CN104520942A - 用于罐检查、准备和维护的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于罐储存、传递或输送系统的运行系统(20)，大致包括：支承结构(22)；至少一个运行装置(24)，用于准备、检查和/或修理罐；以及基部环(26)，用于支承运行装置和提供该运行装置相对于支承结构的旋转运动。

Description

用于罐检查、准备和维护的系统和方法

背景技术

当期望放射性材料保留在反应器部位处的储存装置中比初始预期更长时间时，需要验证罐外壳的状态，该罐外壳形成在通风的罐储存系统中用于密闭放射性材料的基本边界。检查的要求在海边储存设备处特别重要，在该海边储存设备处，不锈钢罐的应力腐蚀裂纹可能是关注的问题。根据检查的结果，很可能需要维护。

因此，需要传送多种无损检查和维护工具，它们能够安装在储存模块和在储存系统中的传递桶之间。

发明内容

该发明内容提供为用于以简化形式引入概念的选择，该概念将在后面的具体实施方式中进一步介绍。这里的发明内容将并不认为是要求保护的主题的关键特征，也不用于帮助确定要求保护的主题的范围。

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于罐储存、传递或输送系统的运行系统。该运行系统大致包括：支承结构；至少一个运行装置，用于准备、检查和/或修理罐；以及基部环，用于支承运行装置和提供该运行装置相对于支承结构的旋转运动。

根据本发明的另一实施例，提供了一种用于罐储存、传递或输送系统的运行系统。该运行系统大致包括：支承结构，该支承结构可与罐储存、传递或输送系统连接；至少一个运行装置，该运行装置从以下组中选择，该组包括检测装置、准备装置和修理装置；以及基部环，用于支承该至少一个运行装置和提供该运行装置相对于支承结构的旋转运动。

根据本发明的另一实施例，提供了一种在罐储存、传递或输送系统中准备、检查和/或修理罐的方法。该方法大致包括：将运行系统安装在罐储存、传递或输送系统上，其中，输送系统包括支承结构、至少一个运行装置和基部环，该基部环用于支承运行装置和提供该运行装置相对于支承结构的旋转运动。该方法还包括使得基部环和运行装置相对于支承结构旋转或使得罐相对于固定的基部环和运行装置运动。

附图说明

通过下面结合附图的详细说明，将更容易清楚和更好地理解本发明的前述方面和多个附加优点，附图中：

图1是用于容纳罐的水平干储存模块的等距视图，具有根据本发明一个实施例的、用于罐检查、准备和/或修理的运行系统，该运行系统定位在模块的开口处；

图2是图1中所示的、用于容纳罐的水平干储存模块的等距视图，其中图1中所示的罐运行系统从模块的开口中拆卸；

图3是图1中所示的罐运行系统的分解图；

图4是图1中所示的运行系统的侧剖图；

图5是纵向焊接检查和/或维护处理的透视图；

图6是在图1所示的罐检查和/或维护系统中使用的准备装置的放大等距视图；

图7是在图1所示的罐检查和/或维护系统中使用的检测装置组件的放大等距视图；

图8是纵向焊接检查和/或维护处理的透视图；以及

图9-12是用于容纳罐的竖直干储存模块的各种视图，具有根据本发明另一实施例的、定位在模块的开口处的运行系统。

具体实施方式

下面将结合附图进行详细说明，附图中，相同参考标号为相同元件将作为本发明主题的多个实施例的说明，且并不只是表示该实施例。在说明书中介绍的各实施例只是提供为实例和示例说明，并不认为是优选或优于其它实施例。这里提供的示例实例将并不是排他或者将本发明限制为所述的确切形式。类似的，这里介绍的任何步骤可以与其它步骤互换，或者多个步骤进行组合，以便获得相同或基本类似的结果。

在下面的说明中，提出了大量的特定细节，以便充分理解本发明的示例实施例。不过，本领域技术人员应当知道，本发明的多个实施例可以在没有一些或全部特定细节的情况下实施。在一些实例中，公知的处理步骤没有详细介绍，以便不会不必要地模糊本发明的多个方面。而且，应当知道，本发明的实施例可以实现这里所述特征的任意组合。

