CN106935289B - 一种反应堆压力容器安注管自动检查定位驱动装置 - Google Patents

一种反应堆压力容器安注管自动检查定位驱动装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于核电站无损检测技术，具体公开了一种反应堆压力容器安注管自动检查定位驱动装置，包括主运动组件、与主运动组件依次连接的中间支撑组件、安全端轴向组件和安全端检查组件；主运动组件包括主运动套筒、周向运动主动齿轮和周向运动从动齿轮、周向电机和轴向电机；中间支撑组件包括中间支撑套筒和中间支撑芯轴；安全端轴向组件包括安全端后支撑座、安全端前支撑座、安全端导向轴和安全端丝杠。通过设计轴向电机，其驱动主运动组件和安全端轴向组件的轴向运动。由于主运动组件和安全端轴向组件的轴向运动范围不一致，可以通过主运动丝杠和安全端丝杠的导程不一样，使两个运动端的轴向速度不同，满足接管超声检查和附加段超声检测的要求。

Description

一种反应堆压力容器安注管自动检查定位驱动装置
技术领域
本发明属于核电站无损检测技术，具体涉及一种压力容器安注管自动检查定位驱动装置。
背景技术
核反应堆压力容器上面有不同的管道，按照相关规范的要求，需要对这些管道的焊缝做定期的无损检测。由于压力容器附近的管道外部包裹着保温层，拆起来比较麻烦，同时外部环境剂量率也比较多，不易从外部进行检测。因此，可以从管道的内部进行检测，但从内部进行超声检测分为接触式超声检测和水浸式超声检测，由于一些小管径管道内部焊缝在焊接后不易清根，在内壁留下焊渣，如果用接触式超声检测，不能保证探头的贴合进而影响检测结果，同时探头夹持器还有卡断风险。
目前，国内已经有相关的管道水浸法超声自动检查装置，且检查焊缝数量比较单一。AP1000型核反应堆压力容器安注管的结构复杂，其尺寸小，最小的直径只有φ101.6mm，且中间有缩口结构；同时，检查规程中要求检查的内容多，比如安全端同种多属焊缝、安全端异种金属焊缝检查。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反应堆压力容器安注管自动检查定位驱动装置，其能够较好的对检查设备进行定位和驱动，实现在安注管内部对安全端的焊缝检查和视频检查。
本发明的技术方案如下：
一种反应堆压力容器安注管自动检查定位驱动装置，包括主运动组件、与主运动组件依次连接的中间支撑组件、安全端轴向组件和安全端检查组件；
所述的主运动组件包括主运动套筒、设于主运动套筒的后部的周向运动主动齿轮和周向运动从动齿轮，设于主运动套筒上的周向电机和轴向电机、设于主运动套筒前端的拉伸气缸和周向安装固定架、设于所述的周向安装固定架上的周向定位块和轴向安装限位块，以及设于周向安装固定架外侧的吸盘和周向顶紧气缸；所述的周向安装固定架后端面设有拉伸直线轴承，拉伸直线轴承端部设有拉伸导向轴；轴向电机的定子上固定连接主运动芯轴一端，主运动芯轴的另一端固定连接两根主运动导向轴的一端，两根主运动导向轴的另一端与主运动前支撑座固定连接；轴向电机上固定连接主运动丝杠的一端，主运动丝杠另一端通过轴承与主运动前支撑座连接；
所述的中间支撑组件包括同轴连接的中间支撑套筒和中间支撑芯轴，所述的中间支撑套筒下部两侧设有中间支撑定位块，中间支撑套筒外壁的上部设有中间支撑顶紧块；所述的中间支撑芯轴与主运动前支撑座固定连接；
