CN104428079A - 管道长度调整设备及方法 - Google Patents

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Abstract

一种管道长度调整设备，其具有第一和第二壳体，第一和第二壳体均具有构造成将相应壳体与第一管道接合的部件。壳体运动装置连接在第一和第二壳体之间并且配置成改变第一和第二壳体之间的距离。部件和壳体运动装置的选择性的操作引起第一管道移入或移出第二管道。

Description

管道长度调整设备及方法
相关申请的交叉引用
本申请要求在2012年7月27日提交的名为“管道长度调整设备及方法(CONDUIT LENGTH ADJUSTMENT APPARATUS ANDMETHOD)”的美国专利申请No.13/559,764的优先权，其公开内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明总体涉及用于蒸汽发生器的管道长度调整设备，并且更具体地涉及蒸汽发生器中的探头推动器和蒸汽发生器管板之间的管道长度调整设备。
背景技术
压水核反应堆采用蒸汽发生器以隔绝和放置在一次循环环路中流动的放射性冷却剂，放射性冷却剂与在二次循环环路中流动的二次流体成换热关系。蒸汽由二次流体产生。一般采用蒸汽驱动涡轮执行例如发电机的工作。在一次环路中，反应堆冷却剂由在反应堆堆芯中发生的核反应加热并且通过热管段循环到蒸汽发生器的一次侧的半球碗状部分(一般称为水室)。水室由横穿其直径的分隔器分成进入和排出腔体，进入和排出腔体由管板覆盖，U形换热器管件的终止端穿过管板被紧固。U形换热器管件中的每个始于管板中从水室的进入腔体穿过的孔，并且终止于管板中与水室的流出腔体连通的孔。蒸汽发生器的柱形二次侧围绕管板和U形传热管件在它们上方布置。来自反应堆堆芯的放射性热水循环通过蒸汽发生器的一次侧，同时非放射性水被引入二次侧。管板和换热器管件液压隔离，但是将一次侧热连接到二次侧。来自一次侧的放射性热水流过这些换热器管件的内部，而这些管件的外部与二次侧中的非放射性水接触，以产生非放射性蒸汽。
在蒸汽发生器的二次侧中，U形换热器管件的外部被多个水平支撑板支撑并且延伸穿过设置在多个水平支撑板中的孔，所述多个水平支撑板沿管件的细长长度竖直隔开。在换热器管件与支撑板中的孔以及管板之间存在小环形间距，在本领域中已知为"缺口区域"。这些缺口区域仅为循环贯穿蒸汽发生器的二次侧的供给水提供非常有限的流动路径，这引起"干沸腾"发生，其中，供给水沸腾得太快以至于这些区域可能实际上在蒸汽发生器的操作期间变干。这种慢性变干引起水中的杂质沉淀并且在这些缺口区域中累积。这些沉淀物最终形成淤泥和其他碎屑，它们促使缺口区域中发生腐蚀，如果不维修，可能最终引起管件碎裂并且允许来自一次侧的放射性水污染蒸汽发生器的二次侧中的非放射性水。
采用涡流探头系统监测换热器管件的壁由于腐蚀引起的退化程度。在1992年12月29日授予本受让人的美国专利No.5,174,165中描述了这种系统中的一种。在核发电站执行的其中一种服务是利用这种系统的蒸汽发生器管的涡流检测。检测涉及插入和移除核蒸汽发生器的高辐射和污染区域中的各种构造的涡流探头。由于在那个区域中的升高的辐射水平，高度期望最小化人工时间和最少化靠近人道开口的设备，通过人道开口可以进入蒸汽发生器的内部(一般称为蒸汽发生器平台)。通常，探头附接到一个长的柔性管件(聚合物)并且被探头推动器驱动通过柔性管道到关注区域或蒸汽产生管件的整个长度。柔性管道的一端一般固定到探头推动器，而相反端通过机器人操作器附接到且定位在蒸汽发生器管件的下方。