本发明的实施例大致涉及用于检查设计成容纳放射性材料的罐的异常情况(例如应力腐蚀裂纹)以及用于提供需要维护的系统、装置和方法。参考图1，图中表示了用于罐C的水平干储存模块M，该水平干储存模块M的前门已经被拆卸，因此罐C能够进出该模块M。运行系统20附接在模块M上，并设计成用于沿罐C的外表面运行，用于外表面的准备、检查和/或修理，这些将由于罐的辐射场而不能人工进行。

运行系统20可以设置成准备、检查和/或修理罐C的任意外表面，但是也可以特别聚焦于焊接和受到退化的其它表面。罐C使用运行系统20进行的准备、检查和维护能够准备罐C用于输送，例如在延长储存时期之后，或者用于延长储存期。

尽管在图1-8中表示为用于水平储存模块M上，但是应当知道，罐运行系统20也可以用于例如包括竖直储存筒仓的竖直储存系统。如后面详细所述，图9-12表示了竖直储存系统的一个实施例。运行系统20可以安装在储存的第二层包装(例如水平储存模块M，如由图1中可见，或者竖直储存筒仓S，如由图9中可见)和桶(例如传递筒或输送桶，未示出)之间。这样，罐C的外表面可以在罐C的传递处理过程中进行准备、检查和/或修理，例如当罐从第二层(overpack)包装取出至桶内时，当它从桶内插入第二层包装中时，或者这两者。

参考图1，运行系统20大致包括支承结构22、至少一个运行装置(例如检测装置24)和基部环26，该基部环26用于相对于支承结构22支承检测装置24。不过应当知道，除了检测工具之外，运行系统20也可以设置成支承准备和维护工具。如后面更详细所述，运行系统20可以相对于罐C运动(例如见图8)，或者也可选择，罐C可以相对于运行系统20运动(例如见图5)。

比较图2和3，支承结构22可以通过使用相同实施例30(该实施例30用于门安装)来附接在模块M的进口点上。在该方面，紧固件可以用于与提供为用于门附接的实施例30连接。因此，支承结构22设计成用于可重复和精确地安装在模块M上。另外，支承结构22容易附接在模块M上和从该模块M上拆卸，并设置成在模块M和传递设备(未示出)之间的开口的有限空间中操作。从支承结构22向外延伸的臂32能够用于支承控制和动力电缆42(见图1)。

下面将参考图3和4更详细地介绍运行系统20的部件。基部环26与支承结构22连接，且如所示实施例中示出的，可以设置成相对于支承结构22旋转运动。参考图3，基部环26可旋转地安装在支承结构22上，以便对齐和与进入模块M的开口O同心，罐C插入和容纳于该模块M中。基部环26可以设置成顺时针或逆时针或者两者(例如在顺时针和逆时针之间震荡)来旋转。

基部环26可以驱动成相对于支承结构22进行精确和可重复的运动。在图3的示例实施例中，驱动组件36包括精确正时皮带38，该精确正时皮带38可以由步进电机40来驱动。使用正时皮带38和步进电机40来驱动的优点是例如缺陷的位置能够使用软件坐标来指明。不过应当知道，其它驱动组件也在本发明的范围内。例如，用于旋转的传动装置可以包括一个或多个齿轮、链轮、链或者一个或多个正时皮带(例如，一个正时皮带用作齿轮，一个用于传递运动)。根据本发明实施例的驱动组件可以设计成防止滑移。

轴承系统44使得基部环26能够相对于支承结构22运动。在所示实施例中，所示实施例的基部环26有槽78，该槽78在图4的剖视图中表示为杯形设计。槽78设置成与轴承组件44和支承结构22交接。在该方面，轴承组件44使得基部环26能够在并不相对于支承结构2限制的情况下旋转，同时承载基部环26自身的负载，且防止基部环26相对于支承结构22进行径向或线性运动。

