CN108648841B - 核电厂控制棒相关组件倒换工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种核电厂控制棒相关组件倒换工具，包括：支撑架体；升降结构；抓头结构；抓头结构包括芯轴及设置于芯轴底部的抓头组件，抓头组件用于抓取待倒换件；锁定结构，锁定结构用于控制抓头组件夹紧或松开待倒换件；导向结构，导向结构用于对待倒换件的升降运动进行导向；位置检测部件，用于检测待倒换件的位置；以及位置数码显示屏，与位置检测部件电连接，用于显示待倒换件的高度。通过升降结构、抓头结构、锁定结构、导向结构、位置检测部件及位置数码显示屏之间的配合，实现待倒换件如控制棒相关组件的可靠倒换，保证待倒换件如控制棒相关组件倒换过程中的安全，提高安全性能，满足核电日常及大修工作中相关组件操作的需求。

Description

核电厂控制棒相关组件倒换工具

技术领域

本发明涉及维护设备技术领域，特别是涉及一种核电厂控制棒相关组件倒换工具。

背景技术

核电厂日常工作需要对配插在燃料组件上的控制棒相关组件进行移位，以满足乏燃料运输的要求；抓取控制棒相关组件进行超声涡流检查；大修卸料后装料前需要对下个循环要入堆燃料组件上的控制棒进行移位，以满足控制棒在堆芯位置不变的要求。因此控制棒相关组件核电厂控制棒相关组件倒换工具的研发和应用，对核电厂日常及大修工作的顺利进行，起着非常重要的作用。

目前，控制棒相关组件倒换工具的无法可靠的实现控制棒相关组件的倒换，存在安全隐患，不能满足国内核电日常及大修工作中相关组件操作更多的需求。

发明内容

基于此，有必要针对目前控制棒相关组件倒换工具无法可靠倒换控制棒相关组件的问题，提供一种能够实现控制棒相关组件可靠倒换的核电厂控制棒相关组件倒换工具。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种核电厂控制棒相关组件倒换工具，包括：

支撑架体；

升降结构，设置于所述支撑架体的顶部；所述升降结构包括驱动电机、减速箱、卷筒及缠绕于所述卷筒上的钢丝绳，所述驱动电机的输出端通过所述减速箱带动所述卷筒转动，使所述卷筒释放或者缠绕所述钢丝绳；所述钢丝绳的末端连接于所述芯轴的顶部；

抓头结构，设置于所述支撑架体中；所述抓头结构包括芯轴及设置于所述芯轴底部的抓头组件，所述抓头组件用于抓取待倒换件，所述芯轴的顶部与所述升降结构中所述钢丝绳的末端连接，所述升降结构通过所述芯轴带动所述抓头组件做升降运动；

锁定结构，设置于所述支撑架体中，并与所述抓头组件连接，所述锁定结构用于控制所述抓头组件夹紧或松开所述待倒换件；

导向结构，设置于所述支撑架体中，所述导向结构用于对所述待倒换件的升降运动进行导向；

位置检测部件，设置于所述卷筒上，用于检测所述待倒换件的位置；以及

位置数码显示屏，与所述位置检测部件电连接，用于显示所述待倒换件的高度。

在其中一个实施例中，所述锁定结构包括驱动手柄、提升杆、拉动杆及拉杆，所述驱动手柄设置于所述支撑架体上，且所述提升杆的一端与所述驱动手柄连接，所述提升杆的另一端与所述拉动杆连接，所述拉动杆通过所述拉杆与所述抓头组件连接，以驱动抓头组件夹紧或松开所述待倒换件。

在其中一个实施例中，所述抓头组件包括抓头座及多个设置于所述抓头座上的抓爪，所述抓头座设置于所述芯轴的底部，多个所述抓爪朝向远离所述芯轴的方向延伸；

所述锁定结构能够控制多个所述抓爪张开或闭合。

在其中一个实施例中，所述导向结构包括导向栅板，所述导向栅板固定于所述支撑架体中，所述导向栅板上开设导向槽，所述抓头结构可穿过所述导向栅板做升降运动，并通过所述导向槽对所述待倒换件进行导向。

