CN104112483B - 核电站反应堆压力容器法兰联系带超声波扫查装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核电站反应堆压力容器法兰联系带超声波扫查装置，它包括能以自身轴线为转轴，沿周向旋转且能沿轴线上下运动的本体、能沿垂直本体的转轴方向伸缩的检查臂、探头组件，所述探头组件的端部安装有用于确保各所述水浸超声探头至容器内部的法兰联系带表面距离保持恒定的万向滚轮组件。本发明探头组件上设置万向滚轮组件，使探头组件具有距离自适应功能，确保各水浸超声探头至表面距离保持恒定，能够确保水浸超声探头扫查时的严格距离参数，避免各种类型的中心偏差对超声信号的影响。

Description

核电站反应堆压力容器法兰联系带超声波扫查装置

技术领域

本发明涉及一种超声波扫查装置，特别涉及一种核电站反应堆压力容器法兰联系带超声波扫查装置。

背景技术

核反应堆压力容器是核电站最为重要的部件之一，用来固定、支承和包容堆芯及所有堆内构件，是核电厂整个寿期内唯一不可更换的大型部件。核反应堆压力容器的质量是保证核动力系统正常、安全运行的关键。

为确定核反应堆压力容器的质量，核电厂和核动力装置的检验规范和大纲中，对压力容器上的各焊缝及其它部位提出了无损检测的强制性要求，并指定分别在投入运行前和运行一定时间间隔后对压力容器实施役前和在役检查。役前和在役检查的结果为分析压力容器的状态提供了极其重要的依据。

本发明用于核电站反应堆压力容器的法兰联系带的役前和在役的超声检查，从法兰内壁采用水浸方式实施扫查，该类型超声需要确保扫查时探头的发射中心与待检查表面的距离时刻保持一致，这样超声信号才能正确聚焦，并在检查区域沿着设定的方向折射，从而发现是否有裂纹或异物等缺陷，确保电站运行时的安全质量。

由于反应堆压力容器自身锻造误差和检查机的现场安装偏差，检查机中心轴与容器中心轴存在不重合现象；同时，在容器内一回路水中，因温度变化等原因，导致在法兰内侧会集聚许多细小的气泡，气泡内的空气将会对超声信号的折射路径产生偏差，在超声数据采集端会生成许多干扰显示，影响信号的可读性并增加检测时间，对最终的分析造成困难。

中心轴不重合现象，一般同类别的扫查机在设备端都未采取任何措施，主要靠采集或分析端进行数据软件矫正，费时费力；对于容器内壁产生的气泡，在电站的役前检查时，可以事先采用人工驱除气泡的方法，但当电站实施在役检查时，由于强辐射环境和水位较满的影响，人员无法抵达；除此之外，该检查区具有台阶面等复杂几何构造。

针对以上情况，本发明具有解决竖直容器自动对中和去除气泡功能，截止申请日，领域内尚未发现有设备针对此情况进行的发明设计。现有的扫查装置有美国的巴威公司BW的专利US4169758，如图7所示，其直探头20C、斜探头20B和20A安装在探头安装块204上，其只能在扫查前，在F、G、V、W的方向上对探头安装块204的角度、位置进行调整，其在扫查过程中不具备自适应功能，因此其不具有克服此种中心偏差的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种能消除中心不重合功能，且能去除容器壁面集聚气泡的核电站反应堆压力容器法兰联系带超声波扫查装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种核电站反应堆压力容器法兰联系带超声波扫查装置，其用于从压力容器内部对法兰联系带进行超声波扫查，它包括能以自身轴线为转轴沿周向旋转且能沿轴线上下运动的本体、一端垂直连接于所述本体的侧壁上且能沿垂直其转轴方向伸缩的检查臂、安装在所述检查臂的另一端上的探头机构，所述探头机构包括探头组件、用于连接探头组件和检查臂的缓冲台板，所述探头组件包括偶数个水浸超声探头，所述缓冲台板包括直线滑动板、至少一根穿设于所述直线滑动板内且与其相滑动连接的导向杆、固定连接在所有所述导向杆端部的中心支板，位于中心支板和直线滑动板之间的任一根导向杆上套设有用于缓冲的压簧，所述导向杆的滑动方向与所述检查臂的伸缩方向相平行，所述导向杆离所述本体较近的一端为近端，另一端为远端，所述中心支板安装于所述导向杆的远端，其与所述导向杆相连接的端面为前端面，与前端面相对的端面为后端面，所述中心支板的后端面上垂直连接有用于确保各所述水浸超声探头至容器内部的法兰联系带表面距离保持恒定的万向滚轮组件。

