CN108267251A - 一种用于蒸汽发生器传热管机械堵管的转动力矩测量校验装置 - Google Patents

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龚卫民
丁明
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Research Institute of Nuclear Power Operation
China Nuclear Power Operation Technology Corp Ltd
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China Nuclear Power Operation Technology Corp Ltd
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    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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    • G01L25/003—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency for measuring torque

Abstract

本发明涉及一种用于蒸汽发生器传热管机械堵管的转动力矩测量校验装置，包括：机械外壳、模拟螺栓、力矩传感器及显示仪；机械外壳采用不锈钢板制作，上部固定设计有专门的凹槽，用于放置机械辊胀堵管装置，机械外壳内固定设置有模拟螺栓及显示仪，力矩传感器设置在模拟螺栓内部，模拟螺栓上的力矩技术参数通过力矩传感器显示在显示仪上。本发明设计将转动力矩测量校验装置内的模拟螺栓、力矩传感器和装置外壳有机结合在一起，装置外形小巧轻便，操作简单，且转动力矩测量精度高、实时性重复性好，连续校验五次转动力矩，每次测量值偏差不超过0.5Nm，可以满足核电蒸汽发生器传热管机械辊胀式堵管力矩测量和校验的需要。

Description

一种用于蒸汽发生器传热管机械堵管的转动力矩测量校验 装置
技术领域
本发明涉及核电厂运行检测技术领域，具体涉及一种用于蒸汽发生器传热管机械堵管的转动力矩测量校验装置。
背景技术
蒸汽发生器传热管发生破损后，通常的维修方法就是堵管，即安装堵头于传热管的两端，使该传热管退出运行，目前国内核电蒸汽发生器传热管大多采取机械堵管方式，机械辊胀式堵管方式中有一项关键技术参数指标，即力矩输出值及输出时间，力矩测量和校验装置是验证机械辊胀式堵管装置转动输出力矩及输出时间是否满足堵管工艺技术要求。
现阶段我国用于核动力装置蒸发器传热管堵管的转动力矩测量和校验装置，大量依赖进口，体积规格大不易放入小型蒸汽发生器传热管道内，结构复杂，集成度差，价格贵供货期长，且货源不稳定，因此亟需为我国核动力装置设计研制一款适合应用于蒸汽发生器传热管机械堵管的转动力矩测量校验装置。
发明内容
本发明目的在于开发一种用于蒸汽发生器传热管机械堵管的转动力矩测量校验装置，用于实时测量和校验机械辊胀式堵管装置的输出力矩及输出时间，满足机械辊胀式堵管工艺的技术要求。
本发明的技术方案如下：
一种用于蒸汽发生器传热管机械堵管的转动力矩测量校验装置，包括：机械外壳、模拟螺栓、力矩传感器及显示仪；机械外壳上部固定设计有专门的凹槽，用于放置机械辊胀堵管装置，机械外壳内固定设置有模拟螺栓及显示仪，力矩传感器设置在模拟螺栓内部，模拟螺栓上的力矩技术参数通过力矩传感器显示在显示仪上。
如上所述模拟螺栓整体呈圆柱型结构，包括：模拟螺栓底座、外罩，螺母，垫片，螺栓主轴，输出轴，圆锥滚子轴承，深沟球轴承，蝶形弹簧，输出轴外罩，模拟螺栓由上至下依次设置有：输出轴、深沟球轴承、螺栓主轴、垫片、蝶形弹簧、螺母和圆锥滚子轴承。
如上所述外罩整体为中空圆柱体形，左侧端面开设有通孔用于放置力矩传感器；输出轴外罩整体为圆环形结构，安装于外罩上端，用于对力矩输出轴限位。
如上所述力矩输出轴整体为圆柱形结构，力矩输出主轴下部设有圆柱凸缘，用于与力矩传感器上部旋转连接，力矩输出轴上下两端设置有两个深沟球轴承，用于减少螺栓输出轴与输出轴外罩之间的摩擦力。
如上所述力矩传感器上部设置有圆柱形凹槽，用于与连接力矩输出轴下部圆柱凸缘连接；力矩传感器下部设置有圆柱形凸缘，用于与螺栓主轴上部旋转连接。
如上所述螺栓主轴整体为圆柱形结构，螺栓主轴上部设有凹槽，用于与力矩传感器下部旋转连接；螺栓主轴中部设有环形凸缘，环形凸缘上方设置圆锥滚子轴承，环形凸缘下方由上至下依次设置有垫片、蝶形弹簧和螺母、圆锥滚子轴承；蝶形弹簧和垫片套装在螺栓主轴，螺母与螺栓主轴螺纹连接，圆锥辊子轴承套装在螺栓主轴上，圆锥滚子轴承用于减少螺栓主轴与外罩之间的摩擦力。
