CN104743468B - 一种核反应堆压力容器检查升降定位平台 - Google Patents

一种核反应堆压力容器检查升降定位平台 Download PDF

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Abstract

本发明属于核电站核反应堆压力容器焊缝无损检测技术领域，具体是一种核反应堆压力容器检查升降定位平台。包括：有腿下平台（5）、升降平台机构（3）和机械臂（1）；有腿下平台（5）为具有支撑腿的平台结构，支撑于核反应堆压力容器内部下底面；在有腿下平台（5）的平台中部，安装有在垂直方向延伸的长杆状的升降平台机构（3）；升降平台机构（3），包括从内到外依次嵌套的第一节立柱（14）、第二节立柱（12）和第三节立柱（11）；第二节立柱（12）和第三节立柱（11）沿第一节立柱（14）滑动；在上述第三节立柱（11）外侧上端，安装有机械臂（1）。本发明所述升降平台能够快速升降定位，实现所需检查焊缝范围全覆盖。

Description

一种核反应堆压力容器检查升降定位平台
技术领域
本发明属于核电站核反应堆压力容器焊缝无损检测技术领域。
背景技术
核电站压力容器是核反应堆冷却剂压力边界的核心部件之一，它由法兰环、筒身段、进出水口接管等筒体组合件、顶盖组合件、底封头以及法兰密封结构组成。压力容器焊缝较多，需要检查筒体与底封头环焊缝、下筒体环焊缝、上筒体环焊缝、接管安全端焊缝以及法兰孔带。核电站要求核反应堆压力容器焊缝检查时间周期短。
但是目前，检查设备进行检查时频繁起水下水安装，增大了人员沾污风险。同时，设备起水下水次数较多，使用环形吊车次数较多，环型吊车配合要求较高，增加了检查操作人员以及吊车司机工作强度，且增加了设备的吊装与安装风险，另外也增加了检查时间。
因此，急需缩短检查时间周期，降低对环吊使用的依赖性，减少人体受放射性射线照射，以及减轻检查操作人员与环吊司机的工作强度。
发明内容
本发明目的是提供一种核反应堆压力容器检查升降定位平台，辅助实现对核电站核反应堆压力容器焊缝进行超声自动检查，缩短检查时间周期，降低对环吊使用的依赖性，减少人体受放射性射线照射，以及减轻检查操作人员与环吊司机的工作强度，同时必须根据压力容器尺寸、自身设备特性及周边工作环境研发一种检查平台来实现压力容器役前及在役检查。
本发明是如此实现的：一种核反应堆压力容器检查升降定位平台，其中，包括：有腿下平台、升降平台机构和机械臂；
有腿下平台为具有支撑腿的平台结构，支撑于核反应堆压力容器内部下底面；在有腿下平台的平台中部，安装有在垂直方向延伸的长杆状的升降平台机构；
升降平台机构，包括从内到外依次嵌套的第一节立柱、第二节立柱和第三节立柱；第二节立柱和第三节立柱沿第一节立柱滑动；
在第一节立柱下端连接一级传动换向滑轮，在第一节立柱上端连接一级传动滑轮；在第二节立柱上端连接二级传动滑轮；
升降平台机构还包括：绕线滚筒组件、第一段钢丝绳、第二段钢丝绳；绕线滚筒组件设置于上述3个立柱的并列位置，第一段钢丝绳绕于绕线滚筒组件上，随绕线滚筒组件的旋转而伸缩，伸出后的第一段钢丝绳绕过一级传动换向滑轮后，由下向上伸出到一级传动滑轮，然后绕过一级传动滑轮，由上向下伸出，最后连接在第二节立柱；第二段钢丝绳一端固定在第一节立柱上，绕过固定在第二节立柱的二级传动滑轮后与第三节立柱连接；
在上述第三节立柱外侧上端，安装有机械臂。
