CN107705862A - 核电站热交换器水室定位板焊缝自动扫查装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于核电站无损检测技术领域，具体公开了一种核电站热交换器水室定位板焊缝自动扫查装置，包括安装轨道、可滑动的设于所述安装轨道上的扫查组件，所述扫查组件包括滑动的设于所述安装轨道上的机架、与所述机架可转动相连的一段或多段扫查轨道段、以及配设焊缝检查装置的扫查轨道车，所述扫查轨道段展开形成供所述扫查轨道车运动的扫查轨道，本装置的扫查轨道采用折叠式结构，安装和拆卸时扫查轨道折叠起来，从而减小整体尺寸，进入水室后，扫查轨道展开形成长轨道，提高了本装置的扫查范围，本装置的安装和拆卸均在水室外面进行，人员无需进入水室内部，降低了人员受辐照的风险。

Description

核电站热交换器水室定位板焊缝自动扫查装置

技术领域

本发明属于核电站无损检测技术领域，具体涉及一种核电站热交换器水室定位板焊缝自动扫查装置。

背景技术

在典型的压水堆核电站系统中，核燃料在核反应堆中发生裂变反应释放出热量，冷却剂在一回路中循环流动，将能量从堆芯中带出，通过蒸汽发生器将热量传递给二回路的水，产生蒸汽，驱动汽轮发电机发电。反应堆在释放能量的同时也放射出大量的粒子和射线，冷却剂在带出能量的过程中受到辐照而活化，从而具有放射性。

蒸汽发生器水室分隔板是将蒸汽发生器一次侧分成冷侧和热侧的部件，是一回路内部的重要边界。典型的蒸汽发生器水室分隔板是由高镍合金制成，在一回路高温、高压及含硼水的环境下，容易产生应力腐蚀裂纹。美国ERPI的研究分析表明，蒸汽发生器水室分隔板上的应力腐蚀裂纹有沿着晶界向一回路压力边界增长的可能，比如水室下封头臂、管板与传热管焊缝等，这对于核电站的安全运行构成极大的安全隐患。因此，对蒸汽发生器水室分隔板进行检查，能够提早发现应力腐蚀缺陷，有助于及时采取有效措施，降低事故发生的概率。

根据法国核安全局的要求，法国电力公司从2002年开始在先导机组（抽9台/27台）和900MW、1300MW的抽样机组上实施水室分隔板的监督检查，并在随后的检查中发现有应力腐蚀裂纹出现。我国大亚湾核电站采用的是法国M310机组，已投入运营和在建的CPR1000核电机组是以法国M310机组为参照建设的，根据外部经验反馈，相关业主单位有意进行蒸汽发生器分隔板的渗透检查。

目前国内尚未出现针对蒸汽发生器水室分隔板渗透检查的机械操作平台，人工进入蒸汽发生器水室内进行渗透检查不但使检查人员受到强烈的辐照，而且检查过程不易进行质量监督，检查过程受人影响较大，不利于核电站运行过程中的对比跟踪检查，为此，迫切需要开发一种用于蒸汽发生器水室分隔板渗透检查的机械操作平台。

发明内容

本发明提供一种能解决上述问题的核电站热交换器水室定位板焊缝自动扫查装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种核电站热交换器水室定位板焊缝自动扫查装置，包括安装轨道、可滑动的设于所述安装轨道上的扫查组件，所述扫查组件包括滑动的设于所述安装轨道上的机架、与所述机架可转动相连的一段或多段扫查轨道段、以及配设焊缝检查装置的扫查轨道车，所述扫查轨道段展开形成供所述扫查轨道车运动的扫查轨道。

进一步的，所述定位板设于所述热交换器的水室中，所述热交换器上设有用以与所述水室内部相连通的扫查口，所述安装轨道沿其自身长度方向自所述扫查口伸入所述水室中并位于所述定位板一侧，所述扫查轨道具有朝向所述机架收拢的收拢状态或背向所述机架展开的展开状态，当所述扫查组件沿所述安装轨道进出所述扫查口时，所述扫查轨道处于所述收拢状态，当所述扫查车进行扫查作业时，所述扫查轨道处于所述展开状态。