优化的，所述万向滚轮组件包括一端与所述导向杆的后端面相垂直连接的滚轮支杆以及与所述滚轮支杆另一端相连接的万向滚轮。

优化的，所述探头组件还包括与所述中心支板相转动连接且位于所述滚轮组件两侧的左摆动支架和右摆动支架，所述左摆动支架和所述右摆动支架的转轴均与所述本体的转轴相平行。

进一步地，所述左摆动支架和所述右摆动支架上分别设置有两个水浸超声探头。

进一步地，所述中心支板平行于法兰密封面的两个端面分别为上端面和下端面，所述左摆动支架和所述右摆动支架上分别连接有延伸板，每块所述延伸板上开设有腰型孔，所述左摆动支架上的两块延伸板夹设在所述中心支板的上端面和下端面上并通过穿设在腰型孔内的转轴与所述中心支板相转动连接，所述右摆动支架上的两块延伸板夹设在所述中心支板的上端面和下端面上并通过穿设在腰型孔内的转轴与所述中心支板相转动连接。

更进一步地，所述左摆动支架和所述右摆动支架上分别开设有两个安装孔，所述安装孔内安装有可以沿孔的轴向调节位置的铜衬套，所述水浸超声探头安装于所述铜衬套内。

优化的，所述中心支板的后端面上还设置有测距探头。

优化的，所述缓冲台板还包括连接在所述检查臂端部的安装基板、连接在所述安装基板与所述直线滑动板之间的支架。

进一步地，它还包括用于除去法兰联系带内侧壁上的气泡的除气泡装置，所述的除气泡装置包括：具有弹性的擦拭片；能够在除气泡时将所述擦拭片推出、并且在检查时能将所述擦拭片收回，从而避开所述水浸超声探头的检查范围的伸缩支架。

更进一步地，所述伸缩支架包括下端固定在所述中心支板的上端面上的支撑板、一端与所述中心支板的后端面相铰链的擦拭基座、活塞杆与所述擦拭基座相铰链另一端与所述支撑板的另一端相铰链的双作用气缸，所述擦拭基座呈L型，其横向部与所述中心支板相铰链，其竖直部与所述横向部相垂直，所述擦拭片安装于所述竖直部上，所述支撑板与所述双作用气缸的铰链轴、所述双作用气缸与所述擦拭基座的铰链轴以及所述擦拭基座与所述中心支板的铰链轴相互平行且三个所述述铰链轴与本体的上下运动方向以及检查臂的伸缩方向相垂直。

本发明的有益效果在于：本发明探头组件上设置万向滚轮组件，使探头组件具有距离自适应功能，确保各水浸探头至表面距离保持恒定，能够确保水浸探头扫查时的严格距离参数，避免各种类型的中心偏差对超声信号的影响。

附图说明

附图1为核电站反应堆压力容器法兰联系带超声扫查区域示意图；

附图2为本发明除气泡时工作示意图；

附图3为探头组件和双作用气缸处于收缩状态的除气泡装置的立体视图；

附图4为图3的左视图；

附图5为探头组件和双作用气缸处于伸出状态的除气泡装置的立体视图；

附图6为图5的左视图；

附图7为现有技术中扫查装置的结构示意图；

附图中：1、本体；2、检查臂；3、探头机构；4、法兰面联系带区域；5、法兰密封面；6、螺纹孔；7、压力容器法兰；8、除气泡装置；81、擦拭片；82、伸缩支架；31、探头组件；32、缓冲台板； 91（92）、扫查区域；311、水浸超声探头；312、左摆动支架；313、右摆动支架；314、测距探头；315、延伸板；316、铜衬套；321、安装基板；322、支架；323、直线滑动板；324、导向杆；325、中心支板；326、万向滚轮组件；327、压簧；821、支撑板；822、擦拭基座；823、双作用气缸；824、缓冲弹簧；8221、横向部；8222、竖直部；3151、腰型孔；3261、滚轮支杆；3262、万向滚轮；20C、直探头；20B（20A）、斜探头；204、探头安装块。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作以下详细描述：

