本發(fā)明涉及清理設備技術領域，具體涉及一種火管廢熱鍋爐在線自動清灰裝置，廣泛應用于石化和化工等行業(yè)。

背景技術：

在石化和化工行業(yè)，廢熱鍋爐是一種主要的熱量回收或換熱設備，廢熱鍋爐分為火管廢熱鍋爐和水管廢熱鍋爐，火管廢熱鍋爐采用高溫氣體在爐管內流動，沸水從汽包經下降管流入鍋爐底部，在管壁受熱變?yōu)槠旌衔?，由上升管返回汽包的方式；水管廢熱鍋爐采用沸水流過管內，高溫氣體流經管外的方式。

廢熱鍋爐的主要特點是：①高溫高壓，部分廢熱煙氣溫度達1000℃，壓力約為4.0mpa；②急冷，在某些工藝過程中為減少副反應，須盡快地將氣體降溫，因而廢熱鍋爐應具有高的傳熱速率；③需要嚴格控制氣體出口溫度；④粉塵含量高，須在結構上充分考慮粉塵堵塞和沖刷磨蝕；⑤低的壓力降，氣體的壓力降必須控制在工藝條件許可的范圍內；⑥密封；有些高溫氣體是易燃、易爆或有毒的，廢熱鍋爐需要很高的密封性能。

廢熱鍋爐積灰將大大降低管束換熱效率，容易導致爐管超溫爆管，同時有些灰渣含腐蝕性成分，將加速管壁的腐蝕，降低設備使用壽命。所以，對煙氣內粉塵含量高，灰粘性強的鍋爐必須考慮進行清灰。廢熱鍋爐的清灰方式目前主要有：蒸汽吹灰、聲波吹灰、激波吹灰和機械振動清灰。針對不同的灰渣特性、結構形式，上述各種清灰方式都有適用范圍和優(yōu)缺點，且多用于管外清灰，即用于水管鍋爐。

火管廢熱鍋爐煙氣在管束內流動，管束眾多，布置密集，灰垢粘結在管內，傳統(tǒng)清灰裝置幾乎無法起作用。目前，根據不同情況對該類鍋爐的管內清灰采用不同方式，如果鍋爐負壓運行，可人工使用清灰槍進行在線清灰，由于人工無法觀察到槍桿進入鍋爐管內的狀況，無法保證每根管子都被清理過，可能存在部分管子長時間未被清理，而部分管子被重復清理的問題，廢熱鍋爐附近工作條件惡劣，環(huán)境溫度高，部分氣體長時間吸入對人體有害，并且人工清灰時一旦爆管，管外高溫高壓蒸汽會噴入煙道內，并通過煙道上清灰孔射出，極易造成人員傷亡；如果鍋爐為正壓運行，必須采用停爐后用高壓空氣或高壓水進行沖洗的方式進行清灰。一般石化和化工裝置對系統(tǒng)穩(wěn)定連續(xù)運行要求高，頻繁停機將造成巨大的經濟損失，同時，頻繁啟停對設備也會造成一定損傷。

技術實現要素：

針對現有技術不足，本發(fā)明提供了一種火管廢熱鍋爐在線自動清灰裝置，應用于需要管內清灰且負壓運行的火管廢熱鍋爐，通過自動控制的方式，由驅動機構代替人工操作清灰槍進行清灰，相對人工清灰方式，本自動清灰裝置提高了清灰效率，降低了人工勞動強度和人工成本，同時避免了火管廢熱鍋爐泄漏時高溫高壓蒸汽對操作人員的傷害。

為實現發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種火管廢熱鍋爐在線自動清灰裝置，包括升降臺、立柱、控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)，定位系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)和清灰槍，所述立柱與升降臺固定連接，所述控制系統(tǒng)分別與監(jiān)控系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)連接，所述驅動系統(tǒng)與清灰槍連接，驅動系統(tǒng)包括縱臂、橫臂、豎臂，縱臂包括驅動縱臂，橫臂包括后驅動橫臂、前驅動橫臂，豎臂包括后驅動豎臂和前驅動豎臂，控制系統(tǒng)中儲存所有待清灰管孔的空間幾何坐標，自動清灰時會按照預先指定的管孔序號依次進行清灰，當對某一孔進行清灰時，系統(tǒng)自動調取該孔坐標，并給伺服電機發(fā)送指令，控制齒輪和蝸輪轉動來調整橫臂和豎臂的左右上下位置，使槍頭對準管孔完成清灰槍的空間定位，然后旋轉電機工作，同時橫臂前進運動，完成槍桿旋轉前進進給，槍桿進給到指定位置，此時槍頭完全伸出管外，清灰完成，橫臂后退，完成槍桿退槍動作至最初位置。

