CN105987808B - 重水堆装卸料机分离器管嘴抱卡测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及重水堆装卸料机分离器管嘴抱卡测试装置。所述装置包括:气源(1)，抱卡组件减压阀(2)，第一运动组件减压阀(3)，第二运动组件减压阀(4)，抱卡组件流量计(5)，第一运动组件流量计(6)，第二运动组件流量计(7)，第三运动组件流量计(8)，抱卡组件电磁阀(9)，第一运动组件电磁阀(10)，第二运动组件电磁阀(11)，第三运动组件电磁阀(12)，抱卡组件流量控制阀组(13)。装置根据分离器组件和管嘴抱卡组件设计的控制原理及控制流程进行设计制造，设备组件驱动动力采用压缩空气代替水和油，采用电磁阀实现各部件的方向控制，压缩空气通过减压阀与电磁阀相连，以确保有合适的压力进行驱动。

Description

重水堆装卸料机分离器管嘴抱卡测试装置

技术领域

本发明属于核电站设备测试设备，具体涉及重水堆装卸料机分离器管嘴抱卡测试装置。

背景技术

中核核运行管理有限公司三厂是国内唯一的CANDU-6型重水堆(加拿大技术)核电厂，装卸料机是电厂至关重要的设备，实现了反应堆不停堆换料的功能。由于不停堆换料，所以装卸料机的核安全性要求特别高，也之所以，其自身的设计和制造高度复杂精密，从国外同类型机组几十年的运行经验可以表明，其缺陷概率非常高，维护保养成本特别昂贵，其中分离器组件和管嘴抱卡组件是缺陷率较高的两种设备。

重水堆装卸料机分离器组件在不停堆换料过程中承担着燃料棒分离和燃料棒定位的重要角色，如果换料过程中燃料棒失去控制，后果将是灾难性的。目前，分离器始终存在两个方面的疑难问题：

换料过程中多次出现分离器安全锁解锁功能失效，导致换料中断、燃料棒处于交叉流位置时间过长。针对该问题，没有任何测试装置可以模拟在线工况来判断设备功能失效的根本原因，使该问题一直无法准确定位。

检修后的分离器无法进行离线功能验证。由于检修后的分离器无法进行离线功能验证，导致装卸料机更换过程中，由于分离器电位计失去同步或安全锁位置开关指示不正常等问题经常引起更换工作无法按计划完成。另外，没有进行离线功能验证的分离器在线运行时，失效概率较高。

管嘴抱卡组件是装卸料机在换料时与反应堆通道相连的机构，属压力边界设备，同样，没有试验装置，其检修效果得不到充分全面的验证，在线运行时存在安全隐患。

目前，对分离器组件或管嘴抱卡组件没有一个试验装置，只能等到装卸料机更换后，才能在线试验，如果那时试验失效，将影响反应堆正常换料，进而导致反应堆降功率或停堆，另外，在线试验不能全面检修设备性能，这就使得检修后的装卸料机运行存在安全隐患。

发明内容

如上所述，装卸料机的核安全等级是重水堆核电厂最高的，要确保装卸料机的运行安全万无一失。分离器组件和管嘴抱卡机构是装卸料机上两个关键的部件，其运行状态的好坏直接关系着整台装卸料机的运转情况。

本发明的目的是提供用于重水堆装卸料机分离器组件和管嘴抱卡组件功能试验、故障模拟的一套装置。用于对检修后的分离器和管嘴抱卡组件进行离线功能试验和摸拟设备动作用于对故障设备进行原因定位。

本发明具体是一种重水堆装卸料机分离器管嘴抱卡测试装置，其中，包括:气源，抱卡组件减压阀，第一运动组件减压阀，第二运动组件减压阀，抱卡组件流量计，第一运动组件流量计，第二运动组件流量计，第三运动组件流量计，抱卡组件电磁阀，第一运动组件电磁阀，第二运动组件电磁阀，第三运动组件电磁阀，抱卡组件流量控制阀组；

气源连接到个减压阀：抱卡组件减压阀，第一运动组件减压阀，第二运动组件减压阀；抱卡组件减压阀之后连接抱卡组件流量计、抱卡组件电磁阀；抱卡组件电磁阀具有两个输出，分别通过抱卡组件流量控制阀后连接至被测对象 的抱卡组件的两个气路上；第一运动组件减压阀后连接第一运动组件流量计、第一运动组件电磁阀，第一运动组件电磁阀具有两个输出,连接至第一运动组件；第二运动组件减压阀之后分为两路，其中一路连接到第二运动组件流量计、第二运动组件电磁阀；另一路连接至第三运动组件流量计、第三运动组件电磁阀；第二运动组件电磁阀具有两个输出,连接至第二运动组件；第三运动组件电磁阀具有两个输出,连接至第三运动组件。