如上所述模拟螺栓底座为圆形板状结构，位于模拟螺栓的底部，用于从下端封闭模拟螺栓。
如上所述力矩传感器为UTA动态力矩传感器。
本发明的显著效果在于：
1.结构简单：本发明设计主要通过将转动力矩测量校验装置内的模拟螺栓、力矩传感器和装置外壳有机结合在一起，由于装置外形小巧轻便，因此可用于除核电厂外的其他小型蒸汽发生器传热管机械辊胀堵管转动力矩的测量和校验。
2.操作简单：本发明设计的蒸汽发生器传热管机械辊胀堵管转动力矩测量校验装置所有数据采集、显示、记录及操作均通过外设的控制软件一体化实施，方便快捷。
3.转动力矩测量精度高、实时性重复性好，连续校验五次转动力矩，每次测量值偏差不超过0.5Nm，可以满足核电蒸汽发生器传热管机械辊胀式堵管力矩测量和校验的需要。
附图说明
图1为本发明设计的转动力矩测量校验装置示意图
图2为转动力矩测量校验装置内的模拟螺栓示意图
图3为转动力矩测量校验装置内的模拟螺栓结构图
图中：1-机械外壳，2-模拟螺栓，3-力矩传感器，4-显示仪，5-模拟螺栓底座，6-外罩，7-螺母，8-垫片，9-螺栓主轴，10-力矩输出轴，11-圆锥滚子轴承，12-深沟球轴承，13-蝶形弹簧，14-输出轴外罩
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1-3所示，一种用于蒸汽发生器传热管机械堵管的转动力矩测量校验装置，包括：机械外壳1、模拟螺栓2、力矩传感器3及显示仪4；机械外壳1采用不锈钢板制作，上部固定设计有专门的凹槽，用于放置机械辊胀堵管装置，机械外壳1内固定设置有模拟螺栓2及显示仪4，力矩传感器3设置在模拟螺栓2内部，模拟螺栓2上的力矩技术参数通过力矩传感器3显示在显示仪4上。
模拟螺栓2整体呈圆柱型结构，包括：模拟螺栓底座5、外罩6，螺母7，垫片8，螺栓主轴9，输出轴10，圆锥滚子轴承11，深沟球轴承12，蝶形弹簧13，输出轴外罩14。
外罩6整体为中空圆柱体形，左侧端面开设有通孔用于放置力矩传感器3；输出轴外罩14整体为圆环形结构，安装于外罩6上端，用于对力矩输出轴10限位。
力矩输出轴10整体为圆柱形结构，力矩输出主轴10下部设有圆柱凸缘，用于与力矩传感器3上部旋转连接，力矩输出轴10上下两端设置有两个深沟球轴承12，用于减少螺栓输出轴10与输出轴外罩14之间的摩擦力。
力矩传感器3上部设置有圆柱形凹槽，用于与连接力矩输出轴10下部圆柱凸缘连接。力矩传感器3下部设置有圆柱形凸缘，用于与螺栓主轴9上部旋转连接。
螺栓主轴9整体为圆柱形结构，螺栓主轴9上部设有凹槽，用于与力矩传感器3下部旋转连接；螺栓主轴9中部设有环形凸缘，环形凸缘上方设置圆锥滚子轴承11，环形凸缘下方由上至下依次设置有垫片8、蝶形弹簧13和螺母7、圆锥滚子轴承11；蝶形弹簧13和垫片8套装在螺栓主轴9，螺母7与螺栓主轴9螺纹连接，圆锥辊子轴承11套装在螺栓主轴9上，圆锥滚子轴承11用于减少螺栓主轴9与外罩6之间的摩擦力。
模拟螺栓底座5为圆形板状结构，位于模拟螺栓2的底部，用于从下端封闭模拟螺栓2。
力矩传感器3采用UTA动态力矩传感器，UTA传感器是专为工业环境下动力工具的力矩测量和校验设计，无论受到怎样的振动或冲击，UTA传感器专利的滑环设计都能保证测量和校验仪主机和传感器应变片总是良好接触，不会有传感器滑环脱落的情形发生，从而保证了UTA动态力矩传感器的寿命和可靠性。
力矩显示仪4在进行转动力矩测量和校验操作时，工作站软件通过调用PC接口和力矩显示仪4的数据接口进行数据通讯，获取转动力矩测量和校验力矩值。
模拟螺栓2的工作原理：工作时辊胀装置力矩输出头与螺栓输出轴10会连接在一起，当进行转动力矩测量和校验时，辊胀装置力矩输出头开始旋转，会带动螺栓输出轴10，传感器中心轴以及螺栓主轴9一起转动。在转动过程中，两个圆锥滚子轴承11会减少螺栓主轴9与外罩6之间的摩擦力，两个深沟球轴承11会减少螺栓输出轴10与输出轴外罩14之间的摩擦力，这样力矩输出头的主要扭力由螺母7与螺栓主轴9之间的产生的反作用力承受，延长使用寿命，提高测量精度。
在整个转动力矩测量和校验过程中只有螺母7上下移动，力矩传感器3和力矩输出头均无法上下位移，用于减小了力矩干扰，这样既保证了力矩测量和校验的准确性，又使得整个结构紧凑稳固。
当辊胀装置力矩输出头正转测量和校验时，力矩输出头正转，模拟螺栓2带动螺母7上升，在上升的过程中会贴紧蝶形弹簧13，上升到一定高度后达到目标力矩，辊胀装置力矩输出头停止旋转，正转测量和校验完成。
当辊胀装置力矩输出头反转退出时，模拟螺栓2带动螺母7下降，下降到一定高度，反转力矩达到目标力矩，辊胀装置力矩输出头会停止反转。
本发明力矩测量校验装置的工作原理：堵管辊胀装置在力矩测量校验装置上进行测量和校验操作时，辊胀装置的力矩输出头会高速运行，带动模拟螺栓2和传感器3转动，传感器3会检测辊胀装置的输出力矩，然后输出到显示仪4，显示仪4将力矩值通过RS232串口上传到工作站，堵管软件会接收并显示在操作界面上，用以获取有效力矩参数值。

