6月底，湖南遭遇今年入汛以來范圍最廣、強度最大的降雨過程。此前，國網(wǎng)湖南省電力有限公司運用自主研發(fā)的水下巡檢作業(yè)機器人“志浦號”完成了柘溪水電廠大壩裂縫檢查及修補作業(yè)，助力大壩安全度汛。
“志浦號”于今年3月研發(fā)成功，可實現(xiàn)誤差在±0.1米范圍內(nèi)的水下聲學(xué)定位，用聲學(xué)、光學(xué)儀器排查水下大壩混凝土及金屬結(jié)構(gòu)的安全隱患，完成水下滲漏點檢測、水下堵漏作業(yè)及水下清理雜物等任務(wù)。
“志浦號”即將下水作業(yè)。 張軍 攝
水電廠不僅可為社會提供清潔能源，還能通過調(diào)節(jié)水位減少流域內(nèi)洪澇和干旱災(zāi)害的影響。國網(wǎng)湖南電力水電分公司所屬的柘溪、鳳灘、東江水電廠分別是湖南資江、沅江、湘江三大流域重要的水利樞紐。
三座水電廠分別始建于20世紀(jì)60至80年代，受限于當(dāng)時的經(jīng)濟條件和技術(shù)水平，總體建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低。如今，水工建筑物日益老化，可能存在裂縫、漏水、淘刷、空蝕等缺陷，影響水電廠安全運行。因此，對水工建筑物的檢查和維護工作尤為重要。
一直以來，水電廠水下巡檢、修復(fù)工作主要靠專業(yè)潛水員完成，成本高、效率低、安全風(fēng)險高、作業(yè)水深有限。為了全方位掌握水電廠設(shè)備、設(shè)施狀態(tài)，2023年，湖南電科院、湖南水電公司申報了國網(wǎng)湖南電力科技項目“水電廠水工建筑物水下巡檢及缺陷檢測關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”，與國內(nèi)機器人領(lǐng)域頭部企業(yè)組建聯(lián)合攻關(guān)團隊，共同研發(fā)水下巡檢作業(yè)機器人，彌補人工潛水作業(yè)時間有限和巡檢覆蓋度不足的缺陷，提高水工建筑物檢查維護工作質(zhì)效。
研發(fā)之初，攻關(guān)團隊圍繞智能水下巡檢開展廣泛調(diào)研，收集具體的作業(yè)需求，確定了水下巡檢作業(yè)機器人整體研發(fā)思路：采用分離式設(shè)計，開發(fā)一款適用于復(fù)雜水下環(huán)境作業(yè)的平臺，再為平臺搭載多種作業(yè)裝備。
將多種作業(yè)裝備集成在水下巡檢作業(yè)平臺上會使機器人重量增加，影響機器人運輸及后期維護成本。因此，攻關(guān)團隊注重輕量化設(shè)計，用橫向支撐板、縱向側(cè)板及雙“人”字形支撐架等組裝成整體架構(gòu)，再在上面配置聲吶、激光尺、超短基線定位系統(tǒng)、電工打磨工具等作業(yè)裝備。
同時，攻關(guān)團隊結(jié)合實際需求，優(yōu)化設(shè)計電子艙、作業(yè)底盤等部件，突破了自抗擾浮游動力系統(tǒng)及遠(yuǎn)程高穩(wěn)態(tài)運動控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)，提高了機器人的抗流性和姿態(tài)自穩(wěn)定性，使其可在3節(jié)(約1.54米/秒)以內(nèi)的流速下可靠作業(yè)。
“志浦號”研發(fā)成功后，于4月17日在東江水電廠上游水庫首航，在10米至100米水深作業(yè)環(huán)境下開展了極限功率潛行、飛濺區(qū)及結(jié)構(gòu)物附近抗擾、基本部件及作業(yè)工具功能測試等7項核心測試項目。測試結(jié)果顯示，“志浦號”各項功能達到設(shè)計要求。
“以東江水電廠為例，以前，人工單次巡檢一般需要8至10個小時，還會受到天氣的影響。而這臺機器人2個小時就可以完成同樣的工作任務(wù)。”湖南水電公司庫壩中心主任陳石橋介紹。他從事水工專業(yè)20多年，熟悉水下巡檢的流程與難度。“潛水員下潛深度最深20多米，更深的地方就很難去了，看不清，還非常危險。而機器人設(shè)計巡檢深度可達水下300米。”
“以前巡檢只靠一雙眼睛、一雙手，加上簡單的作業(yè)設(shè)備和錄像設(shè)備，很多細(xì)微的隱患難以發(fā)現(xiàn)，有些隱患發(fā)現(xiàn)了也難以及時處理。這個機器人簡直是給我們添了‘三頭六臂’。”在“志浦號”首航現(xiàn)場，東江水電廠運維人員感嘆。
現(xiàn)場測試中，“志浦號”巡檢了2號泄洪閘門及其周邊混凝土閘墩，利用搭載的探測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)閘墩附近有裂紋及漏水點，使用攻關(guān)團隊自主設(shè)計的噴墨示蹤查漏、堵漏、機械手臂、建筑物表面清掃等裝置完成了局部堵漏作業(yè)，實現(xiàn)了對水工建筑物細(xì)微隱患的精準(zhǔn)消除。
攻關(guān)團隊介紹，“志浦號”的性能和功能還有很大的優(yōu)化空間，后期可更精準(zhǔn)、更智能、更高效地開展水下巡檢作業(yè)。
基于此項研究成果，攻關(guān)團隊已申請發(fā)明專利16項，獲得發(fā)明專利授權(quán)2項，目前正在研究制訂相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。(陳睿 張軍)
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