进一步的，所述扫查轨道包括固定设于所述机架上的扫查轨道中段、与所述机架可转动相连且分别设于所述扫查轨道中段两侧的扫查轨道左段和扫查轨道右段，所述扫查轨道左段和所述扫查轨道右段与所述机架分别通过转轴相连，所述扫查轨道左段和所述机架之间设有第一主气缸，所述第一主气缸的两端与所述扫查轨道左段和所述机架分别转动相连，所述扫查轨道左段和所述机架之间设有第二主气缸，所述第二主气缸的两端与所述扫查轨道右段和所述机架分别转动相连，当所述第一主气缸和所述第二主气缸的输出轴伸长，所述扫查轨道由所述收拢状态向所述展开状态过渡。

进一步的，所述扫查轨道车包括与所述扫查轨道滑动配合的第一滑块，所述第一滑块内部设有传动轴，所述传动轴的一端安装有与所述扫查轨道相接触的摩擦轮，所述传动轴的另一端通过齿轮系与电机的输出端相连，所述电机设于所述第一滑块上。

进一步的，所述机架与可滑动的设于所述安装轨道上的安装轨道滑块固定相连，所述安装轨道上可滑动的设有安装轨道车，所述安装轨道车上设有气动马达，所述安装轨道车驱动所述安装轨道滑块沿所述安装轨道向上运动。

进一步的，所述水室的顶部为热交换器管板，所述安装轨道具有与所述热交换器管板相固定的固定端，所述固定端安装于基座盘，所述基座盘的顶部还设有用以与所述热交换器管板相定位的管板定位销。

进一步的，其特征在于：所述基座盘与所述扫查轨道相对的一侧表面设有固定销导轨，所述固定销导轨上分别设有可沿所述固定销导轨滑动的两固定销导轨滑块，两所述固定销导轨滑块相对设置，两所述固定销导轨滑块相对的面上分别设有固定销，两所述固定销导轨滑块之间设有驱动两所述固定销在所述固定销导轨上滑动的驱动组件，所述扫查轨道与所述基座盘之间通过两所述固定销相固定。

进一步的，所述基座盘上设有管板锁紧气爪，所述安装轨道与所述热交换器管板之间通过所述管板锁紧气爪可拆卸的相连接。

进一步的，所述管板锁紧气爪包括气缸，所述气缸的气缸轴周部至少设有两块相对设置的弹性片，所述气缸的气缸轴末端安装有楔块，当所述气缸的气缸轴伸出至所述楔块位于所述弹性片外部，所述弹性片处于松弛状态；当所述气缸的气缸轴抽回至所述楔块位于所述弹性片内部，所述弹性片的周部向外扩张而处于张开状态，所述管板锁紧气爪与所述热交换器管板上的换热管可拆卸的相连接。

进一步的，所述扫查轨道的两端部分别设有所述管板锁紧气爪，所述扫查轨道上的所述管板锁紧气爪的安装位置与所述热交换器管板上的换热管位置相对应。

采用以上技术方案后，本发明与现有技术相比具有如下优点：

（1）本装置分为扫查轨道部分和安装轨道部分，安装时把安装轨道安装到位，再进行扫查轨道的安装，可以降低安装难度。

（2）本装置的扫查轨道采用折叠式的结构，安装和拆卸时扫查轨道折叠起来，从而减小整体尺寸，进入水室后，扫查轨道展开形成一条长轨道，提高了本装置的扫查范围。

（3）扫查轨道两端分别安装有锁紧气爪，扫查轨道展开后，锁紧气爪分别固定在热交换器管板上，提高了三段式扫查轨道的刚度，提高了负载能力。

（4）扫查轨道与安装轨道间通过固定销结构相连，连接后扫查轨道与安装轨道固定在一起，增加了扫查轨道和安装轨道的稳定性，降低了扫查轨道车运动时扫查轨道的抖动，提高了设备整体的安全系数。

