煤层气热采专用加热管道机器人制造技术

煤层气热采专用加热管道机器人，包括地面卷线车、发电机、地面控制中心和若干组中空式管道机器人组，地面卷线车上设置有智能电缆绞盘，智能电缆绞盘上缠绕有耐高温抗拉电缆，智能电缆绞盘的出线端设置有第一拉力传感器，若干组中空式管道机器人组并排间隔设置，相邻的两组中空式管道机器人组通过电磁对接装置连接；综上所述，本发明专利技术自动化程度高、便于操作、煤粉清除效果好、提高了煤层气开采效率。

Special heating pipeline robot for coalbed methane thermal recovery

【技术实现步骤摘要】
煤层气热采专用加热管道机器人
本专利技术属于煤层气开采
，具体涉及煤层气热采专用加热管道机器人。
技术介绍
煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。由于我国煤层渗透率普遍较低，瓦斯抽采方式和效果受到极大局限。因此，如何提高煤层渗透率，进而达到强化瓦斯抽采的目的是煤炭行业面临的一个重要问题。国内外专家提出了一些改善煤层渗透率的方法和技术，主要有：水力压裂法、水力割缝法等水力化措施，多元气体驱替方法以及深孔预裂爆破、交叉布孔法等。这些方法对强化煤层瓦斯抽采均起到了一定的作用，但其应用效果却受地质因素、现场因素等条件的限制。煤层注热强化抽采瓦斯的思路源于石油开采中的热力驱油方法，其增产机理：通过向煤层注入过热水蒸气，使煤体温度升高，促进瓦斯解吸并使煤层渗透率得到提高，从而实现瓦斯强化抽采。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的不足之处，提供一种提高煤层气开采效率的专用于煤层气热采时加热的煤层气热采专用加热管道机器人。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：煤层气热采专用加热管道机器人，包括地面卷线车、发电机、地面控制中心和若干组中空式管道机器人组，地面卷线车上设置有智能电缆绞盘，智能电缆绞盘上缠绕有耐高温抗拉电缆，智能电缆绞盘的出线端设置有第一拉力传感器，若干组中空式管道机器人组并排间隔设置，相邻的两组中空式管道机器人组通过电磁对接装置连接；耐高温抗拉电缆的一端与发电机相连接，耐高温抗拉电缆的另一端与最后方的中空式管道机器人组相连接；智能电缆绞盘、第一拉力传感器、发电机以及所有的中空式管道机器人组分别通过控制线路与地面控制中心连接。中空式管道机器人组包括管道机器人A、管道机器人B和子动力装置，管道机器人A和管道机器人B通过两根复合式螺旋电阻丝连接，两根复合式螺旋电阻丝穿过所述的子动力装置，子动力装置可拆卸连接在管道机器人B的后部。管道机器人A包括管道机器装置和两组电阻丝卷线装置；管道机器装置包括控制单元和圆筒形的外壳，外壳的两端分别通过封堵板封堵，每块封堵板上均开设有圆孔，外壳内固定有圆筒管道，圆筒管道的两端分别固定在两块封堵板的圆孔处；外壳的两端部外周均设有耐高温橡胶气囊组，耐高温橡胶气囊组由若干个耐高温橡胶气囊组成，且若干个耐高温橡胶气囊沿外壳圆周方向呈环形阵列布置，每个耐高温橡胶气囊内部设有独立的安装腔，安装腔内设置有气囊充气机构，耐高温橡胶气囊上设置有自动排气阀；外壳外周设置有若干组行走机构和若干个组固定锚杆件，若干组行走机构沿外壳圆周方向并排间隔设置，若干个组固定锚杆件沿外壳圆周方向并排间隔设置，且每组固定锚杆件位于两组相邻的行走机构之间；位于前侧的封堵板上安装有温度传感器，外壳内壁上安装有定位传感器，圆筒管道中部安装有电动阀；控制单元分别与定位传感器、温度传感器、自动排气阀、电动阀、气囊充气机构、行走机构、固定锚杆件和地面控制中心数据连接；管道机器装置的外壳内壁与圆筒管道外壁之间形成收纳腔，两组电阻丝卷线装置对称位于收纳腔内；管道机器人B与管道机器装置结构相同。气囊充气机构包括点火器、点火剂和叠氮化钠，安装腔上设置有与耐高温橡胶气囊内腔连通的充气孔；点火器与控制单元数据连接。