Разработка элементов системы управления внутритрубного робота

Анализ причин аварий в тепловых сетях показывает, что из всей совокупности факторов, ведущих к нарушению герметичности линейной части этих сооружений, главную роль играют дефекты различного происхождения, ведущие к потере теплоносителя и снижению надежности теплоснабжения потребителей. Образование дефектов возможно на всех этапах жизненного цикла трубопровода: при производстве труб, при проведении строительно-монтажных работ, в процессе эксплуатации. Для обеспечения безопасной эксплуатации трубопроводов необходимо реализовывать комплекс мер по совершенствованию технического обслуживания и ремонта трубопроводов, основанных на проведении систематического контроля трубопроводной системы неразрушающими методами. До середины 90-х годов XX столетия главным методом оценки состояния трубопровода были предпусковые гидравлические испытания повышенным давлением. Однако такие испытания были не в состоянии выявить все дефекты, возникающие при эксплуатации трубопроводов.

---

Собираетесь заказать дипломную работу в Ростове ? Work5 поможет вам в этом.

---

Параметры отдельных дефектов оказывались не столь значительными, чтобы явиться причиной разрушений в процессе гидроиспытаний, но достаточными для того, чтобы эти дефекты развивались под действием эксплуатационных факторов и служили причиной аварийных ситуаций в пределах нормативного срока службы трубопровода. Концепция энергетической политики России в новых экономических условиях предполагает развитие и внедрение новых методов диагностики. Эффективная и безопасная эксплуатация магистральных газопроводов — важнейшая задача для газотранспортного предприятия. Для надежности поставок газа чрезвычайно необходимо поддерживать требуемые характеристики трубы. Значительная протяженность и малодоступность газовых магистралей не позволяют полноценно использовать различные методы неразрушающего контроля. Оценку реального состояния газопровода как раз и дает внутритрубная диагностика, обеспечивающая доступ и к внутренней, и к наружной поверхности трубы и предоставляющая возможность своевременно выявлять дефекты газовой магистрали. Особенно для трубопроводов с высокой температурой и давлением внутренние дефекты могут быть основными причинами истончения стенки трубопровода, что может привести к потере тепла, что снижает энергоэффективность производственной линии. В конце концов, такие внутренние дефекты могут привести к поломка всего трубопровода. Актуальность данной работы заключается в востребованности робототехнических систем для диагностики дефектов и загрязнений внутри труб, куда не может попасть человек. Целью данной работы является разработка элементов системы управления внутритрубного робота. Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи: - определить области применения промышленных роботов; - разобраться в применении внутритрубных роботов в промышленности для диагностики; - произвести анализ задач, для решение которых необходимо применение внутритрубных роботов; - обозначить требования для систем роботизации; - произвести разработку элементов конструкции и расчет приводов внутритрубного робота; - произвести энергетический расчет; - разобрать синтез системы управления приводами; - произвести подбор аппаратных элементов; - рассмотреть способы разработка системы управления верхнего уровня и интерфейса оператора применительно к внутритрубным роботам. Объект: система управления внутритрубным роботом. Предмет: управление в технических системах. Работа состоит из четырех глав. В первой главе описаны области применения промышленных роботов. Во второй главе поставлена задача роботизации внутритрубной диагностики для предприятий нефтегазовой промышленности. В третьей главе производилась разработка элементов конструкции и расчет приводов внутритрубного робота. В четвертой главе описана разработка системы управления верхнего уровня и интерфейса оператора. Методы дипломного исследования: - теоретический, в котором выполнялся сбор и анализ теоретической информации; - статистический, с помощью которого производилось обобщение по теоретическим и практическим знаниям - аналитический, в котором производился анализ полученных и рассчитанных данных.

