清罐机器人的开发和应用

文/张培铭 吴湘柠

本文介绍了制糖、化工行业

人工清洗加热器积垢的弊病，探

讨清罐机器人的结构、工作过程、

优点和发展方向。实践表明，清

罐机器人可更安全、高效地清洗

加热器的积垢，提高蒸发效能。

摘 要

定位块、换区顶杆和高压水枪输送装置组成，

定位块均匀安装在加热器的圆周方向，将加热

器在圆周方向划分为若干清洗区域。XY 运动

平台可绕加热器中心转动，高压水枪输送装置

和换区顶杆安装在XY 运动平台上，XY 运动

平台的两个电机可带动高压水枪输送装置在清

洗区域的X 轴方向和Y 轴方向滑动，当需要

更换清洗区域时，设备通过换区顶杆与定位块

上挡板的相互作用实现绕圆周转动，转动一定

角度后，XY 运动平台上的定位气缸插入定位

块上的定位孔，实现圆周上清洗区域的定位，

从而实现清洗系统用两个电机就能对加热器上

任意加热管的准确定位。

高压水枪输送装置包含上导枪装置，下

导枪装置和水枪输送机构，水枪输送机构如图

2 所示。压轮座上的两个压轮和主动轮上开有

凹槽，高压水枪软管放置在主动轮的凹槽上，

通过压紧机构压紧压轮座，压轮座上的两个压

轮将高压水枪软管压紧在主动轮上，在压力作

用下，高压水枪软管被挤压成梅花型，形成一

定的摩擦接触面，当驱动机构驱动主动轮转动

时，高压水枪软管上、下移动，实现自动清洗

加热器内加热管。

清罐机器人的控制系统开发遵循简单易

学的原则，将操控设备常用的若干功能键放置

在一个界面上，并能实时显示和反馈清洗状态，

如图3，操作者通过简单的培训就能入手。

3 清罐机器人的优点

清罐机器人在多家糖厂成功应用，完全

代替传统的人工清罐方式，并受到越来越多客

户的青睐和肯定，具有以下优点：

3.1 设备故障率低、维护成本低、效率高

采用图像识别技术自动采集加热管坐标

数据，下枪准确，避免设备非正常磨损，冲击；

采用模块化结构，最大程度的简化设备维护量，

减少维修时间；采用整体入罐方式，避免频繁

拆装影响设备精度；采用多层次的防水设计，

确保设备稳定运行；单机冲洗速度约1000 孔/

小时，超越了单人的人工冲洗速度（约800 孔

/ 小时）。

3.2 无漏冲，清洗质量高

采用数据库技术存储通过图像识别采集

到的精准数据，通过专用程序调整编程，坐标

数据无遗漏；采用旋转换区方式，保证全区域

清洗；针对不同的积垢研发专用高压水喷头，

清洗更彻底，清洗积垢量为人工清洗的2 ～ 4

倍，如图4，节能效果显著。

3.3 安全

设备电气电压小于36V，符合国家压力容

器安全生产标准；人员罐外操作，无需入罐直

接面对高压水射流；多层次的防水设计，全面

有效的防水处理，高品质的漏电保护器件，消

除漏电隐患。

3.4 系统操作简单，易于维护

设备简单的操作系统适合不同文化层次

人员操作；系统自带的故障提示信息便于维修

人员快速排出故障。

4 清罐机器人发展方向

（1）在现有基础上优化并研发新一代清

1.XY 运功平台；2. 换区顶杆；3. 高压水枪输

送装置；4. 定位块；5. 列管式加热器

图1：清罐机器人结构示意图

1. 高压水枪；2. 机座；3. 压轮；4. 压紧机构；

5. 驱动机构；6. 主动轮

图2: 水枪输送机构结构示意图