所述的安全端轴向组件包括安全端后支撑座和安全端前支撑座，以及位于安全端后支撑座和安全端前支撑座之间的安全端导向轴和安全端丝杠，所述的安全端后支撑座与中间支撑芯轴连接；所述的中间支撑组件的中间支撑芯轴前端与安全端轴向组件的安全端后支撑座相连；所述的安全端检查组件安装在安全端导向轴上，且安全端检查组件与安全端丝杠螺纹连接。
在上述的一种反应堆压力容器安注管自动检查定位驱动装置中：所述的安全端轴向组件还包括安全端轴向输入轴，安全端轴向输入轴上安装直齿轮副，通过直齿轮副将轴向驱动力传给安全端丝杠；所述的主运动组件还包括主运动轴向输出轴，所述的主运动丝杠上设有直齿轮副，通过直齿轮副将轴向驱动力传给主运动轴向输出轴；所述的主运动轴向输出轴和安全端轴向输入轴连接。
在上述的一种反应堆压力容器安注管自动检查定位驱动装置中：所述的安全端检查组件包括安全端检查安装座、设于安全端检查安装座上的摄像头组件、探头安装座和设于探头安装座上的水浸探头；所述的安全端检查安装座与安全端导向轴螺纹连接。
在上述的一种反应堆压力容器安注管自动检查定位驱动装置中：所述中间支撑顶紧块中心的沉孔内设有限位螺钉。
在上述的一种反应堆压力容器安注管自动检查定位驱动装置中：所述的主运动轴向输出轴和安全端轴向输入轴通过联轴器连接。
在上述的一种反应堆压力容器安注管自动检查定位驱动装置中：主运动导向轴为空心轴，端部采用两个螺纹销进行固定于主运动芯轴和主运动前支撑座上。
本发明的显著效果在于：通过设计轴向电机，其驱动主运动组件和安全端轴向组件的轴向运动。由于主运动组件和安全端轴向组件的轴向运动范围不一致，可以通过主运动丝杠和安全端丝杠的导程不一样，使两个运动端的轴向速度不同。这样，就可以实现一个轴向电机驱动两个轴向扫查段的轴向驱动，也可以使轴向运动速度不同。
将检查装置吊到安注管附近，周向安装固定架能很好的固定在安注管的伸出端，吸盘的吸附和向顶紧气缸的顶紧都非常可靠，定位也准确。轴向安装限位块能够对管道进行可靠限位，拉伸气缸能可靠的把整个检查装置拉到安注管内部。
中间支撑组件的定位准确，中间支撑顶紧块能有效地顶在安注管的中间部位，顶紧力能够保证安全端组件的悬臂支撑。
安全端检查组件和附加段检查组件实现超声和视频检查，在安注管的结构尺寸较小的情况下，实现了多项检查同时进行；
通过在探头安装座和安全端检查安装座之间调整垫圈，对水浸探头的偏转角进行微调；
气泡对超声信号有很大的影响，特别是水浸超声法检查，因此必须采取措施进行消除。在检查组件上安装弹性管，弹性管上穿气管，对安注管内部的气泡进行抽取，可以减小气泡对超声信号的影响。弹性管有较好的弹性，可以通过安注管的中间缩口及内部焊缝余高，正常情况下能保证吸气泡的气管端口始终与安注管的壁内贴合。抽气泡用真空发生器，真空发生器放置在检查装置的后部附近，保证抽气泡过程中产生的水直接排入压力容器内，同时能提高抽气泡的效率。
另外，将如果接管超声检查设备和附加段超声检测设备安装在主运动组件上，在安全端检查的同时，能够进行安注接管与筒体焊缝、附加段的超声检查，以及整个安注管的视频检查。
附图说明
图1为反应堆压力容器安注管自动检查定位驱动装置示意图；
图2a为主运动组件示意图；
图2b为主运动组件俯视图；
图2c为主运动组件侧视图；
图2d为螺纹销示意图；
图3a为中间支撑组件侧视图；
图3b为中间支撑组件示意图；
图4为安全端轴向组件示意图；
图5a为安全端检查组件示意图；
图5b为安全端检查组件俯视图；
