CN107578830B - 一种crdm钩爪性能快速测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种CRDM钩爪性能快速测试系统，包括机架组件、设置在机架组件上的操作单元、控制单元，操作单元包括连接在机架组件上的驱动部件、一端连接在驱动部件上的连接杆件、测试釜组件以及模拟部件，测试釜组件包括釜本体，连接杆件的另一端穿入至釜本体内，模拟部件设置在釜本体内，钩爪试样分别与连接杆件的另一端部、模拟部件相连接或配合。本发明只针对钩爪进行测试，适应性更强，更节省空间，更节省时间，更节省成本，针对性更强，可以更快、更有效的测试钩爪性能。

Description

一种CRDM钩爪性能快速测试系统

技术领域

本发明涉及CRDM，特别是涉及一种CRDM钩爪性能快速测试系统。

背景技术

反应堆控制棒驱动机构（Control Rod Drive Machine）英文简称CRDM，其作用是调整控制棒在反应堆内的高度进而控制反应堆功率，其中实现夹持控制棒并做上下调节的部件是钩爪。钩爪上开设有孔，通过销轴与驱动杆套管相连，并通过与销轴的相对转动实现钩爪的摆入、摆出动作，钩爪摆入时，其尖端与驱动杆芯杆上的环齿槽啮合，受到驱动杆芯杆组件的重力，并随套管内部件上升、下降实现调节控制棒位置的目的；钩爪摆出时，属于空挡动作，不受力。

CRDM钩爪基体是不锈钢材料，但其尖端和销轴孔内壁都是堆焊的硬质合金，以应对主要是机械磨损带来的风险。由于CRDM是反应堆的关键设备之一，钩爪设计寿命要达到几百万次的摆动及提拉动作，但是在使用期间，钩爪长期处于反应堆一回路环境介质中，反复的机械动作难免会带来钩爪尖端硬质合金的磨损、腐蚀、开裂甚至脱落。应对这一问题的通常做法是在检修期间将钩爪部件更换，直接使用新的钩爪。而新的钩爪则属于备品备件需要提前准备，而且要通过相应的性能测试。

目前国内能生产制作CRDM设备的厂家屈指可数，设备制造完成后仅对整体进行功能试验。由于CRDM整体部件长约7m，重约160Kg，属于机电一体化部件，整套功能试验相当繁琐，故而所需时间周期很长，而对于CRDM钩爪这种关键零件，尺寸不超过手掌大小，作为备品备件的需求量又很少，生产制造周期很快，在考虑到产品代表性的前提下，一般不进行模拟整个设备的功能试验，只进行外观表面检测，不做性能试验尤其是异种金属结合强度及可靠性的测试。

钩爪尖端和销轴孔都是堆焊的硬质合金，由于基体材料和硬质合金材料之间性能的差异，需要特殊的堆焊工艺实现两者的结合，而目前已知硬质合金堆焊方法有手工焊条堆焊、手工钨极氩弧堆焊、氧乙炔堆焊、等离子粉末堆焊、激光熔敷堆焊等等，这些工艺都有可能应用到CRDM钩爪的堆焊制造。而使用不同工艺方法制造的钩爪，以及同种工艺制造小批量的钩爪备品备件，如何快速检测其性能，尤其是异种金属之间的结合强度及可靠性，这就需要一套专门的测试系统来进行检测。

CRDM钩爪属于关键设备的关键零件，在服役周期内如有损伤必须更换，备品备件要求性能稳定、质量可靠。但由于需求量少，制造厂家不会大批量生产，更不会针对单个零件而做CRDM整体部件的功能试验，而且由于制造工艺的不断变化而带来的钩爪性能差别，所以急需一种CRDM钩爪性能快速测试系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种CRDM钩爪性能快速测试系统，应用于核能及常规工业行业。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种CRDM钩爪性能快速测试系统，包括机架组件、设置在所述的机架组件上的操作单元、控制单元，所述的操作单元包括连接在所述的机架组件上的驱动部件、一端连接在所述的驱动部件上的连接杆件、测试釜组件以及模拟部件，所述的测试釜组件包括釜本体，所述的连接杆件的另一端穿入至所述的釜本体内，所述的模拟部件设置在所述的釜本体内，钩爪试样分别与所述的连接杆件的另一端部、所述的模拟部件相连接或配合。