行走机构包括驱动装置和履带轮，履带轮由履带和若干个支撑轮组成，履带位于若干个支撑轮外侧且处于张紧状态，每个支撑轮的轮轴两端分别通过伸缩连接件连接在外壳上，伸缩连接件包括上连杆和下连杆，下连杆的下端铰接在外壳侧壁上，上连杆的上端铰接在支撑轮的轮轴端部，上连杆的下端和下连杆的上端相铰接，下连杆的中部和上连杆中部之间铰接有第一电动伸缩杆；驱动装置与其中一个支撑轮传动连接，控制单元与驱动装置和所有的第一电动伸缩杆数据连接。固定锚杆件包括固定锚杆和安装架，固定锚杆为电动缸结构，固定锚杆的下端铰接在安装架上，固定锚杆的下部与安装架之间铰接有第二电动伸缩杆；控制单元与固定锚杆和第二电动伸缩杆数据连接。电阻丝卷线装置包括调直器、缠绕引导盘、驱动电机和电阻丝卷线筒，电阻丝卷线筒转动连接在收纳腔内，调直器和缠绕引导盘均安装在收纳腔内且位于电阻丝卷线筒前端，收纳腔内还设置有第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机与调直器的其中一个轮传动连接，第二伺服电机与缠绕引导盘传动连接，驱动电机与电阻丝卷线筒传动连接；位于前侧的封堵板上开设有电阻穿口，所述的复合式螺旋电阻丝缠绕在电阻丝卷线筒上，复合式螺旋电阻丝的活动端依次通过缠绕引导盘和调直器后经电阻穿口向前穿出；复合式螺旋电阻丝的活动端经电阻穿口穿出后连接在管道机器人B的后部；第一伺服电机、第二伺服电机和驱动电机均与控制单元数据连接。子动力装置包括安装盒，安装盒通过电磁铁与管道机器人B后部可拆卸连接；安装盒的上部和下部对称安装有第三电动伸缩杆，第三电动伸缩杆的推杆部向外穿出安装盒盒壁，第三电动伸缩杆的推杆部套装有耐高温橡胶套；安装盒内设置有两组螺旋推进件，螺旋推进件包括第三伺服电机和螺套，螺套的中心线沿前后方向设置，螺套的两端分别通过轴承转动连接在安装盒上，螺套外壁安装有从齿轮，第三伺服电机的主轴上安装有主齿轮，主齿轮与从齿轮相啮合，所述的复合式螺旋电阻丝外部为螺纹结构，复合式螺旋电阻丝穿设在螺套内且与螺套螺纹配合；第三电动伸缩杆和第三伺服电机均与地面控制中心数据连接；复合式螺旋电阻丝由电阻丝和抗拉线相互缠绕组成，复合式螺旋电阻丝的外壁设有金属陶瓷涂层。电阻穿口处固定有清刷套，位于前侧的封堵板上固定有位于清刷套下方的水垢收纳仓。相邻的两组中空式管道机器人组通过三组电磁对接装置连接，每组电磁对接装置包括弹性连接器、对接凹槽、锁紧电机和机械锁轴，弹性连接器的后端固定在管道机器人B前侧的封堵板上，弹性连接器的前端安装有对接头，弹性连接器的前端部设置有与对接头相连接的电磁线圈A；对接凹槽安装在管道机器人A的收纳腔的前端，对接凹槽的后端安装有电磁线圈B，机械锁轴安装在对接凹槽前端，锁紧电机安装在收纳腔前端，锁紧电机与机械锁轴相连；弹性连接器插设在对接凹槽内；锁紧电机和电磁线圈B与管道机器人A内的控制单元数据连接，电磁线圈A与管道机器人B内的控制单元数据连接。采用上述技术方案，本专利技术具有以下有益效果：（1）中空式管道机器人组由管道机器人A和管道机器人B组成，其中管道机器人B为驱动装置，管道机器人B为储存电阻丝装置，管道机器人A和管道机器人B均为中空管道式设计，煤层压裂水流可直接从中穿过，不影响煤层气的正常开采工作；。（2）该管道机器人采用前部的驱动装置和后部的储存装置两段式设计，中间通过柔性的中心过水软管和煤粉输送软管相连，便于在管道中灵活转弯，防止单体过长卡在管道的转弯处。（3）中空式管道机器人组可以经固定锚杆件固定在煤层气热采通道内，然后由耐高温橡胶气囊充气后膨胀并支撑于煤层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.煤层气热采专用加热管道机器人，其特征在于：包括地面卷线车、发电机、地面控制中心和若干组中空式管道机器人组，地面卷线车上设置有智能电缆绞盘，智能电缆绞盘上缠绕有耐高温抗拉电缆，智能电缆绞盘的出线端设置有第一拉力传感器，若干组中空式管道机器人组并排间隔设置，相邻的两组中空式管道机器人组通过电磁对接装置连接；耐高温抗拉电缆的一端与发电机相连接，耐高温抗拉电缆的另一端与最后方的中空式管道机器人组相连接；/n智能电缆绞盘、第一拉力传感器、发电机以及所有的中空式管道机器人组分别通过控制线路与地面控制中心连接。/n