В ходе выполнения была достигнута поставленная цель и реализованы все поставленные задачи. В первой главе были представлены основные области применения промышленных роботов, показана значимость развития робототехнического направления в разных областях промышленности. Также дана общая информация по внутритрубной диагностики, даны ссылки на применение такого вида диагностики современными Российскими компаниями, что дает понимание высокой актуальности данной работы в целом. Во второй главе произведен анализ задач, для решение которых необходимо применение внутритрубных роботов, разобраны основные проблемы и трудности, с которыми сталкивается нефтегазовая промышленность в области контроля трубопроводов. Также подробно представлены требования к робототехническим системам как с точки зрения безопасности, так и с точки зрения функциональности. В третьей главе была произведена разработка элементов конструкции и расчет приводов внутритрубного робота. Также дополнительно произведен энергетический расчет и синтез системы управления приводами. После выполнения всех необходимых расчетов было подобрано оптимальное аппаратное обеспечение. В четвертой главе даны общие понятия о разработке системы управления верхнего уровня, даны теоретические сведения, приведены примеры, а также дан материал относительно разрабатываемого в дипломе робота. Приведен список известных в современном мире программ для разработки пользовательского интерфейса управления роботом и предложен макет окна для управления внутритрубным роботом.

1. Ворончихин С.Ю. Внутритрубный контроль технологических трубопроводов компрессорных станций ОАО «Газпром» с применением роботизированных сканеров // Сайт ЗАО «ИнтроСкан Технолоджи», 2019 – Режим доступа http://introscan.ru/technology.html (дата обращения: 29.05.2022). 2. Детали машин. Проектирование : справочное учебно-методическое пособие / Л. В. Курмаз, А. Т. Скойбеда. – 2-е изд., испр. – Москва: Высшая школа, 2015 – 309 с. : ил. 3. Егоров, О. Д. Конструирование механизмов роботов: учебник / О. Д. Егоров. – Москва : Абрис, 2016 – 444 с. : ил. 4. Иванов, М. Н. Детали машин : учебник для машиностроительных специальностей вузов / М. Н. Иванов, В. А. Финогенов. – 12-е изд., испр. –Москва: Высшая школа, 2008 – 408 с. : ил. 5. Лустенков, М. Е. Практикум по основам проектирования и деталям машин: учебное пособие / М. Е. Лустенков. – Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2015 – 203 с. : ил. 6. Сидорочев М.Е. Формирование долгосрочных планов комплексного ремонта технологических трубопроводов компрессорных станций ОАО «Газпром» в условиях неполноты данных об их техническом состоянии / М.Е. Сидорочев, О.В. Бурутин, И.В. Ряховских и др. // Вести газовой науки: Управление техническим состоянием и целостностью газопроводов. – М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2014. – № 1 (17). – С. 16. 7. Кравчик А.Э. и др. Выбор и применение асинхронных двигателей. М.: Энергия, 1982. – 340 с 8. Асинхронные двигатели общего назначения. Под ред. Петрова В.М. и Кравчика А.Э. М.: Энергия, 1980. – 200 с. 9. Михеев И. И., Ярмоленко Е. Н., Трилисский В. О., Липов А. В. Альбом примеров конструкций узлов металлорежущих станков. Методические указания. Пенза, Изд-во ПГУ 2001. – 100 с. 10. Михеев И.И. Приводы главного движения и шпиндельные узлы металлорежущих станков. Учебное пособие. – Пенза: Изд-во Пен.гос.ун-та, 1997. – 167 с 11. O. Nnaji, Bartholomew (1993). Theory of Automatic Robot Assembly and Programming (1993 ed.) // Springer. p. 5. ISBN 978-0412393105 - 2015. 12. Егоров, О. Д. Конструирование механизмов роботов [Текст] : учебник/ О. Д. Егоров. - М.: Абрис, 2012. - 444 с. 13. Юревич, Е. И. Основы робототехники: 3-е издание [Текст]: учеб. пособие для вузов / Е. И. Юревич. - 3-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Изд-во: БХВ-Петербург, 2017. 14. "The future of robot off-line programming". CoRo Blog // 2015-10-25. Retrieved 2017-01-03. 15. Sami Salama Hussen. Design and Development of an Inspection Robot for Oil and Gas Applications // Article in International Journal of Engineering & Technology - 2018