CN102672256A - 反应堆蒸汽发生器传热面管管内切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种反应堆蒸汽发生器传热面管管内切割装置，该切割装置包括转动部件、进刀部件和电控系统。转动部件和进刀部件由刹车线钢丝相互连接，并通过导线分别与电控系统连接；采用本发明的管内切割装置可实现在不破坏蒸汽发生器结构的前提下，对蒸汽发生器传热面管进行切割。该装置可实现对蒸汽发生器传热面管切割操作的远距离控制，提高蒸汽发生器传热面管取样的自动化程度，并有效地降低操作人员的劳动强度及辐射受照剂量。

Description

反应堆蒸汽发生器传热面管管内切割装置

技术领域

本发明涉及一种用于核反应堆蒸汽发生器传热面管的检查切割装置，具体是反应堆蒸汽发生器传热面管管内切割装置。

背景技术

核反应堆蒸汽发生器的一次侧压力边界约占整个反应堆冷却剂压力边界的70％，由于水流长期冲刷腐蚀与其特殊工作条件等原因，决定了蒸汽发生器是反应堆中事故率较高的设备。当传热面管发生腐蚀泄漏时，为分析破损原因须取出几段腐蚀的管子，作为金相研究的试样，以便确定破损机理和检修技术。对于需复用的蒸汽发生器，不能破坏其外部结构，只能采取在传热面管管内进行切割，对其取样。

在以往对蒸汽发生器传热面管进行管内切割中，采用深孔内眼切割器进行手动切割。此装置在进行管内切割时存在如下缺点：全部手动操作，自动化程度低；操作人员在放射性区域进行取样的操作时间长，人员受照剂量大。

经检索，反应堆蒸汽发生器传热面管管内切割装置未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动化程度高，并能够有效地降低了操作人员的劳动强度及辐射受照剂量的反应堆蒸汽发生器传热面管管内切割装置。

本发明的技术方案如下：

反应堆蒸汽发生器传热面管管内切割装置，其特征在于：所述的切割装置包括转动部件、进刀部件和电控系统；转动部件和进刀部件由刹车线钢丝相互连接，并通过导线分别与电控系统连接；

转动部件：由转动部件伺服电机、转动部件减速机、主动同步皮带轮、同步皮带、切割组件和转动部件机架组成；转动部件伺服电机与转动部件减速机通过轴与连接键连接后用螺钉固定在转动部件机架上；切割组件通过螺钉固定在转动部件机架上；转动部件减速机与主动同步皮带轮用轴与连接键连接后，通过同步皮带与切割组件连接；

进刀部件：由进刀部件伺服电机、进刀部件减速机、丝杆组件、进刀部件机架、接近开关、丝杆导向座、拉力传感器连接头、拉力传感器和调整螺母组成；进刀部件伺服电机与进刀部件减速机通过轴与连接键连接后用螺钉固定于进刀部件机架上；进刀部件机架上具有螺孔，丝杆组件、接近开关、丝杆导向座均通过螺钉固定在进刀部件机架上，丝杆组件、丝杆导向座通过螺栓穿入进刀部件机架螺孔中相连；接近开关呈螺杆状，通过螺母固定在进刀部件机架上；拉力传感器连接头与拉力传感器通过螺纹连接；拉力传感器套入调整螺母中；