在涡流检测期间的问题在于，蒸汽发生器中的管道的量需要随着机器人操作器移动到各个管件位置而增加或减小。这个任务通常通过在蒸汽发生器平台上手动添加或移除柔性管道的区段而完成，这是现场服务操作员的辐射暴露时间的源头。在2003年8月19日授予本受让人的美国专利No.6,606,920中描述了无需管道长度改变的一种方法。美国专利No.6,606,920描述了这样一种系统，其中，探头推动器安装到驱动系统，所述驱动系统使得探头推动器和管道能够在涡流检测期间重新定位。虽然美国专利No.6,606,920中描述的布置方式是有效的，但是平移探头推动器所需的工作空间的量在许多电厂处都不能提供。
本发明的目的在于克服这些困难。
发明内容
这些和其他目的通过管道长度调整设备实现，管道长度调整设备包括第一管道、第二管道、以及管道长度调整装置。管道长度调整装置包括：第一壳体，其包括构造成选择性地将第一壳体与第一管道接合的第一部件；第二壳体，其附接到第二管道并且包括构造成选择性地将第二壳体与第一管道接合的第二部件；以及壳体运动装置，其联接到第一壳体和第二壳体。壳体运动装置的操作改变第一壳体和第二壳体之间的距离。当第一壳体与第一管道接合、第二壳体与第一管道脱离接合、并且壳体运动装置被操作时，第一管道的一部分移入或移出第二管道。
第一部件和第二部件可以是囊套。壳体运动装置可以是活塞。活塞可以是环形的并且围绕第一管道布置。第一壳体和第二壳体可以是环形的并且围绕第一管道布置。在一个实施方式中，当第一壳体与第一管道脱离接合、第二壳体与第一管道接合、并且壳体运动装置被操作时，第一管道相对于第二管道不移动。在一个实施方式中，当第一壳体与第一管道接合并且第二壳体与第一管道接合时，第一管道相对于第二管道不移动，在一个实施方式中，管道长度调整装置包括：第一端口，其配置成接收压力以操作第一部件，从而选择性地将第一壳体与第一管道接合；第二端口，其配置成接收压力以操作第二部件，从而选择性地将第二壳体与第一管道接合；第三端口，其配置成接收压力以操作壳体运动装置，从而增加第一壳体和第二壳体之间的距离；以及第四端口，其配置成接收压力以操作壳体运动，从而减小第一壳体和第二壳体之间的距离，其中，第一端口、第二端口、第三端口、以及第四端口轴向对准。第一管道和第二管道可以包括柔性管。
本发明构思的特征和用途也可以通过蒸汽发生器管件检测系统实现，其包括配置成将管道移动到选定蒸汽发生器管件的机器人操纵器、连接到管道并且配置成通过管道向选定蒸汽发生器管件供给探头的探头推动器、以及管道长度调整设备。管道长度调整设备在机器人操纵器和探头推动器之间沿管道布置。管道长度调整设备包括第一管道、第二管道、和管道长度调整装置。管道长度调整装置包括：第一壳体，其包括构造成选择性地将第一壳体与第一管道接合的第一部件；第二壳体，其附接到第二管道并且包括构造成选择性地将第二壳体与第一管道接合的第二部件；以及壳体运动装置，其联接到第一壳体和第二壳体。壳体运动装置的操作改变第一壳体和第二壳体之间的距离。当第一壳体与第一管道接合、第二壳体与第一管道脱离接合、并且壳体运动装置被操作时，第一管道的一部分移入或移出第二管道。
本发明构思的特征和用途也可以通过用于调整蒸汽发生器管件检测系统中的管道的长度的方法实现。所述方法包括提供在探头推动器和蒸汽发生器管板之间的管道长度调整设备。管道长度调整设备包括：第一壳体，其包括构造成选择性地将第一壳体与第一管道接合的第一部件；第二壳体，其附接到第二管道并且包括构造成选择性地将第二壳体与第一管道接合的第二部件；以及壳体运动装置，其联接到第一壳体和第二壳体。壳体运动装置的操作改变第一壳体和第二壳体之间的距离。所述方法还包括：将第一壳体与第一管道接合，将第二壳体与第一管道脱离接合，并且在第一壳体与第一管道接合并且第二壳体与第一管道脱离接合时，操作壳体运动装置以将第一管道移入或移出第二管道。
附图说明
通过结合附图阅读以下对优选实施方式的说明可以得到对本发明的进一步的理解，在附图中：