【技术特征摘要】
1.煤层气热采专用加热管道机器人，其特征在于：包括地面卷线车、发电机、地面控制中心和若干组中空式管道机器人组，地面卷线车上设置有智能电缆绞盘，智能电缆绞盘上缠绕有耐高温抗拉电缆，智能电缆绞盘的出线端设置有第一拉力传感器，若干组中空式管道机器人组并排间隔设置，相邻的两组中空式管道机器人组通过电磁对接装置连接；耐高温抗拉电缆的一端与发电机相连接，耐高温抗拉电缆的另一端与最后方的中空式管道机器人组相连接；
智能电缆绞盘、第一拉力传感器、发电机以及所有的中空式管道机器人组分别通过控制线路与地面控制中心连接。


2.根据权利要求1所述的煤层气热采专用加热管道机器人，其特征在于：中空式管道机器人组包括管道机器人A、管道机器人B和子动力装置，管道机器人A和管道机器人B通过两根复合式螺旋电阻丝连接，两根复合式螺旋电阻丝穿过所述的子动力装置，子动力装置可拆卸连接在管道机器人B的后部。


3.根据权利要求2所述的煤层气热采专用加热管道机器人，其特征在于：管道机器人A包括管道机器装置和两组电阻丝卷线装置；
管道机器装置包括控制单元和圆筒形的外壳，外壳的两端分别通过封堵板封堵，每块封堵板上均开设有圆孔，外壳内固定有圆筒管道，圆筒管道的两端分别固定在两块封堵板的圆孔处；外壳的两端部外周均设有耐高温橡胶气囊组，耐高温橡胶气囊组由若干个耐高温橡胶气囊组成，且若干个耐高温橡胶气囊沿外壳圆周方向呈环形阵列布置，每个耐高温橡胶气囊内部设有独立的安装腔，安装腔内设置有气囊充气机构，耐高温橡胶气囊上设置有自动排气阀；外壳外周设置有若干组行走机构和若干个组固定锚杆件，若干组行走机构沿外壳圆周方向并排间隔设置，若干个组固定锚杆件沿外壳圆周方向并排间隔设置，且每组固定锚杆件位于两组相邻的行走机构之间；位于前侧的封堵板上安装有温度传感器，外壳内壁上安装有定位传感器，圆筒管道中部安装有电动阀；控制单元分别与定位传感器、温度传感器、自动排气阀、电动阀、气囊充气机构、行走机构、固定锚杆件和地面控制中心数据连接；
管道机器装置的外壳内壁与圆筒管道外壁之间形成收纳腔，两组电阻丝卷线装置对称位于收纳腔内；
管道机器人B与管道机器装置结构相同。


4.根据权利要求3所述的煤层气热采专用加热管道机器人，其特征在于：气囊充气机构包括点火器、点火剂和叠氮化钠，安装腔上设置有与耐高温橡胶气囊内腔连通的充气孔；点火器与控制单元数据连接。


5.根据权利要求3所述的煤层气热采专用加热管道机器人，其特征在于：行走机构包括驱动装置和履带轮，履带轮由履带和若干个支撑轮组成，履带位于若干个支撑轮外侧且处于张紧状态，每个支撑轮的轮轴两端分别通过伸缩连接件连接在外壳上，伸缩连接件包括上连杆和下连杆，下连杆的下端铰接在外壳侧壁上，上连杆的上端铰接在支撑轮的轮轴端部，上连杆的下端和下连杆的上端相铰接，下连杆的中部和上连杆中部之间铰接有第一电动伸缩杆；
驱动装置与其中一个支撑轮传...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫涛滔，孟艳军，刘彦飞，郑帅，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14