如图1所示，本核电站反应堆压力容器法兰联系带超声波扫查装置用于从压力容器内部对法兰联系带进行超声波扫查，扫查区域覆盖区域91和区域92所形成的整体区域，如图2所示，它包括大致呈柱形的本体1、一端垂直连接于本体1的侧壁上的检查臂2以及安装在检查臂2的另一端上的探头机构3、用于除去法兰联系带内侧壁上的气泡的除气泡装置8。本体1能以自身轴线为转轴沿周向旋转，还能沿轴线上下运动。检查臂2能沿垂直本体1的轴向伸缩。

如图3、4所示，探头机构3包括探头组件31、用于连接探头组件31和检查臂2的缓冲台板32。缓冲台板32包括连接在检查臂2端部的安装基板321、连接在安装基板321上的支架322、安装在支架322上的直线滑动板323、至少一根穿设于直线滑动板323内且与其相滑动连接的导向杆324、固定连接在所有导向杆324端部的中心支板325、用于确保探头组件31上的水浸超声探头311至容器内部的法兰联系带表面距离保持恒定的万向滚轮组件326，在本实施例中，导向杆324有三根，三根导向杆324相平行设置且滑动方向与检查臂2的伸缩方向相平行，位于中间的导向杆324上套设有用于缓冲的压簧327,压簧327位于中心支板325和直线滑动板323之间，导向杆324离本体1较近的一端为近端，另一端为远端，位于两边的导向杆324的近端上连接有防止导向杆324滑落的锁定块，中心支板325与三根导向杆324的远端相固定连接，其与导向杆324相连接的端面为前端面，与前端面相对的端面为后端面，万向滚轮组件326垂直连接在中心支板325的后端面上，万向滚轮组件326包括一端与导向杆324的后端面相垂直连接的滚轮支杆3261以及与滚轮支杆3261另一端相连接的万向滚轮3262。

探头组件31包括水浸超声探头311、左摆动支架312、右摆动支架313以及设置在中心支板325的后端面上测距探头314。中心支板325平行于法兰密封面的两个端面分别为上端面和下端面，左摆动支架312和右摆动支架313上分别连接有延伸板315，每块延伸板315上开设有腰型孔3151，左摆动支架312上的两块延伸板315夹设在中心支板325的上端面和下端面上并通过穿设在中心支板325和腰型孔3151内的转轴与中心支板325相转动连接，转轴轴线与本体1的转动轴线相平行，右摆动支架313与左摆动支架312相对称地连接在中心支板325上。左摆动支架312和右摆动支架313上分别开设有两个安装孔，安装孔的轴线与本体1的转动轴线相垂直，每个安装孔内安装有一个可以沿孔的轴向移动的铜衬套316，每个铜衬套316内安装有一个水浸超声探头311。

如图3、4、5、6所示，除气泡装置8包括擦拭片81、用于调整擦拭片81位置和方向的伸缩支架82。擦拭片81由聚氨酯制成，其能够承受一定的辐射量且具有一定弹性，有效地防止擦拭片接触过紧损坏设备的情形。伸缩支架82包括支撑板821、擦拭基座822、双作用气缸823、缓冲弹簧824。支撑板821下端固定在中心支板325的上端面上，其上端与双作用气缸823相铰链；所述擦拭基座呈L型，其横向部8221的端部与中心支板325相铰链，其中部与所述双作用气缸823的活塞杆相铰链，其竖直部8222与横向部相垂直，擦拭片81通过缓冲弹簧824与竖直部8222相连接。所述支撑板821与所述双作用气缸823的铰链轴、所述双作用气缸823与所述擦拭基座822的铰链轴以及所述擦拭基座822与所述中心支板325的铰链轴相互平行且三个所述述铰链轴与本体1的上下运动方向以及检查臂2的伸缩方向相垂直。当除气泡时，活塞杆伸出，擦拭基座822绕其与中心支板325的铰链轴转动，直至横向部8221与所述中心支板325的后端面相垂直，竖直部8222与所述中心支板325的后端面相平行，且位于中心支板325与擦拭片81之间，此时擦拭片81与法兰联系带内壁的距离小于万向滚轮组件326与法兰联系带内壁的距离，检查臂2将擦拭片81推出直至其紧贴法兰联系带内壁，此时本体1旋转便能擦除气泡，除气泡完成后，活塞杆收回，擦拭基座822反向旋转，直至其竖直部8222与中心支板325的后端面相垂直，此时竖直部8222和擦拭片81位于中心支板325的上端面上方从而避开水浸超声探头311的检查范围。