图1是蒸汽发生器水室的进入侧的剖视图，其中根据本发明的一个实施方式的管道长度调整设备安装在探头推动器和蒸汽发生器管件之间；
图2是根据本发明的一个实施方式的管道长度调整组件的剖视图；
图3是根据本发明的一个实施方式的管道长度调整设备的剖视图；和
图4是根据本发明的另一实施方式的管道长度调整设备的剖视图。
具体实施方式
图1是蒸汽发生器水室2的进入侧的剖视图，其中管道长度调整装置100安装在探头推动器6和蒸汽发生器管件5之间。
水室2区域由水室壳体3和蒸汽发生器管板4限定。穿过蒸汽发生器管板4接近蒸汽发生器管件(诸如蒸汽发生器管件5)。机器人操纵器1位于水室2中且被用于将管道8靠近蒸汽发生器管板4定位在待检测的蒸汽发生器管件的位置。如图1所示，管道8定位在蒸汽发生器管件5的位置处。探头推动器6推动涡流探头(未示出)穿过管道7、8、101、和102进入待检测的蒸汽发生器管件5。
如图1所示，在探头推动器6和蒸汽发生器管板4之间的管道由四个管道7、8、101和102构成。管道7的一端连接到探头推动器6，而管道7的另一端通过连接器9连接到管道101。管道101的一端通过连接器9连接到管道7，而管道101的另一端连接到管道长度调整装置100。管道102的一端插入穿过管道长度调整装置100进入管道101。管道102的另一端通过连接器10连接到管道8。管道8的一端通过连接器10连接到管道102，而管道8的另一端靠近蒸汽发生器管板4布置并且由机器人操纵器1操纵以便由待检测的蒸汽发生器管件5定位。虽然连接器9和10示出为具有连接器部分9a、9b、10a和10b的两部分连接器，但是可以构思的是，连接器9和10可以是适于连接管道的任何类型的连接器。管道7、8、101和102可以均是柔性或刚性管道。
虽然图1示出在探头推动器6和蒸汽发生器管板4之间的四个管道7、8、101和102，但是可以理解的是，本发明并非受限于此。多于两个的任何数量的管道可以介于探头推动器6和蒸汽发生器管板4之间。此外，管道7和8可以被省略，并且管道101和102可以在没有任何中介管道的情况下直接连接到探头推动器6和蒸汽发生器管板4。
管道长度调整装置100被用于将管道102移入管道101以及将管道102移出管道101。将管道102移入管道101缩短了探头推动器6和蒸汽发生器管板4之间的管道的长度，而将管道102移出管道101增加了探头推动器6和蒸汽发生器管板4之间的管道的长度。
虽然图1示出水室2内侧的管道长度调整装置100，但是本发明并非受限于此。管道长度调整装置100可以位于探头推动器6和蒸汽发生器管板4之间的任何位置。附加地，在本发明的范围内构思的是任何数量的管道长度调整装置100可以位于探头推动器6和蒸汽发生器管板4之间。此外，可以构思的是，管道长度调整装置100可以颠倒以使得管道102连接到管道7或探头推动器6而管道101连接到管道8或机器人操纵器1，同时维持在本发明的范围内。
图2是管道长度调整组件50的剖视图。管道长度调整组件50包括连接器部分9a和10a、管道101和102、以及管道长度调整装置100。在图2中示出的示例性实施方式中，连接器部分9a是公连接器部分而连接器部分10a是母连接器部分。管道长度调整组件50可以一段管道插入探头推动器6和蒸汽发生器管板4之间。管道长度调整组件50也可以直接连接到探头推动器6和蒸汽发生器管板4，并且用作探头推动器6和蒸汽发生器管板4之间的整个管道。
图3是根据本发明的一个实施方式的管道长度调整装置100的剖视图。如图3所示，管道长度调整装置100的一端连接到管道101。管道102插入管道长度调整装置100的另一端并且继续插入管道101。管道长度调整装置100被用于将管道102移入管道101或将管道102移出管道101，以下将更加详细描述。