优选地，所述的模拟部件包括尖端测试块，所述的尖端测试块上具有环形齿槽，所述的钩爪试样与所述的尖端测试块的环形齿槽相啮合。

优选地，所述的模拟部件包括固定基块，所述的钩爪试样固定连接在所述的固定基块上。

进一步优选地，所述的驱动部件带动所述的连接杆件沿其长度方向移动或者绕自身轴心线转动。

进一步优选地，所述的连接杆件包括一端与所述的驱动部件相连接的杆本体、连接在所述的杆本体另一端部的夹持件，所述的夹持件位于所述的釜本体内，所述的钩爪试样通过其销轴孔固定连接在所述的夹持件上。

进一步优选地，所述的连接杆件包括一端与所述的驱动部件相连接的杆本体、连接在所述的杆本体另一端部的夹持件、连接在所述的夹持件上的销轴模拟件，所述的销轴模拟件位于所述的釜本体内，所述的销轴模拟件能够插入所述的钩爪试样的销轴孔内并相对所述的销轴孔转动。

优选地，所述的测试釜组件还包括调温调压装置，所述的釜本体通入有介质，所述的调温调压装置对所述的介质的温度和压力进行调节。

优选地，所述的控制单元包括控制主机、与所述的控制主机相连接的显示器，所述的控制主机与所述的驱动部件相连接。

优选地，所述的机架组件包括支腿、水平杆件、连接在所述的支腿与水平杆件之间的竖直杆件，所述的釜本体连接在所述的支腿上，所述的驱动部件连接在所述的水平杆件上。

优选地，所述的釜本体位于所述的驱动部件的下方，所述的连接杆件沿竖直方向延伸。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明只针对钩爪进行测试，适应性更强（对于小批量和不同工艺钩爪产品，可以有代表性测试），更节省空间（CRDM组件大而重，钩爪小而轻），更节省时间（单个钩爪安装简单，整体试验可以加速），更节省成本（更少的人力、物力投入），针对性更强（可以专门测试钩爪尖端和销轴孔内硬质合金的结合强度及耐磨性能），可以更快、更有效的测试钩爪性能。

附图说明

附图1为本实施例的结构示意图；

附图2为本实施例一中釜本体内的结构示意图；

附图3为本实施例二中釜本体内的结构示意图。

其中：1、驱动部件；20、杆本体；21、夹持件；22、销轴模拟件；30、釜本体；31、调温调压装置；40、尖端测试块；400、环形齿槽；41、固定基块；5、控制单元；60、支腿；61、水平杆件；62、竖直杆件；7、钩爪试样；70、销轴孔。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：

如图1、2所示的一种CRDM钩爪性能快速测试系统，包括机架组件、设置在机架组件上的操作单元、控制单元5。其中：

操作单元包括连接在机架组件上的驱动部件1、一端连接在驱动部件上的连接杆件、测试釜组件以及模拟部件。在本实施例中：驱动部件1主要包括电机。连接杆件包括一端与驱动部件1相连接的杆本体20、连接在杆本体20另一端部的夹持件21。测试釜组件包括釜本体30、调温调压装置31，釜本体30内可以根据需要通入所需的介质，如常用的水等，调温调压装置31可以调节介质的温度和压力，从而模拟钩爪在一回路内工况环境。釜本体30位于驱动部件1的下方，使得连接杆件的杆本体20沿竖直方向延伸。杆本体20的另一端穿入至釜本体30内，而夹持件21则位于釜本体30内。

模拟部件设置在釜本体30内，在本实施例中：模拟部件包括尖端测试块40，尖端测试块40上具有环形齿槽400，尖端测试块40可以固定在釜本体30的底部。

控制单元5可以包括如控制主机、与控制主机相连接的显示器，控制主机通过内置专门的软件对操作单元进行操控，如控制主机与驱动部件1相连接，通过控制驱动部件1带动连接杆件进行上下移动。

此外，机架组件包括支腿60、水平杆件61、连接在支腿60与水平杆件61之间的竖直杆件62，支腿60可以与地面基础相连，釜本体30连接在支腿60上，驱动部件1连接在水平杆件61上。

对钩爪尖端的性能进行测试时：钩爪试样7（等比例实物）通过其销轴孔70固定连接在夹持件21上，钩爪试样7与尖端测试块40的环形齿槽400相啮合，驱动部件1驱动杆本体20上下运动，其传递动作到釜本体30内的夹持件21，夹持件21带动钩爪试样7上下运动使其受到与CRDM芯杆组件相等大小的力，在模拟实际工况下，钩爪尖端反复与环形齿槽400进行啮合、受力、分开动作，模拟整个设计寿命周期内的动作次数，然后取出钩爪试样7并检测，从而测试该批次产品钩爪尖端的性能。