（5）扫查轨道车沿着扫查轨道进行运动，其运动精度高、直线性能好，通过在扫查轨道的扫查轨道车上安装检查装置，从而实现对热交换器水室定位板焊缝的扫查工作。

（6）本装置的安装和拆卸均在水室外面进行，人员无需进入到水室内部，降低了人员受辐照的风险。

附图说明

附图1为本发明在工作状态的总体结构示意图；

附图2为本发明的扫查装置的结构示意图；

附图3为图2中A处的放大图；

附图4为本发明的扫查装置在安装过程中的一种状态结构示意图；

附图5为本发明的扫查装置在安装过程中的另一种状态结构示意图；

附图6为本发明的扫查装置安装完成时的结构示意图；

附图7为本发明中扫查轨道部分的结构示意图；

附图8为本发明中扫查轨道车的一种结构示意图；

附图9为本发明中扫查轨道车的另一种结构示意图；

附图10为本发明中安装轨道部分的结构示意图；

附图11为本发明中安装轨道车的一种结构示意图；

附图12为本发明中安装轨道车的另一种结构示意图；

附图13为本发明中固定销的结构示意图；

附图14为本发明中管板锁紧气爪的结构示意图；

附图15为本发明中管板锁紧气爪松开时的结构示意图；

附图16为本发明中管板锁紧气爪抓紧时的结构示意图。

其中，1、扫查轨道部分，2、安装轨道部分，3、热交换器下封头，4、热端主管道，5、热端人孔，6、冷端人孔，7、定位板，8、定位板焊缝，9、热交换器管板，10、换热管，100、扫查轨道，101、机架，102、扫查轨道中段，103、转轴，104、主气缸，105、扫查轨道右段，106、管板锁紧气爪，106.1、楔块，106.2、弹性片，106.3、气缸轴，106.4、气缸，107、管板锁紧气爪，108、主气缸，109、扫查轨道左段，110、转轴，111、固定销孔，112、安装轨道滑块，113、扫查轨道车，113.1、电机组件，113.2、锥齿轮，113.3、锥齿轮，113.4、扫查轨道滚轮，113.5、传动轴，113.6、摩擦轮，113.7、第一滑块，201、安装轨道车，201.1、气动马达，201.2、第二滑块，201.3、安装轨道滚轮，201.4、齿轮，201.5、齿条，202、安装轨道，203、基座倾斜块，204、固定销，205、固定销导轨滑块，206、固定销气缸，207、管板定位销，208、管板锁紧气爪，209、管板定位销，210、管板锁紧气爪，211、固定销导轨滑块，212、固定销导轨，213、基座盘，214、固定销。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，核电站热交换器水室包括呈半球状的热交换器下封头3，热交换器下封头3内部形成热交换器水室，水室中设有定位板7，定位板7将水室分隔成冷侧和热侧两个腔室，定位板7的两侧均具有焊缝8，冷侧腔室的设有冷端人孔6和冷端主管道（图中未标示），热侧腔室设有热端人孔5和热端主管道4，交换器下封头3的上顶面盖设有热交换器管板9，热交换器管板9上密布有换热管10，冷侧腔室上方的换热管10与热侧腔室上方的换热管10通过U型传热管（图中未标示）相连，热端人孔5和冷端人孔6主要为了便于维修时的进出，正常作业期间，热端人孔5和冷端人孔6为封闭状态，热侧腔室与冷侧腔室之间通过换热管10以及U型传热管实现热交换。

如图2和图3所示，一种核电站热交换器水室定位板焊缝自动扫查装置，主要用于对定位板7上的焊缝8进行扫查，主要包括扫查轨道部分1和安装轨道部分2。

扫查轨道部分1包括扫查轨道100、机架101和扫查轨道车113。扫查轨道100至少包括一段或多段与机架101可转动相连的扫查轨道段。本实施例中，扫查轨道100包括两端为45°斜面的扫查轨道中段102、一端为45°斜面的扫查轨道右段105和一端为45°斜面的扫查轨道左段109。

如图4至图6所示，扫查轨道100具有朝向机架101收拢的收拢状态或背向机架101展开的展开状态，当扫查轨道部分1沿安装轨道部分2进出热端人孔5或冷端人孔6时，扫查轨道100处于收拢状态，当进行扫查作业时，扫查轨道100处于展开状态。