管道长度调整装置100包括第一囊套壳体105，所述第一囊套壳体包括与第一囊套103流体连通的第一端口104。当压力施加到第一端口104时，第一囊套103将第一囊套壳体105与管道102接合，以便将第一囊套壳体105保持于管道102上的接合位置。管道长度调整装置100还包括第二囊套壳体116，所述第二囊套壳体包括第二端口115和第二囊套114。当压力施加到第二端口115时，第二囊套114将第二囊套壳体116与管道102接合，以便将第二囊套壳体116保持于管道102上的接合位置。如在此应用的，壳体与管道接合意味着壳体和管道的位置相对于彼此固定。当壳体与管道脱离接合时，意味着壳体和管道可以相对于彼此移动。
在图3中示出的示例性实施方式中，第一和第二囊套103和114可以附加地提供防漏压力边界。虽然图3中示出的示例性实施方式包括用于接合的囊套，但是可以构思的是，任何合适的部件可以被用于选择性地将第一和第二壳体105和116与管道102接合。例如且并非限制性的，螺线管可以被用于选择性地将第一和第二壳体105和116与管道102接合。
管道长度调整装置100还包括活塞107。在图3中示出的示例性实施方式中，活塞107是环形的且围绕管道101设置。附加地，第一囊套壳体105和第二囊套壳体116是环形的且围绕管道101设置。这种布置方式允许在最小量的空间内的高平移力。然而，本发明并非受限于这种布置方式，并且可以在本发明的范围内构思活塞107与壳体105和107的其他布置方式。
压力通过端口106或108施加到活塞以便沿理想方向移动活塞107。活塞107沿内壳体111滑动，并且活塞107的滑动运动由拼合衬套109和119引导。扫除器(wiper)110有助于防止活塞107和拼合衬套109和119的污染。
活塞107的一端连接到第二囊套壳体116，以使得活塞107的运动改变第一囊套壳体105和第二囊套壳体116之间的距离。通过控制第一囊套103和第二囊套114的接合和脱离接合、以及活塞107的操作，可以控制管道102移入管道101以及管道102移出管道101。虽然图3中示出的示例性实施方式包括活塞107，但是可以构思的是，任何合适的壳体运动装置可以被用于改变第一壳体105和第二壳体116之间的距离。
以下是管道长度调整装置100的示例性操作。为了将管道102移出管道101，第一囊套103与第一管道102接合、第二囊套114与管道102脱离接合、并且活塞107被操作为增加第一囊套壳体105和第二囊套壳体116之间的距离。第二囊套114而后与管道102脱离接合，第一囊套103与第一管道102脱离接合，并且活塞107被操作为减小第一囊套壳体105之间的距离。通过重复第一和第二囊套103和114的接合和脱离接合、以及操作活塞107的这种过程，管道102可以以理想量移出管道101，因此以理想量增加探头推动器6和蒸汽发生器管板4之间的管道的长度。在长度调整理想量之后，第一囊套103和第二囊套114可以被接合，以将管道102紧固就位。在示例性实施方式中，第一和第二囊套103和114的接合和脱离接合的顺序、以及活塞107的操作由电子控制器(诸如，例如且并非限制性的，计算机)控制，以便提供高效操作并且防止第一和第二囊套103和114同时释放。
类似地，为了将管道102移入管道101，第二囊套114与管道102接合、而后第一囊套103与管道102脱离接合、并且活塞107被操作为增加第一囊套壳体105和第二囊套壳体116之间的距离。第一囊套103而后与管道102接合并且第二囊套114与管道102脱离接合，而后活塞107被操作为减小第一囊套壳体105和第二囊套壳体116之间的距离。通过重复接合和脱离接合第一和第二囊套103和114、以及操作活塞107的这个过程，管道102可以以理想量移入管道101，因此以理想量减小探头推动器6和蒸汽发生器管板4之间的管道的长度。在长度调整理想量之后，第一囊套103和第二囊套114可以被接合以将管道102紧固就位。
