清洁机器人水下展奇功

2017-09-20 09:08

浙江大学科学家日前研发出一款水下机器人，专门为石油钻井平台清洗钢管表面附着的海洋生物，并在我国东海平湖油气田海试成功。

据了解，这是国内首次使用专用机器人对石油导管架海洋生物进行清洗作业。

这一新型机器人由浙大机械工程学院流体动力与机电系统国家重点实验室杨灿军教授带领的人机智能及海洋机电装备工程研究团队完成，可在水面以下100米内自动化清洗海洋生物。在首次海试中，这台机器人在水下传回“自拍”视频：牢牢攀附于管壁，喷射充满气泡的水流，堆积的贝壳被一“扫”而空。

此前尽管有水下清洗机器人研发报道，但未见有在石油导管架上实际使用的先例。专门为管架进行海生物清理的机器人是一项挑战。杨灿军介绍，该款机器人采用空化射流、导管自适应、视觉导航控制等技术。机器人带有自适应的永磁吸附模块，能够在不同直径的钢质导管表面实现稳定吸附，还能在不同直径的管道间跨越。其喷水装置也是一项新型设计，使水高速流过空化喷嘴，产生大量空化泡，空化泡随射流喷射到被清洗表面，在狭小区域内溃灭并产生微射流，清除表面附着物。在首次海试中，机器人的清洗速度达到每小时21.7平方米，清洗水压20兆帕，远低于人工清洗所用的70兆帕水压，而清洗效果却相同。

在海平面正负5米的范围内，海上钻井平台的钢管表面由于潮汐而周期性接触空气和海水，海蛎子、藤壶等海洋生物快速繁殖、生长，不仅增加了钻井平台的重量，也使钻井平台受海流的作用面积增大，带来安全隐患。

目前，解决海洋生物堆叠隐患的办法是人工定期清理，由潜水员携带喷砂工具下潜，打磨除去钢管表面的海洋生物和铁锈。中海油拥有海上钻井平台200多座，4年一清洗周期，平均每年有50多座平台需要进行清洗。每个平台清洗一次成本高达100万元到200万元，每年平均耗资近1亿元。改用机器人后，可以显著降低成本。

中海油相关专家评价，这款新型机器人提高了海上作业的简易度和可操作性，能够完全替代潜水员在水下进行海洋生物清洗作业。未来，这款机器人还可推广应用于船舶清洗、桥梁清洗检测等领域；平台上其他高空危险作业，如喷漆、检测等工作，也可交由机器人完成。

近年来，浙大积极集聚海洋工程和科学高端创新力量，推动我国海洋研究相关领域迈向国际先进水平。杨灿军团队还曾研制出国际首个万米深渊保压气密取样器，在我国今年于太平洋开展的深渊试验与科考任务中，在万米深度获得保压气密水样。他们研发的海底观测接驳站，在我国南海105米水深海域与水下航行器对接，完成无线充电和非接触信号传输。