如上所述的一种重水堆装卸料机分离器管嘴抱卡测试装置，其中，还包括PLC，用于电路控制。

如上所述一种重水堆装卸料机分离器管嘴抱卡测试装置，其中，所述重水堆装卸料机分离器管嘴抱卡测试装置整体为可移动式的工作箱结构，在工作箱下方安装滚轮，并设有门和散热孔。

本装置的有益效果是：

装置根据分离器组件和管嘴抱卡组件设计的控制原理及控制流程进行设计制造，设备组件驱动动力采用压缩空气代替水和油，因为压缩空气完全可以全行程驱动各部件，采用电磁阀实现各部件的方向控制，压缩空气通过减压阀与电磁阀相连，以确保有合适的压力进行驱动。设备组件原有的感应元件全部保留，设备部件控制由开关、指示灯、指示器、电源等组成，逻辑控制回路由一台PLC控制器代替，整套控制回路的设计与现场实际控制回路相同。这样，整套装置中由控制开关、指示灯、指示器、PLC、电源、电磁阀、减压阀组成的仪表控制回路与设备相连后，其控制效果与现场实际控制效果完全相同，这就使得试验后的分离器组件和管嘴抱卡组件成了一个直接可以在线使用的设备。这是此装置设计的最大特点。

该装置的创新点：

1、首次实现了对装卸料机单个分离器或管嘴抱卡组件进行独立整体试验。

2、可以完全模拟控制分离器或管嘴抱卡组件各执行机构所有的动作。

3、实现了模拟分离器或管嘴抱卡组件实际故障工况。

4、采用自制的仪表控制回路，使得分离器或管嘴抱卡组件的试验效果等同于实际运行效果。

5、控制效果能直观地显示分离器各部件的工作机理。

重水堆装卸料机分离器管嘴抱卡测试装置的应用对装卸料机分离器和管嘴抱卡组件的检修维护、功能验证、故障模拟及查找提供了必要的前提条件，有力的保障了装卸料机的安全稳定运行。

附图说明

图1是本发明所述重水堆装卸料机分离器管嘴抱卡测试装置进行测试时的连接关系以及工作原理的示意图；

图2是本发明所述重水堆装卸料机分离器管嘴抱卡测试装置外形立体示意图；

图3是本发明所述重水堆装卸料机分离器管嘴抱卡测试装置侧视图。

图4是本发明所述重水堆装卸料机分离器管嘴抱卡测试装置控制面板示意图。

其中，1气源，2抱卡组件减压阀，3第一运动组件减压阀，4第二运动组件减压阀，5抱卡组件流量计，6第一运动组件流量计，7第二运动组件流量计，8第三运动组件流量计，9抱卡组件电磁阀，10第一运动组件电磁阀，11第二运动组件电磁阀，12第三运动组件电磁阀；13抱卡组件流量控制阀组；14气动元件安装板，15穿线孔；20第一运动组件，21第二运动组件，22第三运动组件。

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，表示了本发明所述重水堆装卸料机分离器管嘴抱卡测试装置进行测试时的连接关系以及工作原理的示意图。其中，粗黑线上部为测试装置部分，粗黑线下部为被测试对象。

所述重水堆装卸料机分离器管嘴抱卡测试装置包括：气源1，抱卡组件减压阀2，第一运动组件减压阀3，第二运动组件减压阀4，抱卡组件流量计5，第一运动组件流量计6，第二运动组件流量计7，第三运动组件流量计8，抱卡组件电磁阀9，第一运动组件电磁阀10，第二运动组件电磁阀11，第三运动组件电磁阀12，抱卡组件流量控制阀组13。