如上所述的核反应堆压力容器检查升降定位平台，其中，在所述第三节立柱，安装有3条辅助对中支撑腿，3条辅助对中支撑腿在竖直平面内转动；
所述核反应堆压力容器检查升降定位平台还包括：环形的辅助对中支撑腿连接件以及3个支腿连杆；
辅助对中支撑腿连接件通过固定连接在所述第三节立柱外侧的导向导轨上下滑动；3个支腿连杆连接于辅助对中支撑腿连接件和辅助对中支撑腿之间，3个支腿连杆两端均为转动连接。
如上所述的核反应堆压力容器检查升降定位平台，其特征在于，所述3条辅助对中支撑腿在水平面上均匀分布，相互间隔120°；并且支撑位置避开压力容器的进水口和出水口，支撑于压力容器内壁上。
本发明所述升降平台能够快速升降定位，实现所需检查焊缝范围全覆盖。升降平台主体结构（图1）以现有的有腿下平台为基础，在有腿下平台上安装升降平台机构，在有腿下平台上倒挂机械臂，在升降立柱上部装机械臂。升降平台上装有三个辅助对中支撑腿，保证整个检查平台的稳定性。整个检查平台一次性下水安装，两台机械臂实现同时检查，实现独立分区域实施分布式扫查，实现下部的下筒体环焊缝和上部的接管区域扫查内容同时进行。
1本发明中，利用已有的定位平台，升降立柱安装于已有平台的法兰面上实现机械臂的升降定位。
2三节（或多节）立柱利用钢丝绳联动传动技术实现机械臂的升降。三节立柱通过两段钢丝绳，三个滑轮传动以及一个绕线滚筒实现第二节立柱与第三节立柱等量同时联动。实现上挂机械臂在压力容器中心轴线上的升降定位。
3单根钢丝绳单作用传动方式：绕线滚筒组件拉紧钢丝绳立柱升出，放松钢丝绳立柱在重力作用下下降收回。
4与定位平台错开布置的对中支撑腿支撑加强升降立柱的稳定性：采用三条辅助对中支撑腿，立柱升高时，三条对中支撑腿支撑在压力容器内壁上，防止立柱升高后产生偏心现象，且保证在在压力容器90°与180°之间无平台支腿干扰。
5对中支撑腿组件错开压力容器主管道口与定位平台支腿的布置方式。确保对中支腿支撑时，能够完全支持到压力容器内壁上，支腿支撑点与压力容器主管道口错开。
6辅助对中支撑腿収展机构。通过驱动气缸及连杆结构实现辅助对中支撑腿的展开支撑与收拢。
附图说明
图1核反应堆压力容器检查升降平台总装图。
图2升降平台动力传动结构图。
图3升降平台动力传动原理图。
图4辅助对中支撑腿布局图。
图5辅助对中支撑腿布局图。
其中，
图1中：1、上装机械臂2、升降平台辅助对中支撑3、升降平台机构4、核反应堆压力容器5、有腿下平台6、下挂机械臂
图2中：7、上机械臂连接件8、二级传动滑轮9、一级传动滑轮10、绕线滚筒组件11、第三节立柱12、第二节立柱13、辅助对中支撑腿14、第一节立柱15、第二段钢丝绳16、一级传动换向滑轮17、第一段钢丝绳
图3中：8、二级传动滑轮9、一级传动滑轮11、第三节立柱12、第二节立柱14、第一节立柱15、第二段钢丝绳16、一级传动换向滑轮17、第一段钢丝绳
图4中：18、1号固定支腿19、2号固定支腿20、1号辅助对中支撑腿21、3号固定支腿22、2号辅助对中支撑腿23、4号固定支腿24、3号辅助对中支撑腿31、压力容器主管道进水口32、压力容器主管道出水口
图5中：25、辅助对中支撑腿驱动气缸27、支腿连杆28、驱动气缸连接板11、第三节立柱29、辅助对中支撑腿连接件30、导向导轨。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
如图1所示，本发明所述检查装置主体结构分为：有腿下平台5、升降平台机构3、平台辅助对中支撑腿2、机械臂（1、6）四大部件，其中，机械臂1、6包含：上装机械臂1、下挂机械臂6。
