管道科技研究中心研究储油罐底板机器人在线检测技术



管道科技研究中心研究储油罐底板机器人在线检测技术

储罐底板机器人在线定量检测技术能够在储罐不停运的情况下进行罐底检测，其原理（如图8所示）是检测时首先将配置特殊超声传感器的机器人通过罐顶人孔放置到储罐底板，再由罐外的控制平台通过脐带缆绳远程控制机器人实施检测，机器人运动时会不断发射特殊声信号，布置在储罐外壁的传感器接受这些信号，控制平台利用时差定位原理计算各定位传感器收到信号的时差，最终确定机器人在罐内的位置，从而使机器人可以定量地给出缺陷的具体位置和相应的腐蚀深度信息，实现罐底的在线定量检测。目前，国内尚无该技术的应用先例，因而有必要针对我国大型地面立式金属储油罐的结构特点，从技术应用的经济性、安全性、检测条件要求、检测结果的可靠性、储罐结构的影响等方面分析其在我国发展的适应性。

图8 储罐底板机器人在线检测原理示意图

在经济性方面，通过与国内外常规的开罐检测所消耗的成本相比，机器人检测费用相对较高，但是远低于开罐清洗、检测、恢复的整体费用，若考虑储罐停运造成的损失以及温室气体排放、废物处理等产生的费用，机器人检测技术的经济效益更加明显；在安全性方面，机器人检测的防爆设计较为严格，对于油品闪电高于38℃的机器人设备，制造商仅依据美国国家电气规范的安全工程标准制造，如油品闪电低于38℃，机器人设备必须由美国国家认可实验室或应用机器人的国家制定认证机构重新认定，因此其安全设计与操作经过实践检验，能够满足现场应用需求；在检测条件方面，依据机器人检测产品说明，其检测条件对罐顶人孔直径大小、储罐底部淤泥厚度、固定顶罐的液位以及罐顶支持力都作出了明确说明，经分析得出，国内的储罐在上述的要求中都可以满足机器人在线检测所需的条件；在储罐结构的影响方面，拱顶、内浮顶成品油储罐内部附件少，结构简单，非常适合机器人技术的应用，对于存储原油的外浮顶罐来说，其内部附件较多，且结构较为复杂，通常的内置附件有牺牲阳极、加热器及排水系统，其中，加热盘管会造成机器人技术无法应用，牺牲杨集合排水系统会减少机器人自由通行的区域面积，给检测带来困难，但不会造成技术无法实施，研究表明，实际检测时只要在局部区域采集一定量的数据，通过极值分析的数据外延手段，即可实现可靠的评价，一般扫描罐底总面积的2%以上即可；可靠性方面，美国ExxonMobil公司在1994-2000年对8座储罐的机器人在线检测和常规开罐离线检测进行对比，结果显示机器人检测与离线测试结果一致，在一定程度上，机器人检测更精细、准确，事实上，储罐底板机器人检测技术已通过国外多家知名石化公司的验证并得到应用，1998年正式被API 653《储油罐、修理、改造和重建》认可。

通过上述对比分析，机器人技术不仅检测效率高、成本低、检测结果可靠，而且大幅度降低了劳动强度，减少了环境污染。随着机器人技术的发展以及储罐机构的改进，其应用范围将进一步扩大，机器人作为一种高度自动化的工具，必将在储罐检测过程中发挥重要作用。

高山卜 摘编自《油气储运》2016年10月

《储油罐底板机器人在线检测技术的适应性》原作者康叶伟等