图中：1.安全端检查组件；2.安全端轴向组件；3.中间支撑组件；4.探头安装座；5.水浸探头；6.摄像头组件；7.主运动组件；8.安全端检查安装座；9.周向顶紧气缸；10.周向定位块；11.主运动芯轴；12.周向安装固定架；13.主运动套筒；14.安全绳板；15.轴向安装限位块；16.吸盘；17.主运动导向轴；18.主运动前支撑座；19.主运动轴向输出轴；20.主运动丝杠；21.拉伸直线轴承；22.拉伸导向轴；23.拉伸气缸；24.周向电机；25.周向运动主动齿轮；26.周向运动从动齿轮；27.轴向电机；28.吊装头；29.螺纹销；30.中间支撑套筒；31.中间支撑顶紧块；32.限位螺钉；33.中间支撑芯轴；34.联轴器；35.中间支撑定位块；36.安全端轴向输入轴；37.安全端后支撑座；38.安全端丝杠；39.安全端导向轴；40.安全端前支撑座；41.弹性管；42.压紧玻璃；43.调整垫圈。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，反应堆压力容器安注管自动检查定位驱动装置包括位于后端的主运动组件7和前端的中间支撑组件3、安全端轴向组件2和安全端检查组件1。
如图2所示的主运动组件7，在主运动套筒13的后部安装周向运动主动齿轮25和周向运动从动齿轮26，主运动套筒13上安装周向电机24和轴向电机27。
主运动套筒内13前端安装的拉伸气缸23和周向安装固定架12，拉伸气缸23的活塞杆穿过周向安装固定架12。该周向安装固定架12上安装周向定位块10和轴向安装限位块15，并且在周向安装固定架12外侧安装吸盘16和周向顶紧气缸9。所述的周向安装固定架12后端面上安装拉伸直线轴承21，拉伸直线轴承21端部安装拉伸导向轴22。
周向定位块10起周向定位作用，周向顶紧气缸9起周向顶紧作用，吸盘16起轴向吸紧作用。
主运动套筒13上安装吊装头28，起吊装作用。安全绳板14也安装在主运动套筒13上，起安全保护作用，用来绑在安全绳。
拉伸气缸23的前端安装主运动芯轴11，主运动芯轴11的前端安装主运动导向轴17，在主运动导向轴17外安装主运动丝杠20，主运动导向轴17的前端安装主运动前支撑座18，通过主运动前支撑座18安装主运动轴向输出轴19。主运动导向轴17为空心轴，端部采用两个螺纹销29进行固定。
拉伸直线轴承21和接伸导向轴22构成直线运动副，保证周向安装固定架12与主运动套筒13的直线运动，拉伸气缸23为周向安装固定架12与主运动套筒13提供拉伸的动力。拉伸气缸23拉紧时，轴向安装限位块15会顶到压力容器壁上，起轴向定位作用。
中间支撑组件3是整个检查装置中间支撑，连接主运动组件7和安全端轴向组件2的作用。
如图3所示的中间支撑组件3，包括中间支撑套筒30、中间支撑顶紧块31、中间支撑芯轴33和中间支撑定位块35。
中间支撑芯轴33与中间支撑套筒30同轴连接，中间支撑定位块35有两个，固定安装在中间支撑套筒30下部两侧，起中部定位作用。
中间支撑顶紧块31位于中间支撑套筒30外壁的上部，两者之间有若干个压缩弹簧
利用联轴器34将主运动轴向输出轴19和安全端轴向输入轴(36)连接。
中间支撑顶紧块31顶在安注管的中部，限位螺钉32为限位作用，保证中间支撑顶紧块31不被顶出。中间支撑芯轴33通过一对轴承固定在中间支撑套筒30上，两者相对转动，中间支撑芯轴33前端与安全端轴向组件2的安全端后支撑座37相连，后端与主运动组件7的主运动前支撑座18相连，将主运动组件7的周向驱动力传给安全端轴向组件2。联轴器34连接主运动轴向输出轴19和安全端轴向输入轴36，将轴向驱动力传给安全端轴向组件2。