Claims (8)

1.一种用于蒸汽发生器传热管机械堵管的转动力矩测量校验装置，其特征在于，包括：机械外壳(1)、模拟螺栓(2)、力矩传感器(3)及显示仪(4)；机械外壳(1)上部固定设计有专门的凹槽，用于放置机械辊胀堵管装置，机械外壳(1)内固定设置有模拟螺栓(2)及显示仪(4)，力矩传感器(3)设置在模拟螺栓(2)内部，模拟螺栓(2)上的力矩技术参数通过力矩传感器(3)显示在显示仪(4)上。
2.如权利要求1所述一种用于蒸汽发生器传热管机械堵管的转动力矩测量校验装置，其特征在于，所述模拟螺栓(2)整体呈圆柱型结构，包括：模拟螺栓底座(5)、外罩(6)，螺母(7)，垫片(8)，螺栓主轴(9)，输出轴(10)，圆锥滚子轴承(11)，深沟球轴承(12)，蝶形弹簧(13)，输出轴外罩(14)，模拟螺栓(2)由上至下依次设置有：输出轴(10)、深沟球轴承(12)、螺栓主轴(9)、垫片(8)、蝶形弹簧(13)、螺母(7)和圆锥滚子轴承(11)。
3.如权利要求2所述一种用于蒸汽发生器传热管机械堵管的转动力矩测量校验装置，其特征在于，所述外罩(6)整体为中空圆柱体形，左侧端面开设有通孔用于放置力矩传感器(3)；输出轴外罩(14)整体为圆环形结构，安装于外罩(6)上端，用于对力矩输出轴(10)限位。
4.如权利要求2所述一种用于蒸汽发生器传热管机械堵管的转动力矩测量校验装置，其特征在于，所述力矩输出轴(10)整体为圆柱形结构，力矩输出主轴(10)下部设有圆柱凸缘，用于与力矩传感器(3)上部旋转连接，力矩输出轴(10)上下两端设置有两个深沟球轴承(12)，用于减少螺栓输出轴(10)与输出轴外罩(14)之间的摩擦力。
5.如权利要求4所述一种用于蒸汽发生器传热管机械堵管的转动力矩测量校验装置，其特征在于，所述力矩传感器(3)上部设置有圆柱形凹槽，用于与连接力矩输出轴(10)下部圆柱凸缘连接；力矩传感器(3)下部设置有圆柱形凸缘，用于与螺栓主轴(9)上部旋转连接。
6.如权利要求2所述一种用于蒸汽发生器传热管机械堵管的转动力矩测量校验装置，其特征在于，所述螺栓主轴(9)整体为圆柱形结构，螺栓主轴(9)上部设有凹槽，用于与力矩传感器(3)下部旋转连接；螺栓主轴(9)中部设有环形凸缘，环形凸缘上方设置圆锥滚子轴承(11)，环形凸缘下方由上至下依次设置有垫片(8)、蝶形弹簧(13)和螺母(7)、圆锥滚子轴承(11)；蝶形弹簧(13)和垫片(8)套装在螺栓主轴(9)，螺母(7)与螺栓主轴(9)螺纹连接，圆锥辊子轴承(11)套装在螺栓主轴(9)上，圆锥滚子轴承(11)用于减少螺栓主轴(9)与外罩(6)之间的摩擦力。
7.如权利要求2所述一种用于蒸汽发生器传热管机械堵管的转动力矩测量校验装置，其特征在于，所述模拟螺栓底座(5)为圆形板状结构，位于模拟螺栓(2)的底部，用于从下端封闭模拟螺栓(2)。
8.如权利要求1所述一种用于蒸汽发生器传热管机械堵管的转动力矩测量校验装置，其特征在于，所述力矩传感器(3)为UTA动态力矩传感器。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103111837A (zh) * 2013-01-23 2013-05-22 北京理工大学 一种蒸汽发生器一次侧堵板操作机器人
CN203672603U (zh) * 2013-12-06 2014-06-25 陕西东方航空仪表有限责任公司 定扭工具检测装置中的螺栓模拟机构
CN206420598U (zh) * 2016-12-30 2017-08-18 核动力运行研究所 一种用于蒸汽发生器传热管机械堵管的转动力矩测量校验装置

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