如图7所示，扫查轨道中段102设于机架101上，机架101安装在可沿安装轨道部分2滑动的安装轨道滑块112上。

扫查轨道右段105通过转轴103与机架101相连，扫查轨道右段105与机架101之间安装有主气缸104，主气缸104的一端与扫查轨道右段105可转动相连，主气缸104的另一端与机架101可转动相连，扫查轨道右段105末端安装有管板锁紧气爪106。

扫查轨道左段109通过转轴110与机架101相连，扫查轨道左段109与机架101之间安装有主气缸108，主气缸108的一端与扫查轨道左段109可转动相连，主气缸108的另一端与机架101可转动相连，扫查轨道左段109末端安装有管板锁紧气爪107。

当主气缸104，108的输出轴伸长，扫查轨道由收拢状态向展开状态过渡。

如图8和图9所示，扫查轨道100上设有扫查轨道车113，扫查轨道车113可沿扫查轨道100滑动，扫查轨道车113上安装有对水室定位板7上的焊缝8进行检查的检查装置。

扫查轨道车113包括第一滑块113.7、安装在第一滑块113.7上并且与扫查轨道100配合的四个扫查轨道滚轮113.4，第一滑块113.7内部安装有传动轴113.5，传动轴113.5一端安装有与扫查轨道100相接触的摩擦轮113.6，另一端安装有锥齿轮113.3，电机组件113.1安装到第一滑块113.7上，电机组件113.1上安装有与锥齿轮113.3配合的锥齿轮113.2，电机组件113.1带动第一滑块113.7在扫查轨道100上运动，从而扫查轨道车113上的检查装置实现对焊缝8的检查。

如图10至图12所示，安装轨道部分2包括安装轨道202，安装轨道202上设有安装轨道车201，安装轨道车201可沿安装轨道202滑动，安装轨道车201包括第二滑块201.2，第二滑块201.2上安装有四个与安装轨道202配合的安装轨道滚轮201.3，第二滑块201.2上还设有气动马达201.1，气动马达201.1上安装有齿轮201.4，齿轮201.4与安装在安装轨道202上的齿条201.5相啮合，通过气动马达201.1驱使第二滑块201.2沿安装轨道202滑动。

安装轨道202与热交换器管板9相固定的一端为固定端，安装轨道202的固定端通过基座倾斜块203与基座盘213相连，基座盘213上还安装有管板定位销207、管板定位销209、管板锁紧气爪208和管板锁紧气爪210，管板定位销207、管板定位销209、管板锁紧气爪208和管板锁紧气爪210的安装位置与热交换器管板9上的换热管10相对应，管板定位销207，209用以与换热管10相定位。

如图13所示，基座盘213与扫查轨道100相对的一侧表面设有固定销导轨212，固定销导轨212上安装有固定销导轨滑块205和固定销导轨滑块211，固定销导轨滑块205和固定销导轨滑块211之间通过固定销气缸206相连，固定销导轨滑块205和固定销导轨滑块211分别安装有固定销204和固定销214，通过固定销气缸206可以控制固定销导轨滑块205和固定销导轨滑块211沿固定销导轨滑块211滑动，从而控制固定销导轨滑块205和固定销导轨滑块211之间的距离。

机架101上设有两个分别与固定销204和固定销214配合的固定销孔111，通过控制固定销气缸206控制固定销204和固定销214插入固定销孔111，从而增加了扫查轨道100和安装轨道202的稳定性，降低了扫查轨道车113运动时扫查轨道100的抖动，提高了设备整体的安全系数。

如图14至图16所示，管板锁紧气爪106，107，208，210用以与换热器管板9上的换热管10相固定，以管板锁紧气爪106为例，管板锁紧气爪106包括固定在基座盘下底面的气缸106.4，气缸106.4的气缸轴106.3穿过基座盘213上的孔伸至基座盘213的上顶面，基座盘213上至少设有两块相对设置的弹性片106.2，多块弹性片106.2之间形成供气缸轴106.3伸进或伸出的空间，气缸轴106.3的前端部安装有楔块106.1，当气缸轴106.3伸出至楔块106.1位于弹性片106.2外部，则弹性片106.2处于松弛状态；当气缸轴106.3抽回至楔块106.1位于弹性片106.2内部，弹性片106.2处于张开状态。