管道长度调整装置100还包括衬套113和轴112。轴112可滑动地连接到衬套113和外壳体117，以便保持端口115与端口106和108轴向对准。管道长度调整装置100还可以包括垫片118。垫片118的尺寸可以调整，以便改变外壳体117的螺纹与内壳体111的螺纹接合的量，并且由此将端口104与端口106和108轴向对准。轴向对准端口104、106、108以及115允许高效连接到端口。
图4示出根据本发明的另一示例性实施方式的管道长度调整设备。管道长度调整设备包括第一壳体205和第二壳体216。第一壳体205包括第一端口204和第一囊套203。第一壳体205还包括接收压力以操作活塞207的第三端口206和第四端口208。第二壳体216包括第二囊套214和第二端口215。
图4中示出的管道长度调整设备通过选择性地将第一和第二囊套203和214接合和脱离接合、以及操作活塞207而将管道202移入和移出管道201，类似于以上就图2和3描述的管道长度调整设备的操作。然而，图4中示出的管道长度调整设备的不同之处在于，第一壳体205、第二壳体216、以及活塞不是环形的。附加地，在图4中示出的实施方式中，管道202包括允许探头容易地进入管道202的倒角端。可以构思的是，倒角端可以在仍处于本发明的范围内的同时容易地结合在图1中示出的实施方式中的管道102中。
虽然已经详细描述本发明的特定实施方式，但是将被本领域技术人员理解的是，对这些细节的各种修改和替换可以依据公开内容的整体教导形成。因此，所公开的具体实施方式仅意味着示意性而非限制由所附权利要求的全部广度及其任何以及所有等价方案给出的本发明的范围。

Claims (15)

1.一种管道长度调整设备(100，101，102)，包括：
第一管道(102)；
第二管道(101)，其中，第一管道配置成移入和移出第二管道；以及
管道长度调整装置(100)，包括：
第一壳体(105)，其包括构造成选择性地将第一壳体(105)与第一管道(102)接合的第一部件(103)；
第二壳体(116)，其附接到第二管道(101)并且包括构造成选择性地将第二壳体(116)与第一管道(102)接合的第二部件(114)，其中，第一管道(101)的一部分布置在第二管道(102)内侧；以及
壳体运动装置(107)，其联接到第一壳体和第二壳体，其中，壳体运动装置(107)的操作改变第一壳体(105)和第二壳体(116)之间的距离，
其中，当第一壳体(105)与第一管道(102)接合、第二壳体(116)与第一管道(102)脱离接合、并且壳体运动装置(107)被操作时，第一管道(102)的一部分移入或移出第二管道(101)。
2.根据权利要求1所述的管道长度调整设备(100，101，102)，其中，第一部件(103)和第二部件(114)是囊套。
3.根据权利要求1所述的管道长度调整设备(100，101，102)，其中，壳体运动装置(107)是活塞。
4.根据权利要求3所述的管道长度调整设备(100，101，102)，其中，活塞(107)是环形的并且围绕第一管道(102)布置。
5.根据权利要求4所述的管道长度调整设备(100，101，102)，其中，第一壳体(105)和第二壳体(116)是环形的并且围绕第一管道(102)布置。
6.根据权利要求1所述的管道长度调整设备(100，101，102)，其中，当第一壳体(105)与第一管道(102)脱离接合、第二壳体(116)与第一管道(102)接合、并且壳体运动装置(107)被操作时，第一管道(102)相对于第二管道(101)不移动。
7.根据权利要求1所述的管道长度调整设备(100，101，102)，其中，当第一壳体(105)与第一管道(102)接合并且第二壳体(116)与第一管道(102)接合时，第一管道(102)相对于第二管道(101)不移动。