優(yōu)選為，所述驅動系統(tǒng)包括驅動縱臂、后驅動橫臂、前驅動橫臂、后驅動豎臂和前驅動豎臂，所述驅動縱臂與立柱固定連接，所述后驅動橫臂、前驅動橫臂與驅動縱臂滑動連接，所述后驅動豎臂與后驅動橫臂、前驅動橫臂滑動連接，所述前驅動豎臂與后驅動橫臂、前驅動橫臂滑動連接，通過升降臺，驅動縱臂驅動清灰槍上下運動，后驅動橫臂和前驅動橫臂驅動清灰槍左右運動，后驅動豎臂和前驅動豎臂驅動清灰槍前后運動，布置在后驅動豎臂上的伺服電機驅動清灰槍旋轉運動。

優(yōu)選為，所述驅動系統(tǒng)包括輔助驅動機構，所述輔助驅動機構包括若干伺服電機、滑塊滑軌、齒輪齒條、蝸輪蝸桿，所述輔助驅動機構分別與驅動縱臂、后驅動橫臂、前驅動橫臂、后驅動豎臂、前驅動豎臂連接，伺服電機安裝在橫臂兩端和中間，作為橫臂左右運動和豎臂前后運動的動力，齒條和滑軌安裝在縱臂和橫臂表面，滑軌和滑塊作為運動軌道，蝸輪蝸桿布置在豎臂內部，通過頂端的伺服電機來驅動豎臂運動，在每個運動方向端部布置行程開關，使驅動系統(tǒng)在設定范圍內移動。

兩條縱臂固定在立柱上，縱臂上表面布置滑軌和齒條，橫臂通過與滑軌配合的滑塊支撐在兩條縱臂上，橫臂兩端齒輪和縱臂上齒條配合，通過伺服電機驅動齒輪齒條使橫臂沿縱臂方向運動，豎臂沿橫臂方向的驅動方式與橫臂沿縱臂方式一致，豎臂內布置蝸桿與布置在橫臂上的渦輪配合，通過伺服電機驅動蝸輪蝸桿使豎臂沿橫臂前后運動，通過上述驅動方式實現空間三個方向的水平運動。

優(yōu)選為，還包括自動開蓋機械手，所述自動開蓋機械手安裝在前驅動豎臂上，所述自動開蓋機械手與控制系統(tǒng)連接。

優(yōu)選為，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括攝像頭，所述攝像頭安裝在前驅動豎臂上。

優(yōu)選為，所述控制系統(tǒng)包括光柵保護系統(tǒng)，所述光柵保護系統(tǒng)安裝在立柱四周，一旦人員進入該區(qū)域，整個機構運動立即停止，保護人身安全。

優(yōu)選為，所述控制系統(tǒng)包括若干個行程開關，所述行程開關安裝在驅動系統(tǒng)上。

優(yōu)選為，所述控制系統(tǒng)包括控制柜，所述控制柜安裝在升降臺上。

優(yōu)選為，所述清灰槍包含槍頭、槍桿和槍尾，槍桿為中空鋼管，兩端與槍頭、槍尾焊接，槍頭呈梭形，梭形前端帶棱，且有通風孔，槍頭直徑比槍桿大，比待清灰管孔內徑小。

優(yōu)選為，還包括旋轉進給機構，所述槍尾采用萬向節(jié)與旋轉進給機構連接，槍尾上設有通風孔，通風孔通過柔性管與旋轉進給機構上的通風孔相連。

工作原理：

在正常全自動運行時，根據存儲在系統(tǒng)中的密封蓋板和管板孔的空間位置由控制柜發(fā)出指令，驅動縱臂、后驅動橫臂和前驅動橫臂、后驅動豎臂和前驅動豎臂調整上下、左右和前后位置，使清灰槍到達指定位置，自動開蓋機械手伸出夾住對應密封蓋板，旋轉打開密封蓋板后機械手退回原位，然后就位后的清灰槍旋轉前進，依次穿過密封蓋板孔和后管板，進入換熱管內，繼續(xù)進槍直到伸出前管板管口。一個管孔清灰完畢后，清灰槍退回到原位，自動開蓋機械手將密封蓋板對位擰緊，系統(tǒng)根據下一個需要清灰的孔位自動調整，重復進行上述整套動作。