如图4所示，安全端轴向组件2包括安全端轴向输入轴36、安全端后支撑座37、安全端丝杠38、安全端导向轴39和安全端前支撑座40。
安全端导向轴39有两根，其两端分别固定在安全端后支撑座37和安全端前支撑座40上。安全端丝杠38通过一对轴承固定在在安全端后支撑座37和安全端前支撑座40上，安全端轴向输入轴36通过一组直齿轮副将轴向驱动力传给安全端丝杠38，以解决轴线位置不一致的问题。安全端检查组件1沿着一组安全端导向轴39进行轴向运动，其上面的螺母与安全端丝杠38构成丝杠螺母副，安全端轴向输入轴36通过丝杠螺母副驱动安全端检查组件1轴向运动。
如图5所述的安全端检查组件1，包括弹性管41、压紧玻璃42、调整垫圈43、探头安装座4、水浸探头5、摄像头组件6和安全端检查安装座8。安全端检查安装座8上安装摄像头组件6，在摄像头组件6上方密封安装压紧玻璃42密封。安全端检查安装座8上安装调整垫圈43，调整垫圈43上安装探头安装座4，探头安装座4上安装水浸探头5。弹性管41安装在安全端检查安装座8上。
安全端检查安装座8是安装基础。摄像头组件6包括摄像头、光源、驱动电路板和反射镜等，做视频检查用。压紧玻璃42起摄像头组件6的密封作用。水浸探头5安装在探头安装座4上，探头安装座4和安全端检查安装座8之间有4个调整垫圈43，对水浸探头5的偏转角进行微调。弹性管41上穿气管，对安注管内部的气泡进行抽取，可以减小气泡对超声信号的影响。弹性管41有较好的弹性，可以通过安注管的中间缩口及内部焊缝余高，正常情况下能保证吸气泡的气管端口始终与安注管的壁内贴合。抽气泡用真空发生器，真空发生器放置在检查装置的后部附近，保证抽气泡过程中产生的水直接排入压力容器内，同时能提高抽气泡的效率。
主运动组件7是整个检查装置的安装基础，也是接管检查组件4和附加段检查组件5运动基础，同时提供周向和轴向驱动力。安全端轴向组件2为悬臂结构，是安全端检查组件1的运动基础。中间支撑组件3是整个检查装置中间支撑，连接主运动组件7和安全端轴向组件2的作用。接管检查组件4对安注接管与筒体焊缝进行超声检查。接管检查组件4对安注管附加段进行超声检查，并对安注管的后端进行视频检查。安全端检查组件1对安全端同种金属焊缝和安全端异种金属焊缝进行超声检查，并对安注管的前段进行视频检查。分气块组件6是检查装置气控系统的转接及分配机构。分线箱组件8是电气系统的转接及分配机构。
周向运动：周向电机24的定子固定在主运动套筒13上，周向电机24的转子与周向运动主动齿轮25固定连接，主运动芯轴11通过一对轴承与主运动套筒13相对转动，周向运动从动齿轮26与主运动芯轴11，周向运动主动齿轮25与周向运动从动齿轮26构成齿轮副。这样，周向电机24通过齿轮副将周向驱动力传给主运动芯轴11。
主轴向运动：轴向电机27的定子的固定在主运动芯轴11上，轴向电机27与主运动丝杠20固定连接，主运动丝杠20另一端通过轴承固定在主运动前支撑座18上。主运动导向轴17共有两根，其两端分别插入主运动芯轴11和主运动前支撑座18，主运动导向轴17为空心轴，内部可以走线，端部采用两个螺纹销29进行固定。主运动丝杠20通过一组齿轮传动将轴向驱动力传给主运动轴向输出轴19。接管检查组件4和附加段检查组件5连接在一块，两者通过直线轴承沿着主运动导向轴17进行直线运动。其内部安装着螺母，与主运动丝杠20构成丝杠螺母副，轴向电机27通过丝杠螺母副控制接管检查组件4和附加段检查组件5轴向运动。

Claims (6)

1.一种反应堆压力容器安注管自动检查定位驱动装置，包括主运动组件(7)、与主运动组件(7)依次连接的中间支撑组件(3)、安全端轴向组件(2)和安全端检查组件(1)，其特征在于：