电控系统：电控系统由用户端、PLC主控系统和伺服系统组成；通过导线分别与伺服电机、伺服电机、接近开关和拉力传感器相连。 

附加特征是：

所述转动部件的切割组件由刀杆、传动杆、定位杆、联轴键、弹簧连接块、拉伸弹簧、进刀块、刀片、不锈钢绳、弹簧片、压盖、拉杆、前端转轴、平键、从动同步皮带轮、端盖、角接触球轴承、轴承定位座、压缩弹簧、档板、后端转轴、轴连接键、导向键、轴承安装座、推力球轴承、连接螺母和底板组成；刀杆、传动杆、定位杆均为空心圆柱形；刀杆内从上自下分别装有弹簧连接块、拉伸弹簧、进刀块、刀片和不锈钢绳；弹簧连接块与刀杆通过销连接；弹簧连接块下部和进刀块上部均开孔；拉伸弹簧的上端挂钩穿入弹簧连接块下部的孔中，下端挂钩穿入进刀块上部的孔中；刀片安装在进刀块底部的孔中；不锈钢绳与进刀块通过螺纹连接；弹簧片插入刀片的孔中，用螺钉将弹簧片固定于刀杆上；定位杆包容在压盖和前端转轴内，压盖与前端转轴通过螺纹连接固定；拉杆依次穿过前端转轴、轴连接键、后端转轴的孔，在后端转轴的尾部用螺钉固定；从动同步皮带轮与前端转轴通过平键连接；端盖与轴承定位座通过螺纹连接固定；角接触球轴承与前端转轴用轴承螺母固定，安装在轴承定位座上，并由端盖压紧；轴承定位座焊接固定于转动部件机架上；压缩弹簧装入轴承安装座中通过档板与底板固定。

附加特征是：所述进刀部件的丝杆组件分别有上、下两个齿轮，其中上齿轮与进刀部件减速机通过连接键和轴连接，下齿轮通过连接键与轴连接后用螺栓与丝杆导向座连接。

附加特征是：所述切割组件的角接触球轴承具有两个，安装在轴承定位座上。

附加特征是：所述切割组件的档板具有六个通孔，其中一个中心孔和四个均布孔通过螺栓与导向键固定，另外一个孔处于挡板四个均布孔其中两孔之间与刹车线钢丝的钢丝点焊固定；后端转轴穿入档板的中心孔，并通过压缩弹簧挤压固定；后端转轴与导向键通过推力球轴承连接；后端转轴和轴连接键通过螺纹与连接螺母连接后插入前端转轴的孔中；轴承安装座为空心圆筒形结构，其底部与底板螺纹连接。

本发明的效果在于：本发明的管内切割装置体积小，刀杆、传动杆、定位杆采用拼接式，且外径均小于传热面管的内径，解决了在狭小空间（即蒸汽发生器高压室内）安装管内切割装置的转动部件的问题和取样长度受限的问题；采用伺服电机带动，可调速；采用拉力传感器，具有实时反馈功能，可在切割过程中，根据切割实际情况控制进刀量。采用本发明的管内切割装置可实现在不破坏蒸汽发生器结构的前提下，对蒸汽发生器传热面管进行切割。该装置可实现对蒸汽发生器传热面管切割操作的远距离控制，提高了蒸汽发生器传热面管取样的自动化程度，并有效地降低了操作人员的劳动强度及辐射受照剂量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明切割组件的结构示意图。

图中：1.转动部件伺服电机；2.转动部件减速机；3.主动同步皮带轮；4.同步皮带；5.切割组件；6.刹车线钢丝；7.进刀部件伺服电机；8.进刀部件减速机；9.丝杆组件；10.进刀部件机架；11.接近开关；12.丝杆导向座；13.拉力传感器连接头；14.拉力传感器；15.调整螺母；16.转动部件机架；17.电控系统；18.刀杆；19.传动杆；20.定位杆；21.联轴键；22.弹簧连接块；23.拉伸弹簧；24.进刀块；25.刀片；26.不锈钢绳；27.弹簧片；28.压盖；29.拉杆；30.前端转轴；31.平键；32.从动同步皮带轮；33.端盖；34.角接触球轴承；35.轴承定位座；36.压缩弹簧；37.档板；38.后端转轴；39.轴连接键；40.导向键；41.轴承安装座；42.推力球轴承；43连接螺母；44.底板。