参考图3和4，轴承组件44包括：引导环80，该引导环80从支承结构22伸出；外部轴承环组件82，该外部轴承环组件82定位在引导环80的外部；以及内部轴承环组件84，用于与引导环80交接。如由图4的剖视图中可见，从支承结构22伸出的引导环44具有与支承结构22连接的第一端86和远离支承结构22的第二端88。从第一端86至第二端88，引导环44的截面形状膨胀，以使得它在第二端88处的宽度大于在第一端86处的宽度。

外部轴承环组件82包括外部和内部部件82a和82b，该外部和内部部件82a和82b设计成交接为在引导环80的表面和基部环槽78的表面之间的轴承表面。在该方面，外部和内部部件82a和82b具有梯形截面形状，以便与引导环44的截面形状交接。内部轴承环84提供了在引导环80的第二端88和槽78的内表面之间的轴承表面。

外部轴承环组件82(82a和82b)和内部轴承环84的轴承表面使得基部环26能够相对于支承结构22旋转。另外，在该水平方位中，外部轴承环组件82(82a和82b)承载基部环26自身的负载。轴承组件44的部件的配合允许基部环26相对于支承结构22进行旋转运动，但是防止基部环26相对于支承结构22进行径向或线性运动。

参考图5，基部环26设置成具有用于它的仪器的“袋穴”或特殊安装位置46，该仪器可以包括一个或多个检测装置24或准备装置48。作为非限定实例，安装位置46可以刚性附接在基部环26上，以便接收可刚性安装或可拆卸的传感器。在图4所示的实施例中，安装位置46沿基部环26相互径向间隔开，并包括接收部分，用于接收任意数目的检查、准备和维护工具(用于特殊操作所需，例如可安装的检测装置24或准备装置48)。

安装位置46还能够设置成保持其它可安装的装置，包括但不局限于研磨器、焊接头部、喷丸喷嘴、磨料喷嘴、表面涂层喷雾喷嘴、表面清洁喷雾喷嘴或者其它修复表面缺陷、清洁表面或提供预防维护(例如用于延长储存的表面涂层)所需的装置。

安装位置46可以沿基部环26布置在多个位置。例如，在本发明的一个实施例中，基部环26可以包括在基部环26两侧的安装位置46，因此基部环26的180度旋转能够设置成提供360度的表面覆盖。减少基部环26为了覆盖整个表面所需的旋转角度可以在通向运行系统20的电缆的管理方面提供优点，例如电、控制、压缩气体等。

在图5的示例实施例中，检测装置24安装在两个准备装置48之间，以便允许双向扫描，例如沿顺时针和逆时针方向。准备装置48可以用于在检查之前清洁表面或施加用于检测所需的溶液(例如在超声波和渗透测试中)。通过在两个准备装置48之间安装单个检测装置24，可以在检测基部环26是沿顺时针方向还是沿逆时针方向运动之前进行准备。而且，通过在两个准备装置48之间安装单个检测装置24，第一装置48能够用于施加用于检查所需的溶液，第二装置48能够用于在测试后除去溶液。

参考图6，图中提供了示例的准备装置48。准备装置48包括本体50，该本体50有第一和第二主辊52和54以及在第一和第二主辊52和54之间运行的带56。准备装置48还可以包括一个或多个更小的返回辊58，该返回辊58设置成拉伸带56，从而在带返回时吸收在该带56中的任何松弛。不过，在另一结构中，准备装置48可以并不包括返回辊；而是，第一主辊52可以是供给辊，第二主辊可以是卷绕辊，类似于音频磁带。在所示实施例中，包括多个返回辊，以便能够用于较长带56，从而减小带在处理中的变化以及在装置48中的任何卷绕问题。一个或两个主辊52和54可以被驱动，例如通过驱动辊64、具有齿轮头部的空气马达、或者通过任意其它合适的驱动机构。

当准备装置48用作清洁装置时，带56可以是任意类型的清洁介质，例如包括但不局限于布、磨料垫、毡等，并可以取决于所需的清洁用途。第一和第二主辊52和54的展开应当足够使得带56在辊52和54之间的跨距覆盖在罐C上的平表面，但还与罐C的曲率相符，例如当跨过焊缝的前端或后端时。不过应当知道，除了使用带和辊结构之外，其它准备和清洁装置也在本发明的范围内。