所述的主运动组件(7)包括主运动套筒(13)、设于主运动套筒(13)的后部的周向运动主动齿轮(25)和周向运动从动齿轮(26)，设于主运动套筒(13)上的周向电机(24)和轴向电机(27)、设于主运动套筒(13)前端的拉伸气缸(23)和周向安装固定架(12)、设于所述的周向安装固定架(12)上的周向定位块(10)和轴向安装限位块(15)，以及设于周向安装固定架(12)外侧的吸盘(16)和周向顶紧气缸(9)；所述的周向安装固定架(12)后端面设有拉伸直线轴承(21)，拉伸直线轴承(21)端部设有拉伸导向轴(22)；轴向电机(27)的定子上固定连接主运动芯轴(11)一端，主运动芯轴(1 1)的另一端固定连接两根主运动导向轴(17)的一端，两根主运动导向轴(17)的另一端与主运动前支撑座(18)固定连接；轴向电机(27)上固定连接主运动丝杠(20)的一端，主运动丝杠(20)另一端通过轴承与主运动前支撑座(18)连接；
所述的中间支撑组件(3)包括同轴连接的中间支撑套筒(30)和中间支撑芯轴(33)，所述的中间支撑套筒(30)下部两侧设有中间支撑定位块(35)，中间支撑套筒(30)外壁的上部设有中间支撑顶紧块(31)；所述的中间支撑芯轴(33)与主运动前支撑座(18)固定连接；
所述的安全端轴向组件(2)包括安全端后支撑座(37)和安全端前支撑座(40)，以及位于安全端后支撑座(37)和安全端前支撑座(40)之间的安全端导向轴(39)和安全端丝杠(38)，所述的安全端后支撑座(37)与中间支撑芯轴(33)连接；所述的中间支撑组件(3)的中间支撑芯轴(33)前端与安全端轴向组件(2)的安全端后支撑座(37)相连；所述的安全端检查组件(1)安装在安全端导向轴(39)上，且安全端检查组件(1)与安全端丝杠(38)螺纹连接。
2.如权利要求1所述的一种反应堆压力容器安注管自动检查定位驱动装置，其特征在于：所述的安全端轴向组件(2)还包括安全端轴向输入轴(36)，安全端轴向输入轴(36)上安装直齿轮副，通过直齿轮副将轴向驱动力传给安全端丝杠(38)；所述的主运动组件(7)还包括主运动轴向输出轴(19)，所述的主运动丝杠(20)上设有直齿轮副，通过直齿轮副将轴向驱动力传给主运动轴向输出轴(19)；所述的主运动轴向输出轴(19)和安全端轴向输入轴(36)连接。
3.如权利要求1所述的一种反应堆压力容器安注管自动检查定位驱动装置，其特征在于：所述的安全端检查组件(1)包括安全端检查安装座(8)、设于安全端检查安装座(8)上的摄像头组件(6)、探头安装座(4)和设于探头安装座(4)上的水浸探头(5)；所述的安全端检查安装座(8)与安全端导向轴(39)螺纹连接。
4.如权利要求1或2或3所述的一种反应堆压力容器安注管自动检查定位驱动装置，其特征在于：所述中间支撑顶紧块(31)中心的沉孔内设有限位螺钉(32)。
5.如权利要求1或2或3所述的一种反应堆压力容器安注管自动检查定位驱动装置，其特征在于：所述的主运动轴向输出轴(19)和安全端轴向输入轴(36)通过联轴器(34)连接。
6.如权利要求1或2或3所述的一种反应堆压力容器安注管自动检查定位驱动装置，其特征在于：主运动导向轴(17)为空心轴，端部采用两个螺纹销(29)进行固定于主运动芯轴(11)和主运动前支撑座(18)上。
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