变压器取油机器人的制作方法

1.本发明涉及变压器取油机器人 ，具体涉及特高压变电站，油侵式设备维护。


背景技术：

2.近年来，随着变压器产品安全性要求的不断提高，智能自动油色谱产品也在不断普及，但目前市面上的取油操作普遍需要人工在变压器上取油，在对于出现故障的变压器需进行油色谱异常诊断分析时，若仍进行这种取油方式操作时，会对取油人员造成很大的安全隐患。
3.当变电站主变内部故障发生爆燃并引发火灾，可能直接造成了运维人员的死伤和设备损坏。在以往爆炸事故中，大型充油类设备故障危害程度之大、故障发展之快、火灾持续时间之长、故障隐蔽性之强，远超以往设备运维经验。
4.cn202011462371.3 一种变压器油样采集机器人虽然包括行走机构、取油装置、导航装置、导向机构、通信装置和控制装置；其中，控制装置与导航装置电连接，用以控制所述导航装置指引所述行走机构沿预设路径行进至变压器的取油位置处，实现所述行走机构与所述取油位置之间的粗定位；导向机构与所述控制装置电连接，用以使所述取油装置对准所述变压器的取油位置，实现取油装置精准取油。通过导航装置，指引行走机构以预设路径行走至变压器的取油位置处，实现对行走机构与所述取油位置的粗定位，进一步通过导向机构，使取油装置精细对准变压器的取油位置，通过取油装置的精准取油，代替人工取油，但是其结构复杂，使用不方便。
5.cn202010738586.7 一种变压器运维取油机器人，该取油机器人包括：移动式底盘，用于在作业环境下自主运动；回转台，其设置在所述移动式底盘上且可沿移动式底盘的顶壁所在水平面旋转；机械臂，其可转动地设置在所述回转台上；旋拧机构，其可转动地设置在所述机械臂的输出端，所述旋拧机构用以旋拧变压器的取油阀以打开取油阀；取油机构，其设置在所述旋拧机构且与所述旋拧机构相连通；图像识别模块，用以获取并分析变压器的取油阀的位置；控制模块，其与所述移动式底盘、所述图像识别模块、所述回转台、所述机械臂、所述旋拧机构电连接。其虽然可以代替人工取油提高整体效率且完全自动化和智能化，避免了人工施工的不安全性，但是其操作不方便，设备造价高昂。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种变压器取油机器人。本发明需要解决的技术问题是提出一种使用机器人代替人工进行变压器取油的方案，即设计一种变压器取油机器人，该装置具有远程控制和自动取油的基本功能。力求在应对出现严重故障变压器的色谱取油操作时，可做到确保操作人员的人身安全的前提下，及时完成现场取油，确认变压器的故障原因从而可以及时处理，可有效防止恶性事故的出现，操作简单，故障率低。
7.为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种变压器取油机器人 ，包括取油机器人，具有行走部，用于对接控制部，用于取油、存储油样；控制部，配合取油机器人完成取油；快速接头，用于连接取油机器人与控制部。
8.作为上述技术方案的进一步改进：控制部包括进口通过管路与变压器油液连接的手动控制总阀门，设置在快速接头与手动控制总阀门之间的遥控电磁阀。
9.取油机器人与控制部通信连接；当手动控制总阀门与遥控电磁阀打开后，储油针管通过电动丝杠组件牵拉实现取油。
10.三通阀ii及三通阀i为电磁换向三通阀。
11.取油机器人包括进口与快速接头连接的止回阀；止回阀通过三通阀ii输出两路，一路连接油样储油针管ii，另一路通过三通阀i分别接油样储油针管i及死油储油针管i；死油储油针管i容量大于油样储油针管i及油样储油针管ii的容量。
12.储油针管为玻璃材质 。
13.快速接头两端具有截止阀。
14.控制部电连接有电路部分。
15.电路部分包括mcu模块；mcu模块包括芯片u1；mcu模块输出pwm控制信号，其中脚24接通道pwm-nc2，脚29接通道u-ref，脚31、32、67接pwm的rml、rmr及step5通道；脚26、25分别接u2的rx、tx通道；脚69、68分别接u1的rx、tx通道；脚72分别接swdio通道，脚76分别接swclk通道，脚35、36分别接pwm的door、nc通道；脚37分别接boot1通道，脚89、90分别接sw
±
通道；脚92-96分别接pwm的step1-4通道；脚47、48接u3端；脚51接pwm-on通道；脚53、54接pb14、15通道；脚13接osc-out 通道；脚14接reset键；脚15-17分别对应led端；脚33、34分别接rmena/b端；脚63-65分别接dir的step3-5端；脚8、9接osc32端；脚81-88中每两个脚为一对分别接sw5-2的
