内浮顶储油罐清洗机器人防爆数据采集系统研究
发布时间：2020-08-21 23:55
【摘要】：随着我国成品油消费量的持续增长,成品油储备得到了大力发展,储油罐是成品油储备的主要方式,储油罐需要定期清洗。伴随着机器人在储油罐清洗上的大力应用,清洗工作的安全性受到越来越多的关注。油罐内部结构复杂,并且长时间存在着爆炸性气体,油罐内部环境被划分为0区,本质安全型是应用于0区环境的主要防爆电气设备型式。机器人数据采集系统是机器人清洗设备中的一个关键的装置,本质安全防爆设计是重要的技术问题。本文以清洗机器人防爆数据采集系统作为研究对象,具体研究内容如下:1.设计清洗机器人防爆数据采集系统的总体方案。通过总结防爆电气设备型式优缺点,确定防爆电气设备的选型规则以及本质安全电路的评定,搭建数据采集系统的试验平台,对机器人防爆数据采集系统的组成做详细的介绍,完成系统核心部分的硬件选型工作和确定软件编程逻辑。2.研究数据采集系统的本质安全电路设计方法。在完成数据采集系统的软、硬件选型的基础研究后,对于电路设计过程中的电火花放电做简单的研究,通过对电阻电路、电感电路和电容电路的火花放电情况研究得出电路设计的基本规则,进一步完善整个硬件系统的电路设计;根据本质安全系统的评定规则采用Multisim软件对设计的硬件电路进行仿真分析,设计的电路在理论上符合本质安全“ia”级别的防爆要求。3.提出一种适用于储油罐环境的机器人定位方法。通过传感器来完成对机器人与两个人孔的测距,采用一种适合储油罐清洗机器人的几何定位算法,对传感器信息进行滤波处理,消除由于测量噪声带来的误差,得出机器人在油罐中的两个对称位置;利用摄像头对机器人所在区域进行信息采集,完成机器人宏观定位,完成机器人的最终精确定位。并通过MATLAB进行仿真分析与现场试验验证其可行性,实现机器人在油罐中高精度的数据采集任务。4.试验研究。通过仿真分析对防爆性能参数进行验证,现场进行机器人位置检测、机器人定位误差分析的验证试验,证明系统的准确性和合理性。
【学位授予单位】：北京石油化工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242;TP274;TE972
【图文】：
爆电气基础理论防爆原理研究防爆设计，首先需要明确了解爆炸产生的条件，经过前人的大量研爆炸的必须同时具备三种条件：可燃物、空气（氧气浓度）以及点火计防爆电气的过程中，需要针对性的对爆炸三要素的条件进行合理防爆的要求。比如，可以对可燃物浓度过高的区域做好通风工作，度；在爆炸性气体环境中充入惰性气体（如氮气）来控制氧气浓度的控制，可以根据不同的点火源方式进行针对性的控制，避免产生油气环境中爆炸强度与油气浓度和氧气浓度关系的研究，是设计防必不可少的，有学者通过大量试验数据分析，得出了有关燃爆气体线[6]，爆炸曲线如图 1-1 所示。
有关火花试验装置的设计以及如何使用该设备进行安全性能验证试验的知识，对之后防爆技术的发展做出了很大的贡献[19]；经过具体的试验分析，得出了电路中电气元件参数变化是影响电路最小点燃电流的主要原因，除此之外应用环境、防爆级别要求也是确定其最小点燃电流的重要原因[20,21]；也有学者首次对电弧放电的进行了研究，总结其规律，通过了大量的试验验证；对于本安理论的研究，经过将近一个世纪的发展，取得了卓越的效果[22]；在储能元件的本安设计方面，通过大量的试验分析，得出了有关电感、电容电路的本安电路设计方法和储能元件的输出特性[23-25]；在电气设备本安性能的评测方面，通过研究了不同频率的参数下，本安性能的具体变化规律，并详细叙述了有关防爆电路设计中安全栅的使用方法[26-28]。除去对于本安技术研究较早的德国、英国等国家外，匈牙利和日本的学者在前人对火花试验装置研究的基础上，总结归纳认真分析其优缺点，对装置进行了优化，并且应用得到了精度更高的最小点燃曲线[29,30]。国外一些知名的防爆电气公司比如意大利 FEAM 公司、美国 COOPER 公司都有相关的防爆电器产品，如图 1-2 所示。