在其中一个实施例中，所述导向栅板的数量为多层，多层所述导向栅板沿所述抓头结构的升降方向层叠且间隔设置。

在其中一个实施例中，所述导向结构还包括导向杆，所述导向杆与所述抓头结构平行设置，且所述导向杆通过连接杆固定于所述抓头结构上，所述导向杆可升降地设置于所述导向槽中。

在其中一个实施例中，所述支撑架体包括上吊架及下吊架，所述上吊架位于所述下吊架的上方，并与所述下吊架可拆卸连接。

在其中一个实施例中，所述支撑架体的底部设置导向定位销，用于对所述待倒换件进行定位。

在其中一个实施例中，核电厂控制棒相关组件倒换工具还包括张力检测部件及张力数码显示屏，所述张力检测部件设置于所述钢丝绳上，用于检测所述待倒换件的重量；

所述张力数码显示屏与所述张力检测部件电连接，用于显示所述待倒换件的重量。

在其中一个实施例中，核电厂控制棒相关组件倒换工具还包括手控盒，所述手控盒设置于所述支撑架体上，并与所述升降结构电连接，所述手控盒用于调节所述核电厂控制棒相关组件倒换工具的工作模式与运行速度。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果为：

本发明的核电厂控制棒相关组件倒换工具，取出时，升降结构通过芯轴带动抓头组件下降，当抓头组件下降到预设位置后，抓头组件的底部连接待倒换件，并通过锁定结构将待倒换件锁紧于抓头组件的底部，随后，升降结构带动抓头结构上升，并将待倒换件运送至指定位置，上升过程中通过导向结构对待倒换件进行导向；插入时，抓头结构的底部连接待倒换件后，升降结构带动抓头结构下降，下降过程中，升降结构带动抓头结构下降，当抓头结构下降到预设位置后，锁定结构解锁抓头组件与待倒换件，抓头结构的底部释放待倒换件；有效的解决控制棒相关组件倒换工具无法可靠倒换控制棒相关组件的问题；通过升降结构、抓头结构、锁定结构及导向结构之间的配合，实现待倒换件如控制棒相关组件的可靠倒换，保证待倒换件如控制棒相关组件倒换过程中的安全，提高倒换时的安全性能，以满足核电日常及大修工作中相关组件操作的需求。同时，通过位置检测部件检测待倒换件的位置，便于实时监控待检测件的位置，配合位置数码显示屏后，位置检测部件检测出待检测件的位置可以通过位置数码显示屏显示高度，并以mm为单位显示，给人更加直观的数据判断，便于操作人员读取待检测件的位置。

附图说明

图1为本发明一实施例的核电厂控制棒相关组件倒换工具的主视结构示意图；

图2为图1所示的核电厂控制棒相关组件倒换工具的左视结构示意图；

图3为图1所示的核电厂控制棒相关组件倒换工具在导向栅板处的剖视图；

其中：

100-核电厂控制棒相关组件倒换工具；

110-支撑架体；

111-上吊架；

112-下吊架；1121-导向定位销；

120-升降结构；

121-减速箱；

122-卷筒；

123-钢丝绳；

130-抓头结构；

131-芯轴；

132-抓头组件；1321-抓爪；

140-锁定结构；

141-驱动手柄；

142-提升杆；

143-拉动杆；

144-拉杆；

150-导向结构；

151-导向栅板；

152-导向杆；

160-张力检测部件；

170-位置检测部件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的核电厂控制棒相关组件倒换工具进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参见图1和图2，本发明提供了一种核电厂控制棒相关组件倒换工具100，该核电厂控制棒相关组件倒换工具100用于对核电厂中的待倒换件如控制棒相关组件等进行倒换。当然，在本发明的其他实施方式中，核电厂控制棒相关组件倒换工具100也可对其他结构进行倒换操作。控制棒相关组件的移位及倒换操作属于高风险工作，对设备、人员、操作流程、技术关键点的要求都非常之高，因此，要求控制棒相关组件的所有倒换操作都必须在水下完成，有辐射风险，对核电厂控制棒相关组件倒换工具100要求较高，以保证对待倒换件定位准确。采用本发明的核电厂控制棒相关组件倒换工具100对待倒换件如控制棒相关组件等进行倒换能够保证倒换可靠，保证待倒换件如控制棒相关组件倒换过程中的安全，提高倒换时的安全性能，以满足核电日常及大修工作中相关组件操作的需求。