8.一种蒸汽发生器管件检测系统，包括：
机器人操纵器(1)，其配置成将管道移动到选定蒸汽发生器管件(5)；
探头推动器(6)，其连接到所述管道并且配置成通过管道向选定蒸汽发生器管件(5)供给探头；以及
在机器人操纵器(1)和探头推动器(6)之间沿所述管道布置的管道长度调整设备(100，101，102)，管道长度调整设备(100，101，102)包括：
第一管道(102)；
第二管道(101)，其中，第一管道(102)配置成移入和移出第二管道(101)；以及
管道长度调整装置(100)，其包括：
第一壳体(105)，其包括构造成选择性地将第一壳体(105)与第一管道(102)接合的第一部件(103)；
第二壳体(116)，其附接到第二管道(101)并且包括构造成选择性地将第二壳体(116)与第一管道(102)接合的第二部件(114)，其中，第一管道(102)的一部分布置在第二管道(101)内侧；以及
壳体运动装置(107)，其联接到第一壳体(105)和第二壳体(116)，其中，壳体运动装置(107)的操作改变第一壳体(105)和第二壳体(116)之间的距离，
其中，当第一壳体(105)与第一管道(102)接合、第二壳体(116)与第一管道(102)脱离接合、并且壳体运动装置(107)被操作时，第一管道(102)的一部分移入或移出第二管道(101)。
9.根据权利要求8所述的蒸汽发生器管件检测系统，其中，第一部件(103)和第二部件(114)是囊套。
10.根据权利要求8所述的蒸汽发生器管件检测系统，其中，壳体运动装置(107)是活塞。
11.根据权利要求10所述的蒸汽发生器管件检测系统，其中，活塞(107)是环形的并且围绕第一管道(102)布置。
12.根据权利要求11所述的蒸汽发生器管件检测系统，其中，第一壳体(105)和第二壳体(116)是环形的并且围绕第一管道(102)布置。
13.根据权利要求8所述的蒸汽发生器管件检测系统，其中，当第一壳体(105)与第一管道(102)脱离接合、第二壳体(116)与第一管道(102)接合、并且壳体运动装置(107)被操作时，第一管道(102)相对于第二管道(101)不移动。
14.根据权利要求8所述的蒸汽发生器管件检测系统，其中，当第一壳体(105)与第一管道(102)接合并且第二壳体(116)与第一管道(102)接合时，第一管道(102)相对于第二管道(101)不移动。
15.一种用于调整在蒸汽发生器管件检测系统中的管道的长度的方法，所述方法包括：
提供在探头推动器(6)和蒸汽发生器管板(4)之间的管道长度调整设备(100，101，102)，管道长度调整设备(100，101，102)包括：第一壳体(105)，其包括构造成选择性地将第一壳体(105)与第一管道(102)接合的第一部件(103)；第二壳体(116)，其附接到第二管道(101)并且包括构造成选择性地将第二壳体(116)与第一管道(102)接合的第二部件(114)，其中，第一管道(102)的一部分布置在第二管道(101)内侧；以及壳体运动装置(107)，其联接到第一壳体(105)和第二壳体(116)，其中，壳体运动装置(107)的操作改变第一壳体(105)和第二壳体(116)之间的距离；
将第一壳体(105)与第一管道(102)接合；
将第二壳体(116)与第一管道(102)脱离接合；并且
在第一壳体(105)与第一管道(102)接合并且第二壳体(116)与第一管道(102)脱离接合的同时，操作壳体运动装置(107)以将第一管道(102)移入或移出第二管道(101)。
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