图1-3火花试验装置结构图Fig.1-3 Structural chart of Spark Testing Device2 本质安全电路国内研究现状于我国在 20 世纪初期同世界发达国家之间还存在着一定的差距，领域的接触相比德国等发达国家较少，真正意义上的开始研究本安 1950 年左右，但是只是对电机等一些简单的电气设备进行防爆设的技术还不成熟，所以针对实际工程的应用并不普及。之后的 30国石化行业的快速发展，对于本安电气的需求也日益增加，促使我快速发展。到 20 世纪末，我国在本安领域已经取得了可观的成果理论、火花试验装置的设计和电路火花放电能量等部分都完成了进现在市面上一些常见的防爆设备主要有控制柜、摄像头等，如图 示。
本文编号：2800004
【学位授予单位】：北京石油化工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242;TP274;TE972
【图文】：
爆电气基础理论防爆原理研究防爆设计，首先需要明确了解爆炸产生的条件，经过前人的大量研爆炸的必须同时具备三种条件：可燃物、空气（氧气浓度）以及点火计防爆电气的过程中，需要针对性的对爆炸三要素的条件进行合理防爆的要求。比如，可以对可燃物浓度过高的区域做好通风工作，度；在爆炸性气体环境中充入惰性气体（如氮气）来控制氧气浓度的控制，可以根据不同的点火源方式进行针对性的控制，避免产生油气环境中爆炸强度与油气浓度和氧气浓度关系的研究，是设计防必不可少的，有学者通过大量试验数据分析，得出了有关燃爆气体线[6]，爆炸曲线如图 1-1 所示。
有关火花试验装置的设计以及如何使用该设备进行安全性能验证试验的知识，对之后防爆技术的发展做出了很大的贡献[19]；经过具体的试验分析，得出了电路中电气元件参数变化是影响电路最小点燃电流的主要原因，除此之外应用环境、防爆级别要求也是确定其最小点燃电流的重要原因[20,21]；也有学者首次对电弧放电的进行了研究，总结其规律，通过了大量的试验验证；对于本安理论的研究，经过将近一个世纪的发展，取得了卓越的效果[22]；在储能元件的本安设计方面，通过大量的试验分析，得出了有关电感、电容电路的本安电路设计方法和储能元件的输出特性[23-25]；在电气设备本安性能的评测方面，通过研究了不同频率的参数下，本安性能的具体变化规律，并详细叙述了有关防爆电路设计中安全栅的使用方法[26-28]。除去对于本安技术研究较早的德国、英国等国家外，匈牙利和日本的学者在前人对火花试验装置研究的基础上，总结归纳认真分析其优缺点，对装置进行了优化，并且应用得到了精度更高的最小点燃曲线[29,30]。国外一些知名的防爆电气公司比如意大利 FEAM 公司、美国 COOPER 公司都有相关的防爆电器产品，如图 1-2 所示。
图1-3火花试验装置结构图Fig.1-3 Structural chart of Spark Testing Device2 本质安全电路国内研究现状于我国在 20 世纪初期同世界发达国家之间还存在着一定的差距，领域的接触相比德国等发达国家较少，真正意义上的开始研究本安 1950 年左右，但是只是对电机等一些简单的电气设备进行防爆设的技术还不成熟，所以针对实际工程的应用并不普及。之后的 30国石化行业的快速发展，对于本安电气的需求也日益增加，促使我快速发展。到 20 世纪末，我国在本安领域已经取得了可观的成果理论、火花试验装置的设计和电路火花放电能量等部分都完成了进现在市面上一些常见的防爆设备主要有控制柜、摄像头等，如图 示。
【参考文献】
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本文编号：2800004
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