本发明的核电厂控制棒相关组件倒换工具100用于对乏燃料水池专用换料抓具，待倒换件的抓取、释放和升降过程都在硼酸水下进行，使用时核电厂控制棒相关组件倒换工具100需与乏燃料桥吊配合工作，使用完毕后挂在乏燃料水池池壁的存放支架上。核电厂控制棒相关组件倒换工具100作业时，主要进行以下操作，在燃料组件之间倒换控制棒相关组件；将破损的控制棒相关组件插入破损控制棒组件贮存小室存放。

在本发明中，核电厂控制棒相关组件倒换工具100包括支撑架体111、升降结构120及抓头结构130。升降结构120设置于支撑架体111的顶部。抓头结构130设置于支撑架体111中，抓头结构130的底部适于连接待倒换件，抓头结构130的顶部与升降结构120连接，升降结构120带动抓头结构130做升降运动。支撑架体111起支撑作用，核电厂控制棒相关组件倒换工具100的各个零部件均设置于支撑架体111上。升降结构120用于驱动抓头结构130做升降运动，抓头结构130用于带动待倒换件运动，使得待倒换件从燃料组件中抽出或插入燃料组件中，实现待倒换件的倒换。

将待倒换件从燃料组件中抽出时，升降结构120带动抓头结构130向下运动，使得抓头结构130的底部连接待倒换件；连接完成后，升降结构120带动抓头结构130向上运动，将待倒换件从燃料组件抽出，实现燃料组件之间待倒换件如控制棒相关组件的倒换，或者，将待倒换件如破损的控制棒相关组件放到贮存小室存放；将待倒换件插入燃料组件时，抓头结构130的底部连接待倒换件，升降结构120带动抓头结构130向下运动，将待倒换件插入到燃料组件中；完成后升降结构120带动抓头结构130向上运动复位。需要说明的是，待倒换件是指控制棒相关组件，本实施例中仅以待倒换件替代说明。

示例的，支撑架体111包括上吊架111及下吊架112，上吊架111位于下吊架112的上方，并与下吊架112可拆卸连接。可以理解的是，核电厂控制棒相关组件倒换工具100用于对核电厂的控制棒相关组件倒换的，核电厂控制棒相关组件倒换工具100的尺寸比较大，将支撑架体111分成两部分，使用的时候连接在一起，使用完成后分开收放，能够方便收容。可以理解的是，上吊架111的底部与下吊架112的顶部均设置连接法兰。核电厂控制棒相关组件倒换工具100使用时，先装配上吊架111与下吊架112，使用乏燃料桥吊吊装上吊架111至下吊架112上适当高度，以使上吊架111与下吊架112的法兰对应，并通过螺纹连接件可靠的固定连接，完成核电厂控制棒相关组件倒换工具100的装配。使用完成后，再拆卸螺纹连接件，以分离上吊架111与下吊架112。需要说明的是，上吊架111与下吊架112均为框架结构，在方便操作的同时起支撑作用。

而且，支撑架体111的底部设置导向定位销1121，用于对待倒换件进行定位。具体的，下吊架112的底部具有导向定位销1121，导向定位销1121与燃料组件的上管座进行刚性定位，以使得下吊架112与待倒换件之间的位置相对固定。使用时，通过乏燃料桥吊吊装核电厂控制棒相关组件倒换工具100，并移动至燃料组件上方，然后使用导向定位销1121进行核电厂控制棒相关组件倒换工具100与燃料组件上管座刚性定位，核电厂控制棒相关组件倒换工具100与燃料组件定位后进行待倒换件的抽出/插入工作，抽出/插入工作结束后方允许核电厂控制棒相关组件倒换工具100和燃料组件之间脱开。

进一步地，抓头结构130包括芯轴131及设置于芯轴131底部的抓头组件132，抓头组件132用于抓取待倒换件，芯轴131的顶部与升降结构120连接。抓头组件132为连接待倒换件的主要元件，芯轴131沿竖直方向设置于支撑架体111中，升降组件能够驱动芯轴131做升降运动，通过升降结构120驱动芯轴131做升降运动，并带动抓头结构130做升降运动；当抓头结构130运动至底部最低位置时，抓头组件132抓取或释放待倒换件；随后升降结构120通过芯轴131带动抓头组件132上升，实现待倒换件的抽出或插入。当然，在本发明的其他实施方式中，抓头组件132也可以通过钩吊的方式连接待倒换件。