整個運行過程中，通過攝像頭將整個過程視頻傳送到控制柜面板顯示器中，同時清灰過程中的位置及清灰槍進給電機電流等信息儲存在系統(tǒng)中，可進行統(tǒng)計分析和調看，清灰槍內通入壓縮空氣，用于冷卻清灰槍和吹灰。

當切換到手動模式時，通過控制柜上的操縱桿和按鈕，配合視頻監(jiān)控圖像來進行上述定位和進槍功能。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明由機器代替人工操作，控制精度高，定位準確，并具備在線監(jiān)測和統(tǒng)計分析功能，減小了人工投入，安全性高，即使管子蒸汽泄漏，也不會造成人員和設備損傷；

（2）本發(fā)明實現了全自動控制，定位準確，清灰速度快，效率高，清灰成本低，經濟效益和社會效益明顯，根據自學習記錄孔位坐標或孔位空間幾何位置，通過齒條和導軌精確控制清灰槍前后、左右和上下位置，自動對準管孔，完成自動進給清灰功能，自動回位功能，自動進給循環(huán)對準功能；

（3）本發(fā)明具備在線監(jiān)測功能，能實時觀察內部清灰孔和清灰槍狀態(tài)；

（4）本發(fā)明具備統(tǒng)計分析功能，根據清灰過程統(tǒng)計管孔堵灰程度，調整清灰頻率，系統(tǒng)具備分析統(tǒng)計功能，對每次清灰進行數據統(tǒng)計，通過每個孔的清灰電流和時間分析來了解清灰難易程度和積灰程度，給操作人員提供調整操作的依據；

（5）本發(fā)明不會發(fā)生人工清灰導致的管子漏清灰和重復清灰問題；

（6）本發(fā)明的控制信號具備就地操作和dcs遠程操作兩種模型，并可實時切換；

（7）本發(fā)明系統(tǒng)內保留手動清灰空間，在系統(tǒng)發(fā)生故障時能暫時手動清灰，保證設備安全運行，具有故障提醒和意外緊急停車功能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖；

圖2是圖1中a-a的截面圖；

圖3是清灰槍的結構示意圖；

圖4是圖3中b-b的截面圖；

以上附圖中：1、立柱；2、驅動縱臂；3、后驅動橫臂；4、前驅動橫臂；5、后驅動豎臂；6、前驅動豎臂；7、清灰槍；8、攝像頭；9、自動開蓋機械手；10、控制柜；11、升降臺；12、通風孔；71、槍頭；72、槍桿；73、槍尾。

具體實施方式

下面結合附圖通過具體實施方式對本發(fā)明作進一步的說明。

如圖1-圖4所示，一種火管廢熱鍋爐在線自動清灰裝置，包括升降臺11、立柱1、控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)，定位系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)和清灰槍7，所述立柱1與升降臺11固定連接，所述控制系統(tǒng)分別與監(jiān)控系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)連接，所述驅動系統(tǒng)與清灰槍7連接，驅動系統(tǒng)包括縱臂、橫臂、豎臂，縱臂包括驅動縱臂2，橫臂包括后驅動橫臂3、前驅動橫臂4，豎臂包括后驅動豎臂5和前驅動豎臂6，控制系統(tǒng)中儲存所有待清灰管孔的空間幾何坐標，自動清灰時會按照預先指定的管孔序號依次進行清灰，當對某一孔進行清灰時，系統(tǒng)自動調取該孔坐標，并給伺服電機發(fā)送指令，控制齒輪和蝸輪轉動來調整橫臂和豎臂的左右、上下位置，使槍頭71對準管孔完成清灰槍7的空間定位，然后旋轉電機工作，同時橫臂前進運動，完成槍桿72旋轉前進進給，槍桿72進給到指定位置，此時槍頭71完全伸出管外，清灰完成，橫臂后退，完成清灰槍7退槍動作至最初位置。

此外，所述驅動系統(tǒng)包括驅動縱臂2、后驅動橫臂3、前驅動橫臂4、后驅動豎臂5和前驅動豎臂6，所述驅動縱臂2與立柱1固定連接，所述后驅動橫臂3、前驅動橫臂4與驅動縱臂2滑動連接，所述后驅動豎臂5與后驅動橫臂3、前驅動橫臂4滑動連接，所述前驅動豎臂6與后驅動橫臂3、前驅動橫臂4滑動連接，通過升降臺11，驅動縱臂2驅動清灰槍7上下運動，后驅動橫臂3和前驅動橫臂4驅動清灰槍7左右運動，后驅動豎臂5和前驅動豎臂6驅動清灰槍7前后運動，布置在后驅動豎臂5上的伺服電機驅動清灰槍7旋轉運動。