具体实施方式

如图1所示，本发明的切割装置包括转动部件、进刀部件和电控系统17，转动部件和进刀部件由刹车线钢丝6相互连接，并通过导线分别与电控系统17连接。

转动部件：由转动部件伺服电机1、转动部件减速机2、主动同步皮带轮3、同步皮带4、切割组件5和转动部件机架16组成。

转动部件伺服电机1与转动部件减速机2通过轴与连接键连接后用螺钉固定在转动部件机架16上；切割组件5通过螺钉固定在转动部件机架16上；转动部件减速机2与主动同步皮带轮3用轴与连接键连接后，通过同步皮带4与切割组件5连接。

进刀部件：由进刀部件伺服电机7、进刀部件减速机8、丝杆组件9、进刀部件机架10、接近开关11、丝杆导向座12、拉力传感器连接头13、拉力传感器14和调整螺母15组成。

进刀部件伺服电机7与进刀部件减速机8通过轴与连接键连接后用螺钉固定于进刀部件机架10上；进刀部件机架10上具有螺孔，丝杆组件9、接近开关11、丝杆导向座12均通过螺钉固定在进刀部件机架10上，丝杆组件9、丝杆导向座12通过螺栓穿入进刀部件机架10螺纹孔中相连；接近开关11呈螺杆状，通过螺母固定在进刀部件机架10上。

丝杆组件9有上、下分别两个齿轮，其中上齿轮与进刀部件减速机8通过连接键和轴连接；下齿轮通过连接键与轴连接后，采用螺栓与丝杆导向座12连接；拉力传感器连接头13与拉力传感器14通过螺纹连接；拉力传感器14套入调整螺母15中，刹车线钢丝6内部的钢丝穿过调整螺母15的中心孔，与拉力传感器14点焊固定；刹车线钢丝6外部空心的保护绳穿入进刀部件机架10的通孔中。

电控系统：电控系统17由用户端、PLC主控系统和伺服系统组成。通过导线分别与伺服电机1、伺服电机7、接近开关11和拉力传感器14相连。 

PLC主控系统根据用户端指令，输出指令到伺服系统，伺服系统控制转动部件伺服电机1和进刀部件伺服电机7运转，拉力传感器14在线检测切割工件过程中的切削力，PLC主控系统根据切屑力的瞬间突变，判断是否切穿工件。

如图2所示，切割组件5由刀杆18、传动杆19、定位杆20、联轴键21、弹簧连接块22、拉伸弹簧23、进刀块24、刀片25、不锈钢绳26、弹簧片27、压盖28、拉杆29、前端转轴30、平键31、从动同步皮带轮32、端盖33、角接触球轴承34、轴承定位座35、压缩弹簧36、档板37、后端转轴38、轴连接键39、导向键40、轴承安装座41、推力球轴承42、连接螺母43和底板44组成。

刀杆18、传动杆19、定位杆20均为空心圆柱形；

刀杆18内从上自下分别装有弹簧连接块22、拉伸弹簧23、进刀块24、刀片25和不锈钢绳26。

弹簧连接块22与刀杆18通过销连接；弹簧连接块22下部和进刀块24上部均开孔；

拉伸弹簧23的上端挂钩穿入弹簧连接块22下部的孔中，下端挂钩穿入进刀块24上部的孔中；

刀片25安装在进刀块24底部的孔中，其内侧面与进刀块24的锥面贴合；不锈钢绳26穿过拉杆29的孔后与进刀块24通过螺纹连接；弹簧片27插入刀片25的孔中，用螺钉将弹簧片27固定于刀杆18上。

定位杆20包容在压盖28和前端转轴30内，压盖28与前端转轴30通过螺纹连接固定；拉杆29依次穿过前端转轴30、轴连接键39、后端转轴38的孔，在后端转轴38的尾部用螺钉固定。

从动同步皮带轮32与前端转轴30通过平键31连接；端盖33与轴承定位座35通过螺纹连接固定；角接触球轴承34角接触球轴承34具有两个，与前端转轴30用轴承螺母固定于轴承定位座35上，其上端面由端盖33压紧；轴承定位座35焊接固定于转动部件机架16上；压缩弹簧36装入轴承安装座41中，上、下分别用档板37与底板44固定；档板37有六个通孔，一个中心孔中穿入后端转轴38，四个均布孔通过螺栓与导向键40固定，另外一个孔与刹车线钢丝6的钢丝点焊固定；