上述内容对本发明结构进行了说明，下面对其工作原理进行详细介绍。首先对扫查装置的运动方向进行定义，以容器的轴线为Y方向，朝向容器内的方向为Y方向的正向，以容器俯视方向为准，顺时针方向为X方向正向，检查臂2的移动方向为Z方向，检查臂2收缩方向为Z方向的负向。根据扫查范围要求调整好右摆动支架313与左摆动支架312的夹角角度，由于延伸板315上的连接孔为腰型孔，因此探头的调节具有多自由度，结合铜衬套的调节，可以精确调节水浸距离和角度。首先除气泡，本体1沿Y方向的正向下行至压力容器内，活塞杆伸出，擦拭基座822绕其与中心支板325的铰链轴转动，直至横向部8221与所述中心支板325的后端面相垂直，竖直部8222与所述中心支板325的后端面相平行，检查臂2沿Z方向的正向移动，直至擦拭片81紧贴法兰联系带内壁，随后本体1开始沿X方向正向旋转，旋转一周以后，本体1沿Y方向的正向下行，再重复上述动作，直至除完整个待检查区域的气泡，检查臂2沿Z方向的负向收回，随后双作用气缸823的活塞杆收回，使竖直部8222和擦拭片81位于中心支板325的上端面上方从而避开水浸超声探头311的检查范围；然后进行检查，本体1沿Y方向的负向上行至检查起始位置，检查臂2沿Z方向的正向移动，直至万向滚轮3262与压力容器内壁接触，通过观察压簧327的压缩情况，来确定探头机构是否与壁面已经接触或压紧，随后本体1开始沿X方向正向旋转，旋转一周以后，本体1沿Y方向的正向下行；随后本体1开始沿X方向负向旋转，旋转一周以后，本体1沿Y方向的正向下行再重复上述动作，直至扫描区域覆盖完整个法兰联系带区域。

综上所述，本发明的优点有：

1、采用弹簧支架和万向滚轮组件，确保各水浸探头至表面距离保持恒定，免除中心偏差对信号造成的影响；

2、除气泡装置结构简单，驱除气泡功能具有一定的柔性化安全距离自适应功能，防止擦拭片接触过紧损坏设备的情形；驱除气泡和超声扫查的功能可同时或独立进行，相互不影响；显著排除气泡和异物对超声信号的影响，减小现场数据校核的工作量和增加信号的准确度。