此外，所述驅動系統(tǒng)包括輔助驅動機構，所述輔助驅動機構包括若干伺服電機、滑塊滑軌、齒輪齒條、蝸輪蝸桿，所述輔助驅動機構分別與驅動縱臂2、后驅動橫臂3、前驅動橫臂4、后驅動豎臂5、前驅動豎臂6連接，伺服電機安裝在橫臂兩端和中間，作為橫臂左右運動和豎臂前后運動的動力，齒條和滑軌安裝在縱臂和橫臂表面，滑軌和滑塊作為運動軌道，蝸輪蝸桿布置在豎臂內部，通過頂端的伺服電機來驅動豎臂運動，在每個運動方向端部布置行程開關，使驅動系統(tǒng)在設定范圍內移動。

兩條縱臂固定在立柱1上，縱臂上表面布置滑軌和齒條，橫臂通過與滑軌配合的滑塊支撐在兩條縱臂上，橫臂兩端齒輪和縱臂上齒條配合，通過伺服電機驅動齒輪齒條使橫臂沿縱臂方向運動，豎臂沿橫臂方向的驅動方式與橫臂沿縱臂方式一致，豎臂內布置蝸桿與布置在橫臂上的渦輪配合，通過伺服電機驅動蝸輪蝸桿使豎臂沿橫臂前后運動，通過上述驅動方式實現空間三個方向的水平運動。

此外，還包括自動開蓋機械手9，所述自動開蓋機械手9安裝在前驅動豎臂6上，所述自動開蓋機械手9與控制系統(tǒng)連接，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括攝像頭8，所述攝像頭8安裝在前驅動豎臂6上，所述控制系統(tǒng)包括光柵保護系統(tǒng)，所述光柵保護系統(tǒng)安裝在立柱1四周，一旦人員進入該區(qū)域，整個機構運動立即停止，保護人身安全，所述控制系統(tǒng)包括若干個行程開關，所述行程開關安裝在驅動系統(tǒng)上，所述控制系統(tǒng)包括控制柜10，所述控制柜10安裝在升降臺11上。

此外，所述清灰槍7包含槍頭71、槍桿72和槍尾73，槍桿72為中空鋼管，兩端與槍頭71、槍尾73焊接，槍頭71呈梭形，梭形前端帶棱，且有通風孔12，槍頭71直徑比槍桿72大，比待清灰管孔內徑小，還包括旋轉進給機構，所述槍尾73采用萬向節(jié)與旋轉進給機構連接，槍尾73上設有通風孔12，通風孔12通過柔性管與旋轉進給機構上的通風孔12相連。

工作原理：

在正常全自動運行時，根據存儲在系統(tǒng)中的密封蓋板和管板孔的空間位置由控制柜10發(fā)出指令，驅動縱臂2、后驅動橫臂3和前驅動橫臂4、后驅動豎臂5和前驅動豎臂6調整上下、左右和前后位置，使清灰槍7到達指定位置，自動開蓋機械手9伸出夾住對應密封蓋板，旋轉打開密封蓋板后機械手退回原位，然后就位后的清灰槍7旋轉前進，依次穿過密封蓋板孔和后管板，進入換熱管內，繼續(xù)進槍直到伸出前管板管口。一個管孔清灰完畢后，清灰槍7退回到原位，自動開蓋機械手7將密封蓋板對位擰緊，系統(tǒng)根據下一個需要清灰的孔位自動調整，重復進行上述整套動作。

整個運行過程中，通過攝像頭8將整個過程視頻傳送到控制柜10面板顯示器中，同時清灰過程中的位置及清灰槍7進給電機電流等信息儲存在系統(tǒng)中，可進行統(tǒng)計分析和調看，清灰槍7內通入壓縮空氣，用于冷卻清灰槍7和吹灰。

當切換到手動模式時，通過控制柜10上的操縱桿和按鈕，配合視頻監(jiān)控圖像來進行上述定位和進槍功能。

以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明的結構特征并不局限于此，本發(fā)明可以用于類似的產品上，任何本領域的技術人員在本發(fā)明的領域內，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專利范圍之中。