有腿下平台5为设备定位固定机构，支撑于压力容器4的内底面，保证设备在压力容器4内固定稳固，升降平台机构3为中心导向定位机构，平台辅助对中支撑腿2保证立柱的刚性及对中性。使用应用于不同扫查任务的机械臂1、6，通过扫查计划规划分布在中心导向机构上的不同区间，独立自主运动在相应的扫查区域内，实施扫查任务。
具体具有如下结构特点：
1、利用已有的定位平台5，升降立柱3安装于已有平台的法兰面上实现机械臂的升降定位（图1）。
2、三节立柱利用两段钢丝绳联动传动技术（图2、图3）。该技术通过两段钢丝绳15、17实现。第一段钢丝绳17从绕线滚筒组件10上引出，通过第一节立柱14上固定的一级传动换向滑轮16及一级传动滑轮9与第二节立柱12连接。第二段钢丝绳17一段固定在第一节立柱上14，绕过在第二节立柱12固定的二级传动滑轮8与第三节立柱11连接。滚筒绕组件10绕钢丝绳15时，通过级传动换向滑轮16及一级传动滑轮9驱动第二节立柱12运动，第二节立柱12运动通过二级传动滑轮8驱动第三节立柱11运动。实现第二节立柱12与第三节立柱11等量同时联动，实现上挂机械臂在压力容器中心轴线方向的定位。
3、单根钢丝绳单作用传动方式（图2、图3）：绕线滚筒组件10拉紧钢丝绳15、17时，立柱12、14升起，放松钢丝绳15、17，立柱12、14在重力作用下下降收回。
4、与定位平台错开布置的对中支撑腿支撑加强升降立柱的稳定性（图4）。采用三条辅助对中支撑腿支撑对中方式，3条辅助对中支撑腿在水平面上均匀分布，相互间隔120°；并且支撑位置避开压力容器的进水口和出水口，支撑于压力容器内壁上；
在图4所示的例子中，1号辅助对中支撑腿20布置在90°方向，与2号固定支腿19在同一竖直平面内，2号辅助对中支撑腿22与1号辅助对中支撑腿20相隔120°，2号辅助对中支撑腿22与3号辅助对中支撑腿24也相隔120°。三条支腿周向均布，增强升降立柱3的稳定性，保证了在压力容器90°与180°之间无支腿干扰，方便机械臂的安装及电缆的布置。
上述情况被设定为最优取值情况，即所述3条辅助对中支撑腿分布于核反应堆压力容器内壁的水平截面90°、210°和330°方向；根据现场情况，分布位置可以设定最优情况下取±10°的范围。即所述3条辅助对中支撑腿分布于核反应堆压力容器内壁的水平截面90°±10°、210°±10°和330°±10°方向。
图中所示的0°、90°、120°、180°等角度方位关系根据核电站相关规范确定。例如，作为一个例子，利用压力容器轴轴向上均匀布置的用于进行设备连接的螺栓孔作为定位基准，以1号螺栓作为0°，此0°方向也对应图4中所示的一个开口位置。
根据上述规范，所述下平台的4个固定支腿均布在0°、90°、180°、270°方向。
5、对中支撑腿组件错开压力容器主管道口与定位平台支腿的布置方式（图4）。1号辅助对中支撑腿20布置在90°方向，2号辅助对中支撑腿22与1号辅助支撑腿20相隔120°布置，2号辅助对中支撑腿22与3号辅助对中支撑腿24也相隔120°布置。三条辅助对中支腿与压力容器主管道口31、32错开，三条辅助支腿支撑在压力容器主管道进水口31与压力容器主管道出水口32之间的压力容器内壁上，保证了三条辅助对中支腿完全支撑到压力容器内壁上。