实施例二：

如图1、3所示的一种CRDM钩爪性能快速测试系统，包括机架组件、设置在机架组件上的操作单元、控制单元5。其中：

操作单元包括连接在机架组件上的驱动部件1、一端连接在驱动部件上的连接杆件、测试釜组件以及模拟部件。在本实施例中：驱动部件1主要包括电机。连接杆件包括一端与驱动部件1相连接的杆本体20、连接在杆本体20另一端部的夹持件21、连接在夹持件21上的销轴模拟件22。测试釜组件包括釜本体30、调温调压装置31，釜本体30内可以根据需要通入所需的介质，如常用的水等，调温调压装置31可以调节介质的温度和压力，从而模拟钩爪在一回路内工况环境。釜本体30位于驱动部件1的下方，使得连接杆件的杆本体20沿竖直方向延伸。杆本体20的另一端穿入至釜本体30内，夹持件21、销轴模拟件22均位于釜本体30内。

模拟部件设置在釜本体30内，在本实施例中：模拟部件包括固定基块41，固定基块41可以固定在釜本体30的底部。

控制单元5可以包括如控制主机、与控制主机相连接的显示器，控制主机通过内置专门的软件对操作单元进行操控，如控制主机与驱动部件1相连接，通过控制驱动部件1带动连接杆件绕自身轴心线转动。

此外，机架组件包括支腿60、水平杆件61、连接在支腿60与水平杆件61之间的竖直杆件62，支腿60可以与地面基础相连，釜本体30连接在支腿60上，驱动部件1连接在水平杆件61上。

对钩爪销轴孔70进行性能测试时：钩爪试样7固定连接在固定基块41上，夹持件21上的销轴模拟件22（等比例实物），插入钩爪试样7（等比例实物）的销轴孔70内，销轴模拟件22在销轴孔70内向一侧受力，大小等同于钩爪提拉CRDM芯杆组件时的重力，同时杆本体20带动销轴模拟件22在销轴孔70内往复转动，角度等同于钩爪摆入、摆出时的角度，模拟整个设计寿命周期内的动作次数，然后取出钩爪试样7并检测，从而测试该批次产品钩爪销轴孔70的性能。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种CRDM钩爪性能快速测试系统，其特征在于：包括机架组件、设置在所述的机架组件上的操作单元、控制单元，所述的操作单元包括连接在所述的机架组件上的驱动部件、一端连接在所述的驱动部件上的连接杆件、测试釜组件以及模拟部件，所述的测试釜组件包括釜本体，所述的连接杆件的另一端穿入至所述的釜本体内，所述的模拟部件设置在所述的釜本体内，钩爪试样分别与所述的连接杆件的另一端部、所述的模拟部件相连接或配合，

所述的模拟部件包括尖端测试块，所述的尖端测试块固定在所述的釜本体的底部，所述的尖端测试块上具有环形齿槽，所述的钩爪试样与所述的尖端测试块的环形齿槽相啮合；所述的驱动部件带动所述的连接杆件沿其长度方向移动，所述的连接杆件包括一端与所述的驱动部件相连接的杆本体、连接在所述的杆本体另一端部的夹持件，所述的夹持件位于所述的釜本体内，所述的钩爪试样通过其销轴孔固定连接在所述的夹持件上；或者

所述的模拟部件包括固定基块，所述的固定基块固定在所述的釜本体的底部，所述的钩爪试样固定连接在所述的固定基块上；所述的驱动部件带动所述的连接杆件绕自身轴心线转动，所述的连接杆件包括一端与所述的驱动部件相连接的杆本体、连接在所述的杆本体另一端部的夹持件、连接在所述的夹持件上的销轴模拟件，所述的销轴模拟件位于所述的釜本体内，所述的销轴模拟件能够插入所述的钩爪试样的销轴孔内并相对所述的销轴孔转动。

2.根据权利要求1所述的CRDM钩爪性能快速测试系统，其特征在于：所述的测试釜组件还包括调温调压装置，所述的釜本体通入有介质，所述的调温调压装置对所述的介质的温度和压力进行调节。

3.根据权利要求1所述的CRDM钩爪性能快速测试系统，其特征在于：所述的控制单元包括控制主机、与所述的控制主机相连接的显示器，所述的控制主机与所述的驱动部件相连接。

4.根据权利要求1所述的CRDM钩爪性能快速测试系统，其特征在于：所述的机架组件包括支腿、水平杆件、连接在所述的支腿与水平杆件之间的竖直杆件，所述的釜本体连接在所述的支腿上，所述的驱动部件连接在所述的水平杆件上。

5.根据权利要求1所述的CRDM钩爪性能快速测试系统，其特征在于：所述的釜本体位于所述的驱动部件的下方，所述的连接杆件沿竖直方向延伸。