Nghiên cứu chế tạo robot phát hiện ăn mòn bồn nổi hình trụ đứng chứa xăng dầu
Tóm tắt
Bài viết giới thiệu kết quả nghiên cứu, thiết kế và chế tạo nguyên mẫu robot phát hiện ăn mòn cho thân bồn nổi hình trụ đứng chứa xăng dầu, dựa trên phương pháp kiểm tra rò rỉ đường sức từ (magnetic flux leakage - MFL). Thiết kế tổng thể, hệ thống động lực, điện, điều khiển và bộ kiểm tra rò rỉ từ đã được tính toán, thiết kế tối ưu bằng phần mềm chuyên dụng, đảm bảo các yêu cầu về an toàn cháy nổ theo quy định của IEC. Sau khi thiết kế, chế tạo, nguyên mẫu robot có trọng lượng 39 kg, vận tốc di chuyển từ 10 - 50 mm/giây.
Nguyên mẫu robot sau khi lắp ráp hoàn chỉnh đã được thử nghiệm tại xưởng trên mô hình tấm thép đứng, mô phỏng điều kiện làm việc thực tế của các bồn chứa xăng dầu. Kết quả thử nghiệm cho thấy robot đáp ứng các chỉ tiêu quan trọng: khả năng bám dính trên bề mặt thẳng đứng; di chuyển ổn định qua đường hàn có chiều cao tối đa 10 mm ở vận tốc tối đa 50 mm/giây; có khả năng phát hiện khuyết tật kích thước nhỏ với độ sâu 2 mm trên tấm thép dày đến 14 mm.
Các tài liệu tham khảo
ATS, “Tank inspection protocol API 653”. [Online]. Available: https://www.atsenvironmental.com/ commercial/aboveground-storage-tanks/api-inspection/ api-653/#:~:text=What is API 653%3F,650 or API 12C standards.
Neptune Robotics, "A world class automated biofouling management and robotic hull cleaning system". [Online]. Available: https://neptune-robotics.com/.
Maverick Inspection, [Online]. Available: https://www.maverickinspection.com/.
Robavatar, "Crawler robot chassis". [Online]. Available: https://www.robavatar.com/products/basic/crawler/.
Maria Inês Silva, Evgenii Malitckii, Telmo G. Santos, and Pedro Vilaça, “Review of conventional and advanced non-destructive testing techniques for detection and characterization of small-scale defects”, Progress in Materials Science, Volume 138, 2023. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2023.101155.
Erlong Li, Yihua Kang, Jian Tang, and Jianbo Wu, “A new micro magnetic bridge probe in magnetic flux leakage for detecting micro-cracks”, Journal of Nondestructive Evaluation, Volume 37, 2018. DOI: 10.1007/ s10921-018-0499-8.
Huaguang Zhang, Lei Wang, Jianfeng Wang, Fengyuan Zuo, Jifeng Wang, and Jinhai Liu, “A pipeline defect inversion method with erratic MFL signals based on cascading abstract features”, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Volume 71, pp. 1 - 11, 2022. DOI: 10.1109/TIM.2022.3152243.
Bin Liu, Zihan Wu, Peng Wang, Luyao He, Lijian Yang, Zheng Lian, and Tong Liu, “Quantization of magnetic flux leakage internal detection signals for composite defects of gas and oil pipelines”, Energy Reports, Volume 9, pp. 5899 - 5914, 2023. DOI: 10.1016/j.egyr.2023.05.025.
Lin Jiang, Huaguang Zhang, Jinhai Liu, Xiangkai Shen, and Lei Wang, “Pipeline irregular defect inversion for magnetic flux leakage detection system based on heterogeneous multiclass feature fusion”, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Volume 72, pp. 1 - 9, 2023. DOI: 10.1109/TIM.2023.3265110.
Bingyi Mao, Yi Lu, Peiliang Wu, Bingzhi Mao, and Pengfei Li, “Signal processing and defect analysis of pipeline inspection applying magnetic flux leakage methods”, Intelligent Service Robotics, Volume 7, Issue 4, pp. 203 - 209, 2014. DOI: 10.1007/s11370-014-0158-6.
Jiatong Ling, Ke Feng, Teng Wang, Min Liao, Chunsheng Yang, and Zheng Liu, “Data modeling techniques for pipeline integrity assessment: A state-of-the-art survey”, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Volume 72, pp. 1 - 17, 2023. DOI: 10.1109/ TIM.2023.3279910.
Jie Yuan, Mengtian Qiao, Chun Hu, Yufei Cheng, Zhen Wang, and Dezhi Zheng, “A classification and quantitative assessment method for internal and external surface defects in pipelines based on ASTC-Net”, Advanced Engineering Informatics, Volume 61, 2024. DOI: 10.1016/j. aei.2024.102492.
Rongbiao Wang, Yongzhi Chen, Haozhi Yu, Zhiyuan Xu, Jian Tang, Bo Feng, YihuKang, and Kai Song, “Defect classification and quantification method based on AC magnetic flux leakage time domain signal characteristics”, NDT E International, Volume 149, 2025. DOI: 10.1016/j.ndteint.2024.103250.
Haotian Wei, Shaohua Dong, Lushuai Xu, Fan Chen, Hang Zhang, and Xingtao Li, “Internal inspection method for crack defects in ferromagnetic pipelines under remanent magnetization”, Measurement, Volume 242, 2025. DOI: 10.1016/j.measurement.2024.115907.