6、辅助对中支撑腿収展机构（图5）。辅助对中支撑腿驱动气缸25通过驱动气缸连接板28驱动辅助对中支撑腿连接件29在第三节立柱上11上下滑动，辅助对中支撑腿连接件29通过支腿连杆27驱动辅助对中支撑腿20、22、24展开或收拢。在立柱上升后，辅助对中支撑腿20、22、24展开与压力容器内壁贴合，保证立柱的对中性及设备的刚性。立柱未上升时，辅助对中支撑腿20、22、24收拢，降低辅助对中支撑腿20、22、24对上装机械臂1扫查运动的影响。
在核反应堆压力容器检查升降平台实际运用过程中，将两台机械臂安装于平台上，通过专用吊具将升降平台安装到压力容器中，在立柱未上升状态下，辅助对中支撑腿处于收拢状态，上下两台机械臂进行轨迹扫查动作。扫查压力容器上端焊缝时，电机驱动绕线滚筒，通过钢丝绳及滑轮驱动立柱上升，立柱一直上升到待检查区域，然后，驱动气缸动作，使得辅助对中支撑腿展开，支撑到压力容器内壁上。上述电机反转时，立柱依靠自身重力作用降落到初始位置。
上面对本发明的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的最优实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (3)

1.一种核反应堆压力容器检查升降定位平台，其特征在于，包括：有腿下平台(5)、升降平台机构(3)和机械臂(1)；
有腿下平台(5)为具有支撑腿的平台结构，支撑于核反应堆压力容器内部下底面；在有腿下平台(5)的平台中部，安装有在垂直方向延伸的长杆状的升降平台机构(3)；
升降平台机构(3)，包括从内到外依次嵌套的第一节立柱(14)、第二节立柱(12)和第三节立柱(11)；第二节立柱(12)和第三节立柱(11)沿第一节立柱(14)滑动；在第一节立柱(14)下端连接一级传动换向滑轮(16)，在第一节立柱(14)上端连接一级传动滑轮(9)；在第二节立柱(12)上端连接二级传动滑轮(8)；升降平台机构(3)还包括：绕线滚筒组件(10)、第一段钢丝绳(17)、第二段钢丝绳(15)；绕线滚筒组件(10)设置于上述第一节立柱、第二节立柱和第三节立柱的并列位置，第一段钢丝绳(17)绕于绕线滚筒组件(10)上，随绕线滚筒组件(10)的旋转而伸缩，伸出后的第一段钢丝绳(17)绕过一级传动换向滑轮(16)后，由下向上伸出到一级传动滑轮(9)，然后绕过一级传动滑轮(9)，由上向下伸出，最后连接在第二节立柱(12)；第二段钢丝绳(15)一端固定在第一节立柱(14)上，绕过固定在第二节立柱(12)的二级传动滑轮(的后与第三节立柱(11)连接；在上述第三节立柱(11)外侧上端，安装有机械臂(1)。
2.如权利要求1所述的核反应堆压力容器检查升降定位平台，其特征在于，在所述第三节立柱(11)，安装有3条辅助对中支撑腿(20、22、24)，3条辅助对中支撑腿(20、22、24)在竖直平面内转动；所述核反应堆压力容器检查升降定位平台还包括：环形的辅助对中支撑腿连接件(29)以及3个支腿连杆(27)；辅助对中支撑腿连接件(29)通过固定连接在所述第三节立柱(11)外侧的导向导轨(30)上下滑动；3个支腿连杆(27)连接于辅助对中支撑腿连接件(29)和辅助对中支撑腿(20、22、24)之间，3个支腿连杆(27)两端均为转动连接。
3.如权利要求2所述的核反应堆压力容器检查升降定位平台，其特征在于，所述3条辅助对中支撑腿(20、22、24)在水平面上均匀分布，相互间隔120°；并且支撑位置避开压力容器的进水口和出水口，支撑于压力容器内壁上。
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