聲器等多種檢測設備,按照設定路線對設備外觀、噪聲、狀態等常規巡檢內容進行巡視,并將巡檢數據自動保存至系統后臺,生成巡檢分析報告。智能巡檢機器人日常巡檢不受各類主客觀因素影響,數據記錄可靠性高,存儲安全,可追溯。智能巡檢機器人對油田站庫內設備巡檢如圖2所示。

圖2 智能巡檢機器人對油田站庫內設備巡檢

在大風、霧、雪、冰雹、雷雨等惡劣天氣條件下,運行人員選擇部分設備進行巡檢,系統自動生成最佳巡檢路線,并執行定點任務,以實現對設備的巡檢、監測與數據呈現,有效降低運維人員的安全風險。智能巡檢機器人雪天巡檢如圖3所示。

4.2 缺陷追蹤

智能巡檢機器人具有缺陷跟蹤功能。在油田生產現場,有眾多高精尖設備,有些設備對油田生產運行有決定性作用。針對這些關鍵設備,必須重點監視運行狀態。運行人員可以通過人工遙控巡檢的方式對智能巡檢機器人進行實時遙控,對關鍵設備的狀態進行實時鎖定與監測。在巡檢過程中如發現設備、環境狀態存在異常,向運維人員報警,運維人員可以在第一時間到達設備現場,及時對設備進行現場查看,并核實報警信息,迅速制訂響應策略。

圖3 智能巡檢機器人雪天巡檢

5 結束語

智能巡檢機器人具有巡檢方式多樣化特點,具備巡檢數據智能分析診斷、巡檢報告自動生成等功能。將智能巡檢機器人應用于油田站庫運維,對電力表計、開關指示燈、一次設備、二次設備進行巡檢,可以在油田站庫生產運行中起重要作用。