当准备装置48用作溶液传送系统时，带56可以是用于传送溶液的任意合适介质。准备装置48也可以包括：传送喷嘴60，该传送喷嘴60可以设置成向罐C的表面传送溶液；以及抽吸喷嘴62，用于提供传送溶液的排出。

检测装置24可以有多个运动自由度地安装在基部环26上，以便获得最佳的检测位置。参考图7，示例检测装置24安装在工具臂组件70上。检测装置24可以安装成相对于它检测的罐C表面具有多个自由度。例如，臂72可在臂壳体74内滑动，以便允许检测装置相对于基部环26和罐C表面向前和向后运动。而且，检测装置24安装在可运动颈部76上，该可运动颈部76能够相对于臂72径向旋转。准备装置48可以安装在类似的臂组件上。而且，臂壳体74可枢轴转动地安装在袋穴46上(见图5)，以便用于相对于该袋穴46枢轴转动。

检测装置24的目的是检查罐焊接和表面，例如在罐C在它的储存第二层包装模块M和传递桶或输送桶(未示出)之间过渡的过程中。这样抽取可以在罐C的储存、传递或输送过程中在任何时间进行。检查或检测方法的主要目标是检查罐以便发现在罐外壁中的缺陷，包括但不局限于：点腐蚀、锈变色、和/或在焊接和受热区域中的应力腐蚀裂纹。

合适的检测装置可以包括无损测试装置，例如染料渗透剂传感器、超声波检查传感器、涡电流检查传感器、激光超声波检查传感器和/或视觉检查传感器。使用的检测装置可以根据在罐C的表面上的沉积物的质量和数量以及缺陷的尺寸和方位而变化。在超声波和渗透检测的情况下，可能需要在检测之前施加溶液和在检测后排出。因此，本发明的实施例还包括能够用于清洁和/或施加和排出溶液的清洁头部。

涡电流检查使用涡电流，该涡电流是当导体受到变化的磁场(由于场随时间变化)时在导体中感应的电流。变化的磁场能够引起电子在导体本体内的循环流动或者电流。涡电流传感器大致能够发现在平滑表面上的应力腐蚀裂纹，例如最终磨削的板或研磨平齐的焊接。涡电流测试通常包括用于视觉检查、表面清洁和操纵涡电流探针的工具。

染料渗透剂测试使用渗透剂和显影剂溶液，以便渗透裂纹和突出表面缺陷。渗透剂测试通常能够发现应力腐蚀裂纹。处理过程通常执行为人工处理过程；不过，它能够使用喷雾喷嘴、擦拭器和/或光纤而自动地进行清洁表面、施加渗透剂、擦去多余的渗透剂、施加显影剂和视觉检查该表面。在该方面，染料渗透剂测试通常包括具有照明灯的照相机或光纤探针，用于视觉检查、表面清洁、施加渗透剂和施加显影剂。

在超声波检查中，中心频率范围为从0.1-15MHz和有时直到50MHz的非常短超声脉冲波发射至罐壁或焊接部分中，以便检测内部缺陷或表示材料的特征。该技术通常也用于确定测试物体的厚度，例如以便检测管工件的腐蚀。超声波检测通常在钢和其它金属以及合金上进行，不过它也能够用于混凝土、木头和复合材料，虽然分辨率更差。在超声波测试中，与诊断机器连接的超声波换能器越过要检查的物体。换能器通常通过耦合剂(例如油)或者通过水(例如在浸没测试中)而与测试物体分开。超声波检查技术特别设计成确定在侧部附近的缺陷的位置和尺寸。超声波检查通常包括用于视觉检查、表面清洁、施加耦合剂和操纵超声波探针的工具。

激光-超声波检查使用激光来产生和检测超声波。它是用于测量材料厚度、检测缺陷和材料特征的非接触技术。激光-超声波系统的基本部件是激光发生器、激光检测器和探测器。激光超声波检查通常包括用于视觉检查、表面清洁和操纵激光超声波探针的工具。