气源1连接到3个减压阀：抱卡组件减压阀2，第一运动组件减压阀3，第二运动组件减压阀4；抱卡组件减压阀2之后连接抱卡组件流量计5、抱卡组件电磁阀9；抱卡组件电磁阀9具有两个输出，分别通过抱卡组件流量控制阀后连接至被测对象的抱卡组件的两个气路上。第一运动组件减压阀3后连接第一运动组件流量计6、第一运动组件电磁阀10，第一运动组件电磁阀10具有两个输出,连接至第一运动组件；第二运动组件减压阀4之后分为两路，其中一路连接到第二运动组件流量计7、第二运动组件电磁阀11；另一路连接至第三运动组件流量计8、第三运动组件电磁阀12。第二运动组件电磁阀11具有两个输出,连接至第二运动组件；第三运动组件电磁阀12具有两个输出,连接至第三运动组件。

所述被测试对象包括：图1中左下角的对于管嘴进行抱卡的抱卡组件,以及右下角的3个相关的运动组件，抱卡组件能够对于管嘴进行抱卡和旋转，3个相关的运动组件。

如图2和图3所示，装置为可移动式的工作箱结构，以便于实际检修需要可以随时随地移动。装置中将电路和气路整合在一起，但电路与气路分别连接至被测对象，在工作箱下方安装滚轮，并设有门和散热孔，以便在使用过程中达到可操作性强，移动方便等目的。

如图4所示，所述装置还包括多个指示灯，用于指示被测对象的各种状态。

工作台内包括分离器测试设定系统和管嘴抱卡测试设定系统，在动力源方面，由于分离器各动作组件在零负载时其动作压力均小于400kPa，管嘴抱卡活塞缸在零负载时动作压力也小于400kPa，因此决定用仪用压缩空气代替水和油来驱动，气驱动回路主要由电磁阀、减压阀和流量调节阀组成，气体驱动分离器各个气缸来实现分离器各组件的动作，驱动管嘴抱卡机构实现其抱卡解抱的动作。电源包括了4.9VDC,24VDC,48VDC三种直流电源，分离器安全锁的动力电源是48伏直流，因此需要一台60伏直流可调的稳压电源。4.9伏电源为电位计(探块和回推杆电位计)提供工作电源，24伏电源为指示灯、指示器、限位开关(燃料挡块和安全锁开关)提供工作电源。

装置逻辑控制回路由PLC控制，控制继电器、信号处理以及控制逻辑回路，控制电磁阀线圈的得电和失电，使得电磁阀动作。分离器各动作组件的位置探测由原有的感应元件(电位计、限位开关)完成；此外，装置还需要有与运行流程图和电气控制图相应的指示灯、操作开关等设备。

总之，整套装置由控制开关、指示灯、指示器、PLC、电源、电磁阀、减压阀组成的仪表控制回路与设备相连后，其控制效果与现场实际控制效果完全相同。

以下，对于装置的元件组成及元件相应的性能要求进行详细介绍：

4.9VDC电源要求精度0.5％，输出电流最大为1A，可实时调节，为电位 计提供工作电源。

48VDC电源是可调电源，调节范围为0-60VDC，要求精度1％，输出电流最大为3A，为分离器燃料挡块安全锁线圈提供工作电源；

24VDC电源采用稳压源，要求精度1％，输出电流最大为3A，为各电磁阀线圈、分离器燃料挡块和安全锁开关，以及所有的指示灯提供工作电源；3种电源的输入电压为220VAC。

PLC要求性能良好，通道数至少32路，在实现本身的功能外，留出多余的通道；

工作台数字电压显示器要求性能稳定，精度为三位半，并方便对其进行单体标定；其供电电源为5VDC；

电磁阀要求密封性能良好，线圈供电电源为24VDC，两个为两位四通式,一个为三位四通式，并带有消音装置；

减压阀输出调节范围为0-600kPa，压力表精度为0.5级；

电阻共有3种，分别为435欧姆(功率为1W)，100欧姆(功率为40W)和1欧姆(功率为5W)，精度均为0.05级；电解电容大小为1微法，容量大于1A，二极管截止电压大于200VDC。