3、右摆动支架与左摆动支架均通过腰型孔与中心支板相转动连接，使探头具有多自由度，可以精确调节水浸距离和角度；

4、铜衬套可在安装孔内移动，避免水浸超声探头前端处因凹坑等造成的水气泡聚集现象，防止干扰；

5、中心支板上安装有测距水浸超声探头，可以实时监控探头的水浸扫查距离是否一致，保证信号质量；

6、探头机构结构简单，可作为独立模块，直接安装于反应堆压力容器检查机的检查臂上进行检查；

7、本发明可以避免落物的产生，防止异物进入反应堆的情形，安全裕度提高。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种核电站反应堆压力容器法兰联系带超声波扫查装置，其用于从压力容器内部对法兰联系带进行超声波扫查，它包括能以自身轴线为转轴，沿周向旋转且能沿轴线上下运动的本体（1）、一端垂直连接于所述本体（1）的侧壁上且能沿垂直其转轴方向伸缩的检查臂（2）、安装在所述检查臂（2）的另一端上的探头机构（3），所述探头机构（3）包括探头组件（31）、用于连接探头组件（31）和检查臂（2）的缓冲台板（32），所述探头组件（31）包括偶数个水浸超声探头（311），所述缓冲台板（32）包括直线滑动板（323）、至少一根穿设于所述直线滑动板（323）内且与其相滑动连接的导向杆（324）、固定连接在所有所述导向杆（324）端部的中心支板（325），位于中心支板（325）和直线滑动板（323）之间的任一根导向杆（324）上套设有用于缓冲的压簧（327），所述导向杆（324）的滑动方向与所述检查臂（2）的伸缩方向相平行，所述导向杆（324）离所述本体（1）较近的一端为近端，另一端为远端，所述中心支板（325）安装于所述导向杆（324）的远端，其与所述导向杆（324）相连接的端面为前端面，与前端面相对的端面为后端面，其特征在于：所述中心支板（325）的后端面上垂直连接有用于确保各所述水浸超声探头（311）至容器内部的法兰联系带表面距离保持恒定的万向滚轮组件（326），所述探头组件（31）还包括与所述中心支板（325）相转动连接且位于所述滚轮组件（326）两侧的左摆动支架（312）和右摆动支架（313），所述左摆动支架（312）和所述右摆动支架（313）的转轴均与所述本体（1）的转轴相平行，所述中心支板（325）平行于法兰密封面的两个端面分别为上端面和下端面，所述左摆动支架（312）和所述右摆动支架（313）上分别连接有延伸板（315），每块所述延伸板（315）上开设有腰型孔（3151），所述左摆动支架（312）上的两块延伸板（315）夹设在所述中心支板（325）的上端面和下端面上并通过穿设在腰型孔（3151）内的转轴与所述中心支板（325）相转动连接，所述右摆动支架（313）上的两块延伸板（315）夹设在所述中心支板（325）的上端面和下端面上并通过穿设在腰型孔（3151）内的转轴与所述中心支板（325）相转动连接，核电站反应堆压力容器法兰联系带超声波扫查装置还包括用于除去法兰联系带内侧壁上的气泡的除气泡装置（8），所述的除气泡装置（8）包括：具有弹性的擦拭片（81）；能够在除气泡时将所述擦拭片（81）推出、并且在超声检查时能将所述擦拭片（81）收回从而避开所述水浸超声探头（311）的检查范围的伸缩支架（82）。

2.根据权利要求1所述的核电站反应堆压力容器法兰联系带超声波扫查装置，其特征在于：所述万向滚轮组件（326）包括一端与所述导向杆（324）的后端面相垂直连接的滚轮支杆（3261）以及与所述滚轮支杆（3261）另一端相连接的万向滚轮。

3.根据权利要求1所述的核电站反应堆压力容器法兰联系带超声波扫查装置，其特征在于：所述左摆动支架（312）和所述右摆动支架（313）上分别设置有两个水浸超声探头（311）。

4.根据权利要求3所述的核电站反应堆压力容器法兰联系带超声波扫查装置，其特征在于：所述左摆动支架（312）和所述右摆动支架（313）上分别开设有两个安装孔，所述安装孔内安装有可以沿孔的轴向调节位置的铜衬套（316），所述水浸超声探头（311）安装于所述铜衬套（316）内。

5.根据权利要求1所述的核电站反应堆压力容器法兰联系带超声波扫查装置，其特征在于：所述中心支板（325）的后端面上还设置有测距探头（314）。

6.根据权利要求1所述的核电站反应堆压力容器法兰联系带超声波扫查装置，其特征在于：所述缓冲台板（32）还包括连接在所述检查臂（2）端部的安装基板（321）、连接在所述安装基板（321）与所述直线滑动板（323）之间的支架（322）。

7.根据权利要求1所述的核电站反应堆压力容器法兰联系带超声波扫查装置，其特征在于：所述伸缩支架（82）包括下端固定在所述中心支板（325）的上端面上的支撑板（821）、一端与所述中心支板（325）的后端面相铰链的擦拭基座（822）、活塞杆与所述擦拭基座（822）相铰链，另一端与所述支撑板（821）的另一端相铰链的双作用气缸（823），所述擦拭基座（822）呈L型，其横向部（8221）与所述中心支板（325）相铰链，其竖直部（8222）与所述横向部相垂直，所述擦拭片（81）安装于所述竖直部（8222）上，所述支撑板（821）与所述双作用气缸（823）的铰链轴、所述双作用气缸（823）与所述擦拭基座（822）的铰链轴以及所述擦拭基座（822）与所述中心支板（325）的铰链轴相互平行且三个所述铰链轴与本体（1）的上下运动方向以及检查臂（2）的伸缩方向相垂直。