±
端；脚55、56分别接入pd8、9；
脚61、62分别接dir的step1、2端；脚39-43分别接电压切换开关sv-sign5-1端；脚44、45分别接rmena1及rmenb1；稳压模块，用于将12v电压变为5v；其包括稳压器u4，其脚2接12v输入电压且通过并联的隔离电容c5、c6接地；在脚2与脚3之间电连接有电阻r6；脚3通过电阻r8接地，脚4通过电容c8接地；脚1与脚8之间有电容c2；脚7接地，脚6输出端分两路，一路通过电容c9接地，另一路通过串联的电容c7及电阻r10接地，脚5一路通过基准电阻炉r9接地，一路通过串联电阻r4、r7接输出5v端；脚8通过滤波整流组件接输出5v端；输出5v端通过隔离电容c4接地；滤波整流组件包括电感l1及电容c3，脚8通过反接二极管d3接地；输出5v端给系统供电；光耦模块，包括排阻r5、光耦器u3，输入信号dir-step接排阻r5的脚1、2；输入信号pwm
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step接排阻r5的脚3、4；排阻r5的脚8、7、6、5分别一一对接光耦器u3脚2、3、6、7；光耦器u3脚16、12外接5v电源；在输出端，脚14、15接通道dir12-step，脚11、10接通道pwm12
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step，以实现对应通道的通断；电压切换信号开关模块，其包括三极管q1，其基极通过电阻 r11接入 sv-sing信号，发射极极地，基极通过并联反接二极管d5及继电器k1的控制线圈接入12v；继电器k1的执行开关为单刀双掷，且输入端接入电路，其一输出端空置，另一输出端输出sv-out端进行电路工作且通过二极管d4接地；步进电机驱动器模块，其包括芯片u2、排组r1-3；对应的通道dir-step1、2通过肖特基二极管d1、d2接入排组r2输入端，排组r2输出端接入光耦器u2的脚2与3、脚6与7；光耦器u2的脚9、11接en-step1，脚10、12分别接sw1
±
端；光耦器u2的脚13、15接en-step2，脚13、14分别接sw2
±
端；en-step2、1分别接排组r1脚3、4；sw2、1分别接排组r3。交换器p2,其脚2与4、脚6与8、脚10与12、脚14与16、脚18与20分别接对应pwm-step及dir-step通道，脚 3、7、11、15、19分别接en-step对应通道，从而实现对执行部件的步进电机的驱动。
16.脚6与8、脚10与12、脚14与16、脚18与20分别接对应pwm-step及dir-step通道，脚 3、7、11、15、19分别接en-step对应通道，从而实现对执行部件的步进电机的驱动。
17.本发明通过控制部进行对管路停起的控制，取油机器人通过履带行走部到达取样位置，通过手动控制总阀门实现物理开关与应急开关，遥控电磁阀实现本发明电路实现自动化控制，其通过快速接头实现快速连接，电磁阀通过步进电机实现角度与速度控制，实现精准控制，止回阀防止倒流，三通阀ii，三通阀i9实现了油样储油针管ii 。
18.本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。
附图说明
19.图1是本发明的控制框图。
20.图2是本发明的外观结构框图。
21.图3是本发明的步进电机电路结构示意图。
22.图4是本发明的光耦电路结构示意图。
23.图5是本发明的供电电路使用结构示意图。
24.图6是本发明的光耦电路示意图。
25.图7是本发明的光耦控制电路结构示意图。
26.图8是本发明的稳压电路结构示意图。
27.图9是本发明的开关电路使用结构示意图。图10是本发明的mcu使用结构示意图。
28.其中： 1、控制部；2、取油机器人；3、手动控制总阀门；4、遥控电磁阀；5、快速接头；6、止回阀；7、三通阀ii；8、油样储油针管ii；9、三通阀i；10、油样储油针管ii；11、死油储油针管。
具体实施方式
[0029] 尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
[0030]