再进一步地，升降结构120包括驱动电机、减速箱121、卷筒122及缠绕于卷筒122上的钢丝绳123，驱动电机的输出端通过减速箱121带动卷筒122转动，使卷筒122释放或者缠绕钢丝绳123。钢丝绳123的末端连接于芯轴131的顶部。抓头结构130采用驱动电机作为动力源，驱动电机驱动卷筒122，带动卷筒122缠绕或者释放钢丝绳123，卷筒122缠绕钢丝绳123时，钢丝绳123能够带动抓头结构130上升；卷筒122释放钢丝绳123时，钢丝绳123带动抓头结构130下降；实现待倒换件的抽出与插入操作。减速箱121传动连接驱动电机的输出端与卷筒122，用于降低驱动电机输出的转速，进而降低卷筒122的转动速度，以控制抓头结构130的升降速度。可以理解的是，待倒换件如控制棒相关组件在倒换时，要求速度控制精确，保证全程慢速（抓头结构130的升降慢速时速度范围为0.2m/Min~0.7m/Min，较佳地，速度为0.5m/Min）且速度均衡，在满足倒换需求的同时，还需满足检查设备的检查需求（超声涡流检查），保证倒换的可靠性。

作为一种可实施方式，核电厂控制棒相关组件倒换工具100还包括锁定结构140，锁定结构140设置于支撑架体111中，并与抓头组件132连接，锁定结构140用于控制抓头组件132夹紧或松开待倒换件。锁定结构140用于使待倒换件锁定于抓头组件132中，或者使待倒换件从抓头组件132中脱离，这样能够保证抓头组件132可靠的带动待倒换件抽出或插入。可以理解的是，锁定结构140控制抓头组件132抓取或者松开待倒换件实现抓头组件132与待倒换件的锁定与解锁。具体的，抽出待倒换件时，升降结构120带动抓头结构130下降到指定高度后，锁定结构140带动抓头组件132运动，使得抓头组件132抓紧待倒换件，然后，升降结构120带动抓头结构130上升并带动待倒换件抽出燃料组件。插入待倒换件时，升降结构120带动抓头结构130下降，进而带动待倒换件插入到燃料组件中，当抓头结构130下降到指定高度后，锁定结构140带动抓头组件132运动，使得抓头组件132松开待倒换件，随后升降结构120带动抓头结构130上升，实现待倒换件插入燃料组件。本发明的核电厂控制棒相关组件倒换工具100采用上述方式能够实现待倒换件在燃料组件之间倒换移位，或者将待倒换件从燃料组件中抽出并进行更换。

具体的，锁定结构140包括驱动手柄141、提升杆142、拉动杆143及拉杆144，驱动手柄141设置于支撑架体111上，且提升杆142的一端与驱动手柄141连接，提升杆142的另一端与拉动杆143连接，拉动杆143通过拉杆144与抓头组件132连接，以驱动抓头组件132夹紧或松开待倒换件。驱动手柄141可运动地设置在支撑架体111上，具体的，驱动手柄141位于上吊架111上，方便操作人员操作。提升杆142可升降的设置在支撑架体111中，操作人员操作驱动手柄141，驱动手柄141带动提升杆142上升，使得提升杆142带动拉动杆143运动，进而拉动杆143带动拉杆144运动，使得抓头组件132张开，然后，操作人员松开驱动手柄141，提升杆142、拉动杆143及拉杆144自动复位，进而使得抓头组件132抓紧待倒换件的顶部，实现抓头组件132抓紧待倒换件；释放时，操作人员操作驱动手柄141，驱动手柄141带动提升杆142上升，使得提升杆142带动拉动杆143运动，进而拉动杆143带动拉杆144运动，使得抓头组件132张开，此时可以实现待倒换件的释放。

可以理解的是，待倒换件的提升为电动操作，通过驱动电机驱动芯轴131带动抓头组件132上升或下降，进而实现待倒换件的上升或下降；待倒换件的抓取或释放则通过手动操作，操作人员控制操作手柄带动提升杆142、拉动杆143及拉杆144控制抓头组件132抓取或释放待倒换件。