视觉检查通常包括使用专用照明和放大技术，通常能够发现点蚀和生锈，它们是应力腐蚀裂纹的前兆。视觉检查也可以包括表面清洁和/或测试。

合适的维护装置可以包括表面清洁，例如通过干冰吹净、修理裂纹焊接和施加保护涂层。干冰吹净处理可以包括用于施加干冰的喷雾喷嘴和用于收集从罐C表面除去的材料的过滤废物排出。用于裂纹焊接的修理处理可以包括研磨头部、热焊接以及一个或多个视觉检查工具。保护涂层的施加处理可以包括一个或多个喷雾喷嘴和视觉检查工具。

下面将参考图1更详细地介绍前部焊接检查。前部焊接F是在罐C的前部盖部分和罐C的柱形侧壁之间的圆形焊接。前部焊接F能够通过在模块M中稍微向前拉动罐C(例如使用抓环66)以使得运行系统20大致与罐C的前部焊接F对齐而进行检查，如能够通过操作人员视觉检查或通过检测装置来确认。在罐C调节后，检测装置24和准备装置48能够精细铰接运动和调节成遇到在罐C上的前部焊接F，例如使用铰接控制。

在调节后，驱动组件36能够用于使得基部环26(示例检测装置24和准备装置48安装在该基部环26上)相对于罐C环绕整个前部焊接F旋转。根据由检测装置24使用的传感器，准备装置48可以在检测之前清洁前部焊接F表面，或者它们可以施加和除去用于检查所需的溶液。如上所述，除了准备和检查工具之外，运行系统20还可以以任意合适组合支承用于前部焊接F的修理工具。

下面将参考图5介绍纵向焊接检查。纵向焊接L是在容器C的前部盖部分和容器C的后部盖部分之间的直线焊接。纵向焊接L能够通过模块M中稍微向前拉动罐C以使得运行系统20大致与罐C的纵向焊接L对齐而进行检查，如能够通过操作人员视觉检查或通过检测装置来确认。在罐C调节后，检测装置24和准备装置48能够精细铰接运动和调节成遇到在罐C上的纵向焊接L，例如使用铰接控制。

在图5所示的实施例中，准备装置48已经调节成遇到在罐C上的纵向焊接L。当检测装置24或制备装置48沿纵向焊接L的长度运行时，罐C能够从模块M向前拉动罐C(例如使用抓环66)。还应当知道，罐C还可以沿相反方向相对于运行系统20运动。这种动作能够在需要时重复进行，用于进一步的检测、准备或清洁，例如以便除去检查所需的溶液。如上所述，除了准备和检查工具之外，运行系统20还可以任意合适组合支承用于纵向焊接L的修理工具。

下面将参考图8介绍后部焊接检查。后部焊接B是在罐C的后部盖部分和罐C的柱形侧壁之间的圆形焊接。后部焊接B能够通过在模块M中完全向前拉动罐C以使得运行系统20大致与罐C的后部焊接B对齐而进行检查，如能够通过操作人员视觉检查或通过检测装置来确认。在罐C调节后，检测装置24和准备装置48能够精细铰接运动和调节成遇到在罐C上的后部焊接B，例如使用铰接控制。

在调节后，驱动组件36能够用于使得基部环26(示例检测装置24和准备装置48安装在该基部环26上)相对于罐C环绕整个后部焊接B旋转。根据由检测装置24使用的传感器，准备装置48可以在检测之前清洁后部焊接B表面，或者它们可以施加和除去用于检查所需的溶液。如上所述，除了准备和检查工具之外，运行系统20还可以支承用于后部焊接B的修理工具(以任意合适组合)。

下面将参考图9-12介绍本发明的另一实施例。图9-12中所示的实施例基本类似于图1-8的实施例，除了关于罐C竖直定向和储存筒仓S的区别。在图9-12中类似部件使用在100系列中的、与图1-8中类似的标号。