在将管板锁紧气爪106与换热管10相固定时，首先将气缸轴106.3上的楔块106.1伸出至弹性片106.2的外部，此时楔块106.1对弹性片106.2没有力的作用，弹性片106.2处于松弛状态，将楔块106.1以及弹性片106.2伸入至换热管10中，再将气缸轴106.3抽回至弹性片106.2内部，则弹性片106.2受楔块106.1的挤压作用而向外弹开，从而使管板锁紧气爪106与换热管10的内壁抓紧而锁定，若要解除锁定，则控制气缸轴106.3伸出至弹性片106.2的外部即可。

在设备安装阶段，首先将安装轨道车201从安装轨道202上拆下，管板锁紧气爪208和管板锁紧气爪210松开，通过热端人孔5或冷端人孔6，将安装轨道部分2放入热交换器下封头3内部，管板定位销207和管板定位销209插入到热交换器管板9上的换热管10中进行定位，管板锁紧气爪208和管板锁紧气爪210插入到换热管10中并将换热管10抓紧而锁定，安装轨道202的尾端由热端人孔5或冷端人孔6中伸出，从而完成安装轨道部分2的安装。

将扫查轨道车113运行到扫查轨道中段103上，管板锁紧气爪106和管板锁紧气爪107处于松开状态，主气缸104和主气缸108缩回，扫查轨道右段105绕转轴103旋转，扫查轨道左段109绕转轴110旋转，使扫查轨道100处于收拢状态，从而使扫查轨道100可以通过尺寸较小的热端人孔5或冷端人孔6。

将安装轨道滑块112安装于安装轨道202上，并将扫查轨道部分1安装于安装轨道滑块112上，在安装轨道202上设置安装轨道车201，安装轨道车201的位置位于安装轨道滑块112的下方，安装轨道车201与安装轨道滑块112相对的部分相互配合，启动气动马达201.1，在驱使安装轨道车201沿安装轨道202向上运动的同时推动安装轨道滑块112向上运动，从而使扫查轨道部分1沿安装轨道202向上运动，推动扫查轨道部分1进入热交换器下封头3内部，到达指定位置后，主气缸104和主气缸108伸出，扫查轨道右段105绕转轴103旋转，扫查轨道左段109绕转轴110旋转，扫查轨道右段105左侧斜面与扫查轨道中段102右侧斜面相贴合，形成一条直线，扫查轨道右段105上的管板锁紧气爪106插入到热交换器管板9上的换热管10中，扫查轨道左段109右侧斜面与扫查轨道中段左侧斜面相贴合，形成一条直线，扫查轨道右段109上的管板锁紧气爪107插入到热交换器管板9上的换热管10中，管板锁紧气爪106和管板锁紧气爪107分别将换热管10抓紧，从而完成扫查轨道部分1的安装。

通过将固定销204和214插入机架101上的固定销孔111中，可将安装轨道202与扫查轨道100相连，增加了扫查轨道100和安装轨道202的稳定性，降低了扫查轨道车201运动时扫查轨道100的抖动，提高了设备整体的安全系数。

安装轨道车201向下运行与安装轨道滑块112相脱离，此时扫查轨道车113即可沿着扫查轨道100进行运动，完成扫查工作。

在设备拆除阶段，是上述过程的逆过程。

本装置的安装和拆卸均在水室外面进行，人员无需进入到水室内部，降低了人员受辐照的风险。

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 (10)

1.一种核电站热交换器水室定位板焊缝自动扫查装置，其特征在于：包括安装轨道、可滑动的设于所述安装轨道上的扫查组件，所述扫查组件包括滑动的设于所述安装轨道上的机架、与所述机架可转动相连的一段或多段扫查轨道段、以及配设焊缝检查装置的扫查轨道车，所述扫查轨道段展开形成供所述扫查轨道车运动的扫查轨道。