作为一实施例，如图1-10所示，本实施例的变压器取油机器人 ，包括取油机器人2，具有行走部，用于对接控制部1，用于取油、存储油样；控制部1，配合取油机器人2完成取油；快速接头5，用于连接取油机器人2与控制部1。
[0031]
控制部1包括进口通过管路与变压器油液连接的手动控制总阀门3，设置在快速接头5与手动控制总阀门3之间的遥控电磁阀4。
[0032]
取油机器人2与控制部1通信连接；当手动控制总阀门3与遥控电磁阀4打开后，储油针管通过电动丝杠组件牵拉实现取油。
[0033]
三通阀ii7及三通阀i为电磁换向三通阀。
[0034]
取油机器人2包括进口与快速接头5连接的止回阀6；止回阀6通过三通阀ii7输出两路，一路连接油样储油针管ii8，另一路通过三通阀i9分别接油样储油针管i10及死油储油针管i11；死油储油针管i11容量大于油样储油针管i10及油样储油针管ii8的容量。
[0035]
储油针管为玻璃材质 。
[0036]
快速接头5两端具有截止阀。
[0037]
作为一实施例，控制部电连接有电路部分。
[0038]
作为一实施例，如图1-10电路部分包括mcu模块；mcu模块包括芯片u1；mcu模块输出pwm控制信号，其中脚24接通道pwm-nc2，脚29接通道u-ref，脚31、32、67接pwm的rml、rmr及step5通道；脚26、25分别接u2的rx、tx通道；
脚69、68分别接u1的rx、tx通道；脚72分别接swdio通道，脚76分别接swclk通道，脚35、36分别接pwm的door、nc通道；脚37分别接boot1通道，脚89、90分别接sw
±
通道；脚92-96分别接pwm的step1-4通道；脚47、48接u3端；脚51接pwm-on通道；脚53、54接pb14、15通道；脚13接osc-out 通道；脚14接reset键；脚15-17分别对应led端；脚33、34分别接rmena/b端；脚63-65分别接dir的step3-5端；脚8、9接osc32端；脚81-88中每两个脚为一对分别接sw5-2的
±
端；脚55、56分别接入pd8、9；脚61、62分别接dir的step1、2端；脚39-43分别接电压切换开关sv-sign5-1端；脚44、45分别接rmena1及rmenb1；作为一实施例，如图1-10稳压模块，用于将12v电压变为5v；其包括稳压器u4，其脚2接12v输入电压且通过并联的隔离电容c5、c6接地；在脚2与脚3之间电连接有电阻r6；脚3通过电阻r8接地，脚4通过电容c8接地；脚1与脚8之间有电容c2；脚7接地，脚6输出端分两路，一路通过电容c9接地，另一路通过串联的电容c7及电阻r10接地，脚5一路通过基准电阻炉r9接地，一路通过串联电阻r4、r7接输出5v端；脚8通过滤波整流组件接输出5v端；输出5v端通过隔离电容c4接地；滤波整流组件包括电感l1及电容c3，脚8通过反接二极管d3接地；输出5v端给系统供电；光耦模块，包括排阻r5、光耦器u3，输入信号dir-step接排阻r5的脚1、2；输入信号pwm
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step接排阻r5的脚3、4；排阻r5的脚8、7、6、5分别一一对接光耦器u3脚2、3、6、7；光耦器u3脚16、12外接5v电源；在输出端，脚14、15接通道dir12-step，脚11、10接通道pwm12
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step，以实现对应通道的通断；电压切换信号开关模块，其包括三极管q1，其基极通过电阻 r11接入 sv-sing信号，发射极极地，基极通过并联反接二极管d5及继电器k1的控制线圈接入12v；继电器k1的执行开关为单刀双掷，且输入端接入电路，其一输出端空置，另一输出端输出sv-out端进行电路工作且通过二极管d4接地；步进电机驱动器模块，其包括芯片u2、排组r1-3；对应的通道dir-step1、2通过肖特基二极管d1、d2接入排组r2输入端，排组r2输出端接入光耦器u2的脚2与3、脚6与7；
光耦器u2的脚9、11接en-step1，脚10、12分别接sw1
±
端；光耦器u2的脚13、15接en-step2，脚13、14分别接sw2
±
端；en-step2、1分别接排组r1脚3、4；sw2、1分别接排组r3。
[0039]