进一步地，抓头组件132包括抓头座及多个设置于抓头座上的抓爪1321，抓头座设置于芯轴131的底部，多个抓爪1321朝向远离芯轴131的方向延伸。锁定结构140能够控制多个抓爪1321张开或闭合。抓爪1321通过抓头座安装于芯轴131的底部，拉杆144能够位于抓头座中，通过驱动手柄141带动提升杆142及拉动杆143控制拉杆144运动，使得拉杆144控制抓爪1321的开合，进而实现待倒换件的抓取或释放。可以理解的是，拉动杆143与拉杆144的数量为多个，且等于抓爪1321的数量，也就是说，驱动手柄141通过提升杆142带动多个拉动杆143运动，进而多个拉动杆143分别带动对应的拉杆144运动，使得拉杆144带动对应的抓爪1321运动，控制多个抓爪1321的开合，这样能够方便抓头组件132抓紧与释放的控制。

参见图1至图3，作为一种可实施方式，核电厂控制棒相关组件倒换工具100还包括导向结构150，导向结构150设置于支撑架体111中，导向结构150用于对待倒换件的升降运动进行导向。导向结构150用于对待倒换件进行导向，以避免待倒换件碰撞损伤而产生的安全隐患。当抽出待倒换件时，芯轴131底部的抓头组件132抓取待倒换件后，升降结构120带动抓头结构130上升并带动待倒换件上升，待倒换件逐渐进入到下吊架112后，导向结构150对待倒换件进行导向，使得待倒换件上升平稳。当插入待倒换件时，升降结构120带动抓头结构130下降并带动待倒换件下降，待倒换件逐渐进入到下吊架112后，导向结构150对待倒换件进行导向，使得待倒换件下降平稳。

进一步地，导向结构150包括导向栅板151，导向栅板151固定于支撑架体111中，导向栅板151上开设导向槽，抓头结构130可穿过导向栅板151做升降运动，并通过导向槽对待倒换件进行导向。导向栅板151的中部区域开设供芯轴131及抓头组件132上升与下降的通孔，以避免导向栅板151与芯轴131及抓头组件132干涉，影响抓头结构130的升降运动。导向槽能够对待倒换件进行导向，需要说明的是，本实施例中的待倒换件为控制棒相关组件时，控制棒相关组件包括中间控制棒及多个围设于中间控制棒周侧的周侧控制棒，而且，中间控制棒与周侧控制棒为长约四米的细长棒束组件。抓头组件132抓取中间控制棒的顶部，并通过中间控制棒带动周侧多个周侧控制棒同步上升或下降。导向槽用于对周侧控制棒进行导向，使得待倒换件升降顺畅，避免待倒换件发生磕碰，保证倒换时的安全性。

可选地，导向栅板151的数量为多层，多层导向栅板151沿抓头结构130的升降方向层叠且间隔设置。多层导向栅板151能够对待倒换件全程的升降进行导向，进一步提高待倒换件升降时的安全性，避免发生磕碰。由于待倒换件的棒束组件的长度较长，为了避免待倒换件升降时发生晃动，通过多层导向栅板151对待倒换件进行导向，以保证待倒换件升降顺畅。可以理解的是，导向栅板151的层数与下吊架112的高度相适配，较佳地，导向栅板151的数量为十层至二十层，当然，导向栅板151的层数也可更多或更少。

再进一步地，导向结构150还包括导向杆152，导向杆152与抓头结构130平行设置，且导向杆152通过连接杆固定于抓头结构130上，导向杆152可升降地设置于导向槽中。导向杆152用于对芯轴131及抓头组件132的升降进行导向。抓头组件132上升与下降时，抓头组件132带动导向杆152同步上升，并且，导向杆152及连接杆可在导向栅板151的导向槽中穿过，通过导向槽对导向杆152进行导向限位，进而实现对抓头组件132进行导向限位，保证待倒换件升降顺畅。

本发明的核电厂控制棒相关组件倒换工具100通过升降结构120、抓头结构130、锁定结构140及导向结构150之间的配合，实现待倒换件如控制棒相关组件的可靠倒换，保证待倒换件如控制棒相关组件倒换过程中的安全，提高倒换时的安全性能，以满足核电日常及大修工作中相关组件操作的需求。