2.根据权利要求1所述的核电站热交换器水室定位板焊缝自动扫查装置，其特征在于：所述定位板设于所述热交换器的水室中，所述热交换器上设有用以与所述水室内部相连通的扫查口，所述安装轨道沿其自身长度方向自所述扫查口伸入所述水室中并位于所述定位板一侧，所述扫查轨道具有朝向所述机架收拢的收拢状态或背向所述机架展开的展开状态，当所述扫查组件沿所述安装轨道进出所述扫查口时，所述扫查轨道处于所述收拢状态，当所述扫查车进行扫查作业时，所述扫查轨道处于所述展开状态。

3.根据权利要求2所述的核电站热交换器水室定位板焊缝自动扫查装置，其特征在于：所述扫查轨道包括固定设于所述机架上的扫查轨道中段、与所述机架可转动相连且分别设于所述扫查轨道中段两侧的扫查轨道左段和扫查轨道右段，所述扫查轨道左段和所述扫查轨道右段与所述机架分别通过转轴相连，所述扫查轨道左段和所述机架之间设有第一主气缸，所述第一主气缸的两端与所述扫查轨道左段和所述机架分别转动相连，所述扫查轨道左段和所述机架之间设有第二主气缸，所述第二主气缸的两端与所述扫查轨道右段和所述机架分别转动相连，当所述第一主气缸和所述第二主气缸的输出轴伸长，所述扫查轨道由所述收拢状态向所述展开状态过渡。

4.根据权利要求1所述的核电站热交换器水室定位板焊缝自动扫查装置，其特征在于：所述扫查轨道车包括与所述扫查轨道滑动配合的第一滑块，所述第一滑块内部设有传动轴，所述传动轴的一端安装有与所述扫查轨道相接触的摩擦轮，所述传动轴的另一端通过齿轮系与电机的输出端相连，所述电机设于所述第一滑块上。

5.根据权利要求1所述的核电站热交换器水室定位板焊缝自动扫查装置，其特征在于：所述机架与可滑动的设于所述安装轨道上的安装轨道滑块固定相连，所述安装轨道上可滑动的设有安装轨道车，所述安装轨道车上设有气动马达，所述安装轨道车驱动所述安装轨道滑块沿所述安装轨道向上运动。

6.根据权利要求2所述的核电站热交换器水室定位板焊缝自动扫查装置，其特征在于：所述水室的顶部为热交换器管板，所述安装轨道具有与所述热交换器管板相固定的固定端，所述固定端安装于基座盘，所述基座盘的顶部还设有用以与所述热交换器管板相定位的管板定位销。

7.根据权利要求6所述的核电站热交换器水室定位板焊缝自动扫查装置，其特征在于：所述基座盘与所述扫查轨道相对的一侧表面设有固定销导轨，所述固定销导轨上分别设有可沿所述固定销导轨滑动的两固定销导轨滑块，两所述固定销导轨滑块相对设置，两所述固定销导轨滑块相对的面上分别设有固定销，两所述固定销导轨滑块之间设有驱动两所述固定销在所述固定销导轨上滑动的驱动组件，所述扫查轨道与所述基座盘之间通过两所述固定销相固定。

8.根据权利要求6或7所述的核电站热交换器水室定位板焊缝自动扫查装置，其特征在于：所述基座盘上设有管板锁紧气爪，所述安装轨道与所述热交换器管板之间通过所述管板锁紧气爪可拆卸的相连接。

9.根据权利要求8所述的核电站热交换器水室定位板焊缝自动扫查装置，其特征在于：所述管板锁紧气爪包括气缸，所述气缸的气缸轴周部至少设有两块相对设置的弹性片，所述气缸的气缸轴末端安装有楔块，当所述气缸的气缸轴伸出至所述楔块位于所述弹性片外部，所述弹性片处于松弛状态；当所述气缸的气缸轴抽回至所述楔块位于所述弹性片内部，所述弹性片的周部向外扩张而处于张开状态，所述管板锁紧气爪与所述热交换器管板上的换热管可拆卸的相连接。

10.根据权利要求9所述的核电站热交换器水室定位板焊缝自动扫查装置，其特征在于：所述扫查轨道的两端部分别设有所述管板锁紧气爪，所述扫查轨道上的所述管板锁紧气爪的安装位置与所述热交换器管板上的换热管位置相对应。