Lin Jiang, Huaguang Zhang, Jinhai Liu, Qi Xiao, Xiangkai Shen, and Hang Xu, “A physics-guided MFL deformed defect recovery method”, IEEE Transactions on Automation Science Engineering, Volume 21, Issue 2, pp. 2113 - 2124, 2024. DOI: 10.1109/TASE.2023.3260281.
Pengpeng Shi, Pengcheng Zhang, Shuai Hao, Wenshuai Wang, and Xiaofan Gou, “Classification and evaluation for nearside/backside defect via magnetic flux leakage: A dual probe design with SVM and PSO intelligence algorithms”, NDT E International, Volume 144, Issue 1, 2024. DOI: 10.1016/j.ndteint.2024.103100.
Lei Wang, Huaguang Zhang, Jinhai Liu, Xiangkai Shen, and Fengyuan Zuo, “Irregular defect size estimation for the magnetic flux leakage detection system via expertise-informed collaborative network”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Volume 71, Issue 10, pp. 13189 - 13200, 2024. DOI: 10.1109/TIE.2024.3357845.
Zeliang Xu and Peisun Ma, “A wall-climbing robot for labelling scale of oil tank’s volume”, Robotica, Volume 20, Issue 2, 2002. DOI: 10.1017/S0263574701003964.
Weimin Shen, J. Gu, and Yanjun Shen, “Permanent magnetic system design for the wall-climbing robot”, IEEE International Conference on Mechatronics and Automation, Niagara Falls, ON, Canada, 29 July - 1 August 2005. DOI: 10.1533/abbi.2006.0024.
Patrick Schoeneich, Frederic Rochat, Olivier Truong-Dat Nguyen, Roland Moser, and Francesco Mondada, “TRIPILLAR: A miniature magnetic caterpillar climbing robot with plane transition ability”, Robotica, Volume 29, Issue 7, pp. 1075 - 1081, 2011. DOI: 10.1017/ S0263574711000257.
Yanheng Liu, HyunGyu Kim, and TaeWonSeo, “AnyClimb: A new wall-climbing robotic platform for various curvatures”, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Volume 21, Issue 4, 2016. DOI: 10.1109/ TMECH.2016.2529664.
Junyu Hu, Xu Han, Yourui Tao, and Shizhe Feng, “A magnetic crawler wall-climbing robot with capacity of high payload on the convex surface”, Robotics and Autonomous Systems, Volume 148, 2022. DOI: 10.1016/j. robot.2021.103907.
Wolfgang Fischer, Fabien Tâche, and Roland Siegwart, “Magnetic wall climbing robot for thin surfaces with specific obstacles”, Springer Tracts in Advanced Robotics, 2008. DOI: 10.1007/978-3-540-75404-6_53.
Mansi S. Chabukswar, Ravikant K. Nanwatkar, and Aparna M. Bagde, “Design and experimental analysis of magnetic climbing robot”, International Journal of Research in Engineering Science and Management, Volume 2, Issue 12, 2019.
Raihan Enjikalayil Abdulkader, Prabakaran Veerajagadheswar, Nay Htet Lin, Selva Kumaran, Suresh Raj Vishaal, and Rajesh Elara Mohan, “Sparrow: A magnetic climbing robot for autonomous thickness measurement in ship hull maintenance”, Journal of Marine Science and Engineering, Volume 8, Issue 6, 2020. DOI: 10.3390/JMSE8060469.
Yue Long, Songling Huang, Lisha Peng, Shen Wang, and Wei Zhao, “A new dual magnetic sensor probe for lift-off compensation in magnetic flux leakage detection”, IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC), Dubrovnik, Croatia, 25 - 28 May 2020. DOI: 10.1109/I2MTC43012.2020.9129204.
Peng-Peng Shi, Shuai Hao, and Tian-Shou Liang, “The defect depth evaluation based on the dual-sensor strategy: Resisting the lift-off disturbance in magnetic flux leakage testing”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Volume 582, 2023. DOI: 10.1016/j.jmmm.2023.171039.
Quoc Minh Lam, Van Tu Duong, Hoang Long Phan, Tan Tien Nguyen, and Huy Hung Nguyen, “Parametric design methodology for yoke-magnetization in magnetic flux leakage detection systems”, Results Engineering, Volume 23, 2024. DOI: 10.1016/j.rineng.2024.102669.
Nguyễn Thị Lan, Huỳnh Khắc Tâm và Thái Lâm Cường Quốc, “Nghiên cứu ứng dụng robot và phương pháp kiểm tra không phá hủy trong đánh giá ăn mòn bồn chứa nhiên liệu”, Dầu khí - Khoa học, Công nghệ và Đổi mới sáng tạo, Số 5, trang 69 - 78, 2024. DOI: 10.47800/ PVSI.2024.05-08.
1. Tác giả giao bản quyền bài viết (tác phẩm) cho Tạp chí Dầu khí, bao gồm quyền xuất bản, tái bản, bán và phân phối toàn bộ hoặc một phần tác phẩm trong các ấn bản điện tử và in của Tạp chí Dầu khí.
2. Bằng cách chuyển nhượng bản quyền này cho Tạp chí Dầu khí, việc sao chép, đăng hoặc sử dụng một phần hay toàn bộ tác phẩm nào của Tạp chí Dầu khí trên bất kỳ phương tiện nào phải trích dẫn đầy đủ, phù hợp về hình thức và nội dung như sau: tiêu đề của bài viết, tên tác giả, tên tạp chí, tập, số, năm, chủ sở hữu bản quyền theo quy định, số DOI. Liên kết đến bài viết cuối cùng được công bố trên trang web của Tạp chí Dầu khí được khuyến khích.