连接管线为紫铜管，外径大小为3/8英寸，连接接头为SWAGLOCK连接。

电缆连接的插头与电厂现场设备插座相匹配。现场设备插座由ITT公司生产，分别为12芯、10芯和8芯。

管嘴抱卡测试部分满足以下要求：

■电磁阀线圈供电电源为24VDC，为三位四通式，密封性能良好；

■要求减压阀输出调节范围为0-600kPa，所带的压力表精度为0.5级；

■流量调节阀选型为针阀；

■连接管线为紫铜管，外径大小为3/8英寸，连接接头为SWAGLOCK连接。

■电缆连接的插头与电厂现场设备插座相匹配，现场设备插座由ITT公司生产，为8芯。

在装置制作完成后，进行实际测试，以下为测试结果：

4.9VDC电源稳定性良好，相应电位计位置可正常指示，没有出现因电源漂移而引起电位计位置指示不准确。

整套装置逻辑控制回路无异常，各执行机构可按设计原理正常动作。

当驱动分离器探块气缸压力大于150kPa时，电位计电压值变化量为3.4V，分离器探块已完全下插，电压值由数字电压显示器显示。

当驱动分离器回推器气缸压力大于150kPa时，回推器完全拨出，机械行程为12.7mm，电位计电压值变化量为4.0V，电压值由数字电压显示器显示。

当驱动分离器燃料挡块气缸压力大于300kPa时，分离器燃料挡块完全下插，其相应指示灯点亮。

48VDC可变电源试验，当电压超过40V时，分离器燃料挡块安全锁可实现解锁功能。

管嘴抱卡回路驱动气压大于240kPa时，抱卡机构可实现抱卡，相应的指示灯正常点亮。

重水堆装卸料机分离器测试装置投入使用后，从使用效果来看，该装置基本达到了设计目的，为分离器的离线检修提供了很大便利，如分离器检修后的功能试验，分离器各动作组件的位置开关设定，分离器安全锁的开关设定，分离器电位计的检查等。使得分离器检修完成之后，通过装置的测试就成了一个满足设计要求的设备。另外，还可以使用这个装置对分离器进行各种试验，从 而获得某些重要的参数，使用装置进行设备故障模拟，从而可以找出之前无法查找的故障原因，分离器的模拟动作还为新员工培训提供了最直观的材料。所有这些为分离器的安全运行，为装卸料机的安全换料提供了一定的保障，为长期困扰在仪控维修人员心中关于分离器疑难问题的解决吃了一颗定心丸。

该成果可应用于全世界重水堆核电厂装卸料机分离器管嘴抱卡机组件的日常维护、功能试验、设备故障模拟、人员知识培训等。另外，该成果可为大型设备的单体部件进行功能试验提供了参考样本。同时，该装置在国内外尚无先例，无法通过横向对比来判断该装置的实际经济效益。但用该装置对2台分离器进行了故障定位，并对分离器进行修复，节省了2台分离器备件的费用。由于装卸料机分离器和管嘴抱卡组件应用于所有CANDU型重水堆中，该装置具备一定的推广性。

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做出各种变化。

Claims (3)

1.一种重水堆装卸料机分离器管嘴抱卡测试装置，其特征在于，包括:气源(1)，抱卡组件减压阀(2)，第一运动组件减压阀(3)，第二运动组件减压阀(4)，抱卡组件流量计(5)，第一运动组件流量计(6)，第二运动组件流量计(7)，第三运动组件流量计(8)，抱卡组件电磁阀(9)，第一运动组件电磁阀(10)，第二运动组件电磁阀(11)，第三运动组件电磁阀(12)，抱卡组件流量控制阀组(13)；

气源(1)连接到3个减压阀：抱卡组件减压阀(2)，第一运动组件减压阀(3)，第二运动组件减压阀(4)；抱卡组件减压阀(2)之后连接抱卡组件流量计(5)、抱卡组件电磁阀(9)；抱卡组件电磁阀(9)具有两个输出，分别通过抱卡组件流量控制阀后连接至被测对象的抱卡组件的两个气路上；第一运动组件减压阀(3)后连接第一运动组件流量计(6)、第一运动组件电磁阀(10)，第一运动组件电磁阀(10)具有两个输出,连接至第一运动组件；第二运动组件减压阀(4)之后分为两路，其中一路连接到第二运动组件流量计(7)、第二运动组件电磁阀(11)；另一路连接至第三运动组件流量计(8)、第三运动组件电磁阀(12)；第二运动组件电磁阀(11)具有两个输出,连接至第二运动组件；第三运动组件电磁阀(12)具有两个输出,连接至第三运动组件。

2.如权利要求1所述的一种重水堆装卸料机分离器管嘴抱卡测试装置，其特征在于，还包括PLC，用于电路控制。

3.如权利要求2所述一种重水堆装卸料机分离器管嘴抱卡测试装置，其特征在于，所述重水堆装卸料机分离器管嘴抱卡测试装置整体为可移动式的工作箱结构，在工作箱下方安装滚轮，并设有门和散热孔。