后端转轴38穿入档板37的中心孔与档板37面接触，并通过压缩弹簧36挤压固定；后端转轴38与导向键40通过推力球轴承42相互连接；后端转轴38和轴连接键39通过螺纹与连接螺母43连接，插入前端转轴30的孔中；轴承安装座41为空心圆筒形结构，其底部与底板44螺纹连接。

切割时，将固定板用定位销子与需切割的反应堆蒸汽发生器传热面管的管孔对正后，用涨套和涨钉插入安装孔内，将固定板与传热面管的管板贴紧，拧紧螺母将固定板安装在管板上。将切割组件5的刀杆18、传动杆19、定位杆20伸入待切割的管子内，再用螺钉将转动部件在固定板上固定。

将拉杆29和刹车线钢丝6依次穿过传动杆19和定位杆20的内孔中，用连接键将刀杆18、传动杆19和定位杆20连接起来并逐个向上将其插入传热管的管孔中；压盖28紧贴于管板，将拉杆29穿过切割组件5的内孔，并将切割组件5通过螺钉连接在固定板上。

接通电源完成参数设置，启动系统开始切割：由转动部件伺服电机1带动转动部件减速机2，通过同步皮带4使切割组件5的刀片25旋转。进刀时，由进刀部件伺服电机7带动进刀部件减速机8，通过丝杆组件9拉紧刹车线钢丝6，使刀片25由内向外进刀。

丝杆组件9受到接近开关11和拉力传感器14传出信号的限制，可防止进刀时因力矩过大而出现卡刀的现象。

进刀部件和切割组件5分别由进刀部件伺服电机7和转动部件伺服电机1带动，使切割装置在管内作周向转动，进刀块24紧贴刀片25，使进刀块24轴向向下运动刀片25产生压力向外扩张。

进刀部件通过刹车线钢丝6与切割组件5中的进刀块24连接，调节刹车线钢丝6的松紧度改变压缩弹簧36的压缩量，通过拉杆29、不锈钢绳26带动进刀块24向下移动，调节刀片25径向移动，控制刀片25进刀。

如此反复，将管子切下来。管子切断后，系统自动退刀并给出切断信号，弹簧片27利用自身弹性自动将刀片25收回至初始位置。关闭装置电源，取出切割装置，完成传热面管的切割。

Claims (5)

1.反应堆蒸汽发生器传热面管管内切割装置，其特征在于：所述的切割装置包括转动部件、进刀部件和电控系统；转动部件和进刀部件由刹车线钢丝（6）相互连接，并通过导线分别与电控系统（17）连接；

转动部件：由转动部件伺服电机（1）、转动部件减速机（2）、主动同步皮带轮（3）、同步皮带（4）、切割组件（5）和转动部件机架（16）组成；   

转动部件伺服电机（1）与转动部件减速机（2）通过轴与连接键连接后用螺钉固定在转动部件机架（16）上；

切割组件（5）通过螺钉固定在转动部件机架（16）上；

转动部件减速机（2）与主动同步皮带轮（3）用轴与连接键连接后，通过同步皮带（4）与切割组件（5）连接；

进刀部件：由进刀部件伺服电机（7）、进刀部件减速机（8）、丝杆组件（9）、进刀部件机架（10）、接近开关（11）、丝杆导向座（12）、拉力传感器连接头（13）、拉力传感器（14）和调整螺母（15）组成；

进刀部件伺服电机（7）与进刀部件减速机（8）通过轴与连接键连接后用螺钉固定于进刀部件机架（10）上；

进刀部件机架（10）上具有螺孔，丝杆组件（9）、接近开关（11）、丝杆导向座（12）均通过螺钉固定在进刀部件机架（10）上，丝杆组件（9）、丝杆导向座（12）通过螺栓穿入进刀部件机架（10）螺孔中相连；