交换器p2,其脚2与4、脚6与8、脚10与12、脚14与16、脚18与20分别接对应pwm-step及dir-step通道，脚 3、7、11、15、19分别接en-step对应通道，从而实现对执行部件的步进电机的驱动。
[0040]
本发明通过控制部1进行对管路停起的控制，取油机器人2通过履带行走部到达取样位置，通过手动控制总阀门3实现物理开关与应急开关，遥控电磁阀4实现本发明电路实现自动化控制，其通过快速接头5实现快速连接，电磁阀通过步进电机实现角度与速度控制，实现精准控制，止回阀6防止倒流，三通阀ii 7，三通阀i 9实现了油样储油针管ii 8，油样储油针管ii 10，死油储油针管11的自动化控制启动或停止，通过步进电机操控针管，实现精准控制，本发明电路采用mcu控制，具有稳压功能，信号稳定，光耦实现信号通断，三极管实现低压控制高压，安全可靠，线路布置合理。
[0041]
作为一实施例，变压器取油机器人，包括以下部分：a、变压器取油机器人主体：可以自主行走、对接控制箱，执行主要取油动作、存储油样和废油。
[0042]
b、配套的油路接口控制箱：对变压器引出油管及管路配件、电气控制部件起保护保用，配合变压器取油机器人完成取油；c、油路对接部分：可以在xyz三个方向进行主动微调，以及y轴同心度的小范围被动微调，使机器人a和控制箱b可以完成油路的密封对接。
[0043]
d、电气控制部分：变压器取油机器人的大脑，控制a、b、c三部分协同工作，完成变压器取油工作。
[0044]
作为优选，a部分中，变压器取油机器人采用了履带式行走结构，稳定可靠，抓地力强，越障能力强。
[0045]
作为优选，a部分中，变压器取油机器人使用2.4g无线通信技术完成与配套的油路接口控制箱的信号传输，通信链路稳定可靠，建立了变压器取油机器人和配套的油路接口控制箱之间的闭环控制通道。
[0046]
作为优选，a部分中，取油动作通过电磁阀和装载在电动丝杠滑轨上的玻璃针筒来完成。实现整个取油过程的业务逻辑，排出管路中的废油、涮洗针筒、抽取并存储油样。
[0047]
作为优选，a部分中，电磁阀控制取油管路的选通，并对管路起密封作用，防止空气进入油路对油样成份造成影响。
[0048]
作为优选，a部分中，玻璃针筒相比于其它容量，具有耐油、抽拉顺滑、密封性好等特点，可以完成对油样的抽取和存储。
[0049]
作为优选，a部分中，装载在电动丝杠滑轨上的玻璃针筒可以执行抽油和放油动作，完成对玻璃针筒的涮洗、将涮洗针筒的废油排入到废油桶内、用于送检的油样的抽取和存储。
[0050]
作为优选，a部分中，采用塑料壶来存储管路中的废油和涮洗针筒的废油，具有容量大、本体重量轻、可观测内部油量的特点。
[0051]
作为优选，b部分中，控制箱采用不锈钢材质，防水防尘耐腐蚀，对内部器件具有很好的保护作用。
[0052]
作为优选，b部分中，控制箱门有开口，在正常情况下封闭，保证箱体密封性能，在需要取油的时候，由电动机构控制开口打开，使机器人和箱体内部的管路能够完成对接。
[0053]
作为优选，b部分中，管路接口可以沿z轴移动，减少了机器人端接口部分的复杂度，减轻了机器人的重量，降低了机器人的能耗。
[0054]
作为优选，c部分中，管路对接使用液压油管专用快速接头，接口两边具有常闭阀门，保证管路的密封性能，在接头插入时，两边阀门打开，使管路接通。
[0055]
作为一实施例，如图1-8，取油机器人整个取油过程的步骤与方案如下，分为8个步骤，其中后续将其中一个针管替换为废油取样容器约为1l，每个针管取油约为100ml，机器人与取油口采用c型接口，该接口门密封性强，接入时管路接通，机器人驶离瞬间，c型接口采用瞬时密闭的机械结构，有效保证油路密闭性。为方便使用注射器取油时的定量需求，配套有注射器预定位工位的固定盘,其具有可手动调节取油上限量程和预定位功能。并需要根据机器人机械臂的抓紧要求设定进行抓持组件，油样定量采用高精度定量油缸，该定量缸采用密封材料和内壁涂层，可保证不对变压器油产生油气污染，箱体主要由箱顶和主机箱体两部分组成，在箱顶内侧面加装隔热材料；主机箱采用前、后双开门结构，箱门和箱体均采用双层结构，并在内侧加装隔热材料。
[0056]
本发明充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不再一一列举。
[0057]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。