在图9-12所示的实施例中，储存筒仓S是竖直储存筒仓。因此，运行系统120使用嵌入件130来附接在模块S的顶部进口点上，该嵌入件130提供为用于顶板附接。运行系统120还包括笼架128，用于保护系统20的部件防止损坏，还可以用于支承控制和动力电缆142。竖直储存系统通常包括位于竖直筒仓和传递桶之间的门或配合机构。应当知道，运行系统可以布置在配合机构的下面或上面，且笼架128可以中断，以便清洁配合机构。另外，运行系统120包括适配器190，以使得支承结构122可在筒仓S上附接在嵌入件30上。

与图1-8的实施例类似，图9-12中所示的运行系统120设计为准备、检查和修理罐C，该罐C可以进行前部、纵向和后部焊接检查(例如见图11和12)。不过，对于图9-12的实施例，罐C使用钩134而从竖直模块S中升高，而不是如图1-8的实施例中所示水平运动。

尽管已经表示和说明了示例实施例，但是应当知道，在不脱离本发明的精神和范围的情况下能够在示例实施例中进行多种变化。

Claims (19)

1.一种用于罐储存、传递或输送系统的运行系统，该运行系统包括：

支承结构；

至少一个运行装置，用于准备、检查和/或修理罐；以及

基部环，用于支承运行装置和提供该运行装置相对于支承结构的旋转运动。

2.根据权利要求1所述的运行系统，其中：支承结构可附接在水平罐储存模块或竖直罐储存筒仓上。

3.根据权利要求1所述的运行系统，其中：该至少一个运行装置从以下组中选择，该组包括：检测装置、准备装置和修理装置。

4.根据权利要求3所述的运行系统，其中：检测装置是无损检测装置。

5.根据权利要求3所述的运行系统，其中：检测装置从以下组中选择，该组包括：染料渗透剂传感器、超声波检查传感器、涡电流检查传感器、激光超声波检查传感器和视觉检查传感器。

6.根据权利要求3所述的运行系统，其中：修理装置从以下组中选择，该组包括：研磨器、焊接头部、磨料喷嘴、喷丸喷嘴、表面涂层喷雾喷嘴和表面清洁喷雾喷嘴。

7.根据权利要求1所述的运行系统，其中：基部环包括一个或多个安装位置，用于接收该至少一个运行装置。

8.根据权利要求1所述的运行系统，其中：运行系统包括多个运行装置。

9.根据权利要求1所述的运行系统，其中：运行装置可以在基部环上彼此定位成大约180度。

10.根据权利要求1所述的运行系统，其中：运行装置能够相对于支承结构以多个运动自由度来运动。

11.根据权利要求1所述的运行系统，其中：运行装置可设置成沿罐上的焊接运行。

12.根据权利要求11所述的运行系统，其中：在罐上的焊接可以从以下组中选择，该组包括：前部周边焊接、后部周边焊接和纵向焊接。

13.根据权利要求1所述的运行系统，其中：运行装置可设置成保持固定，以使得罐相对于运行装置运动。

14.根据权利要求1所述的运行系统，还包括：驱动系统。

15.根据权利要求14所述的运行系统，其中：驱动系统包括由步进马达驱动的正时皮带。

16.根据权利要求1所述的运行系统，还包括：轴承系统。

17.根据权利要求16所述的运行系统，其中：轴承系统包括引导环、外部轴承环组件和内部轴承环组件。

18.一种用于罐储存、传递或输送系统的运行系统，该运行系统包括：

(a)支承结构，该支承结构可与罐储存、传递或输送系统连接；

(b)至少一个运行装置，该运行装置从以下组中选择，该组包括检测装置、准备装置和修理装置；以及

(c)基部环，用于支承该至少一个运行装置和提供该运行装置相对于支承结构的旋转运动。

19.一种在罐储存、传递或输送系统中准备、检查和/或修理罐的方法，该方法包括：

(a)将运行系统安装在罐储存、传递或输送系统上，其中，输送系统包括支承结构、至少一个运行装置和基部环，该基部环用于支承运行装置和提供该运行装置相对于支承结构的旋转运动；以及

(b)使得基部环和运行装置相对于支承结构旋转或使得罐相对于固定的基部环和运行装置运动。