接近开关（11）呈螺杆状，通过螺母固定在进刀部件机架（10）上；拉力传感器连接头（13）与拉力传感器（14）通过螺纹连接；

拉力传感器（14）套入调整螺母（15）中；

电控系统：电控系统（17）由用户端、PLC主控系统和伺服系统组成；通过导线分别与伺服电机（1）、伺服电机（7）、接近开关（11）和拉力传感器（14）相连。

2.按照权利要求1所述的反应堆蒸汽发生器传热面管管内切割装置，其特征在于：所述转动部件的切割组件（5）由刀杆（18）、传动杆（19）、定位杆（20）、联轴键（21）、弹簧连接块（22）、拉伸弹簧（23）、进刀块（24）、刀片（25）、不锈钢绳（26）、弹簧片（27）、压盖（28）、拉杆（29）、前端转轴（30）、平键（31）、从动同步皮带轮（32）、端盖（33）、角接触球轴承（34）、轴承定位座（35）、压缩弹簧（36）、档板（37）、后端转轴（38）、轴连接键（39）、导向键（40）、轴承安装座（41）、推力球轴承（42）、连接螺母（43）和底板（44）组成；

刀杆（18）、传动杆（19）、定位杆（20）均为空心圆柱形；

刀杆（18）内从上自下分别装有弹簧连接块（22）、拉伸弹簧（23）、进刀块（24）、刀片（25）和不锈钢绳（26）；

弹簧连接块（22）与刀杆（18）通过销连接；

弹簧连接块（22）下部和进刀块（24）上部均开孔；

拉伸弹簧（23）的上端挂钩穿入弹簧连接块（22）下部的孔中，下端挂钩穿入进刀块（24）上部的孔中；

刀片（25）安装在进刀块（24）底部的孔中；

不锈钢绳（26）与进刀块（24）通过螺纹连接；

弹簧片（27）插入刀片（25）的孔中，用螺钉将弹簧片（27）固定于刀杆（18）上；

定位杆（20）包容在压盖（28）和前端转轴（30）内，压盖（28）与前端转轴（30）通过螺纹连接固定；

拉杆（29）依次穿过前端转轴（30、）轴连接键（39）、后端转轴（38）的孔，在后端转轴（38）的尾部用螺钉固定；

从动同步皮带轮（32）与前端转轴（30）通过平键（31）连接；

端盖（33）与轴承定位座（35）通过螺纹连接固定；

角接触球轴承（34）与前端转轴（30）用轴承螺母固定，安装在轴承定位座（35）上，并由端盖（33）压紧；

轴承定位座（35）焊接固定于转动部件机架（16）上；

压缩弹簧（36）装入轴承安装座（41）中通过档板（37）与底板（44）固定。

3. 按照权利要求1所述的反应堆蒸汽发生器传热面管管内切割装置，其特征在于：所述进刀部件的丝杆组件（9）分别有上、下两个齿轮，其中上齿轮与进刀部件减速机（8）通过连接键和轴连接，下齿轮通过连接键与轴连接后用螺栓与丝杆导向座（12）连接。

4. 按照权利要求2所述的反应堆蒸汽发生器传热面管管内切割装置，其特征在于：所述切割组件（5）的角接触球轴承（34）具有两个，安装在轴承定位座（35）上。

5. 按照权利要求2或4所述的反应堆蒸汽发生器传热面管管内切割装置，其特征在于：所述切割组件（5）的档板（37）具有六个通孔，其中一个中心孔和四个均布孔通过螺栓与导向键（40）固定，另外一个孔处于挡板四个均布孔其中两孔之间与刹车线钢丝（6）的钢丝点焊固定；

后端转轴（38）穿入档板（37）的中心孔，并通过压缩弹簧（36）挤压固定；

后端转轴（38）与导向键（40）通过推力球轴承（42）连接；

后端转轴（38）和轴连接键（39）通过螺纹与连接螺母（43）连接后插入前端转轴（30）的孔中；轴承安装座（41）为空心圆筒形结构，其底部与底板（44）螺纹连接。

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