Мобильные роботы для инспекции и ремонта подземных трубопроводов

Проблема эксплуатации и ремонта трубопроводов актуальна для нефте- и газопроводов, для водопроводных и канализационных сетей (особенно для крупных городов и мегаполисов как Москва), для каналов водосброса и водозабора из рек. Применение мобильных роботов для телеинспекции и обслуживания магистралей позволяет предупреждать техногенные и экологические аварии и катастрофы (а не подсчитывать многомиллионный ущерб и описывать безвозвратные утраты в природе, чем зачастую заняты экологические службы) и внедрить бестраншейные методы ремонта. Роботизация позволяет также осуществлять реновацию и санацию ветхих магистралей, проводить приемку новых и контроль за состоянием действующих трубопроводов, проводить экологический мониторинг сетей, составлять карты подземных коммуникаций.

Ведущим отечественным разработчиком инспекционных роботов для водопроводных и канализационных сетей является московское НПО "ТАРИС". Выпускаемые предприятием с 1991 года роботы достойно конкурируют с зарубежными системами. При равном уровне качества цена мобильных роботов фирмы "ТАРИС" на 15-20% ниже импортных аналогов, при этом очевидны выгоды в гарантийном и сервисном обслуживании техники на территории России и СНГ. По имеющимся оценкам годовой экономический эффект от применения инспекционных роботов приблизительно в два раза превосходит их стоимость.

Рисунок 5.20. Внешний вид мобильных роботов

Общий вид роботов фирмы "ТАРИС" показан на рис.5.20. Осмотровый робот Р-200 предназначен для телеинспекции трубопроводов диаметром от 150 до 1200 мм. Этот мобильный робот имеет набор сменных колес и цветную поворотную телекамеру. Управляется робот дистанционно оператором с поста управления, размещенного в автомобиле (длина кабеля до 200 м). Пост управления имеет цветной монитор и цифровую систему документирования на базе компьютера в промышленном исполнении. Телекамера оснащена устройством наведения (механизмы качания, ротации и подъема) для осмотра стенок трубы, блоками основного и дополнительного освещения, электромеханический стеклоочиститель, а также имеет дистанционный привод фокусировки. Робот имеет герметичное исполнение, способен работать с погружением в воду, корпус накачивается азотом для предотвращения конденсации влаги внутри него и запотевания стекол телекамеры. Приводы перемещения представляют собой мехатронные модули типа "мотор-колесо" на базе двигателей постоянного тока. Схема телеинспекции показана на рис.5.21,а. Помимо системы технического зрения робот оснащен датчиком пути, датчиком углов крена и дифферента корпуса, датчиками углов ориентации телекамеры. Эти сенсоры необходимы не только для управления движением робота, но и для трассировки залегания трубопровода, дают информацию о профиле трубы и координатах дефекта (свища, трещины) или обнаруженного постороннего предмета

Рисунок 5.21. Схемы роботизированных операций:

а) телеинспекция трубопровода; б) подрезка выступающих элементов; в)локальная заделка дефекта; г) дефект в трубопроводе; д) зачистка с помощью фрезерной головки; е) установка внутреннего бандажа; ж) трубопровод после ремонта.

Телероботы НПО "ТАРИС" позволяют не только обнаружить, но и устранить целый ряд дефектов. Робот РОКОТ-1М комплектуется сменными рабочими органами - фрезерными и бандажными головками для выполнения ремонтных операций внутри трубы. Фрезерная головка предназначена для локальной зачистки поверхностей, сверления, подрезки выступающих элементов (наплывы, грат на сварных птах, штыри), прорезки боковых отводов после санации трубы пластиком. Заделка дефектов выполняется с помощью бандажной головки, которая накладывает кольцевой бандаж шириной 100 мм из ткани со специальной пропиткой. Схемы ремонта дефекта в трубопроводе для ликвидации утечек без раскопки показаны на рис.2, б-ж.

Мобильный робот является характерной мехатронной системой, когда проектно-конструкторские решения по разработке электромеханической, сенсорной и электрической частей необходимо принимать только во взаимосвязи, учитывая уже с начальных этапов главный лимитирующий фактор - диаметр трубопровода.

Перспективы развития мобильной робототехники связаны с интеллектуализацией устройств управления и сенсоров, что позволит повысить качество проводимых операций и автономность их выполнения.