作为一种可实施方式，核电厂控制棒相关组件倒换工具100还包括位置检测部件170，位置检测部件170设置于升降结构120上，用于检测待倒换件的位置。这样，操作人员可以根据位置检测部件170确定待倒换件的位置，避免待倒换件运动超行程或运动行程不够，便于待倒换件的位置监控，保证倒换操作准确可靠。具体的，位置检测部件170设置于卷筒122的末端上，通过卷筒122缠绕或释放钢丝绳123的运动获取钢丝绳123运动行程的位置信息，进而实现待倒换件的位置的检测。示例的，位置检测部件170包括但不限于编码器、位置传感器等等，只要能够实现高度监控即可。

本发明的核电厂控制棒相关组件倒换工具100还包括张力检测部件160，张力检测部件160设置于钢丝绳123上，张力检测部件160用于根据钢丝绳123的运动距离获取待倒换件的重量。这样，操作人员可以根据张力检测部件160确定抓头结构130上待倒换件的重量，避免欠载或超载，便于待倒换件的载荷监控，保证倒换操作准确可靠。示例的，张力检测部件160为张力传感器或力矩传感器等。

进一步地，核电厂控制棒相关组件倒换工具100还包括张力数码显示屏，张力数码显示屏与张力检测部件160电连接，用于显示待倒换件的重量。这样，操作人员可以直接读取张力数码显示屏上待倒换件的重量，提高待倒换件倒换时的安全性，同时，张力数码显示屏还能保证待倒换件重量显示的精确性。核电厂控制棒相关组件倒换工具100还包括位置数码显示屏，位置数码显示屏与位置检测部件170电连接，用于显示待倒换件的高度。可以理解的是，位置检测部件170检测出待检测件的位置可以通过位置数码显示屏显示高度，并以mm为单位显示，给人更加直观的数据判断，便于操作人员读取待检测件的位置。

载荷即重量和高度采用数码显示，可在不同的高度进行“0点”和载荷设定，操作简单；而且，高度以“mm”、载荷以“N”为单位，更加精密。操作人员能够在不同位置实时观察到载荷值和高度值，更加直观，且复位及设定简单。抓头组件132夹紧和松开前需确认抓头组件132的底部下降到底和抓取待倒换件是否到位，操作人员可根据高度和载荷两个参数共同判断，数码实时显示实际值，给操作人员以直观的感觉，增加判断准确性。当然，在本发明的其他实施方式中，也可通过上位机通过位置检测部件170与张力检测部件160实时采集位置、力矩信号并发送显示器显示，实现升降结构120的升降的实时检测、控制。

作为一种可实施方式，核电厂控制棒相关组件倒换工具100还包括手控盒，手控盒设置于支撑架体111上，并与升降结构120电连接，手控盒用于调节核电厂控制棒相关组件倒换工具100的工作模式与运行速度。手控盒用于实现核电厂控制棒相关组件倒换工具100的操作控制。手控盒设置在核电厂控制棒相关组件倒换工具100的顶部，通过电缆与核电厂控制棒相关组件倒换工具100连接，操作时操作人员手持手控盒。手控盒具有“正常”模式和“维修”模式；正常操作时使用“正常”模式，自动进行快慢速转换；异常情况和核电厂控制棒相关组件倒换工具100解体时使用“维修”模式，可使抓头结构130全程慢速，降低风险。当抓头结构130全程慢速时，核电厂可以对控制棒相关组件进行超声涡流检查，以检验控制棒相关组件是否有肿胀损坏等异常，以满足超声涡流检查需求。

而且，手控盒上增加确认按钮，每次操作前都需按一下，相当于给操作人员一个提醒，明白当前状态下抓头结构130与待倒换件处于什么状况，避免出现待倒换件没有收到核电厂控制棒相关组件倒换工具100内就提升，造成待倒换件的损坏，存在安全隐患。进一步地，手控盒还增加采集模式每次待倒换件倒换前，抓头结构130空载全程走一遍，采集一下空载各个高度的载荷值，与倒换时实际载荷值减去待倒换件重量的差值进行比较，差别太大就会报超载或者欠载，并通过手控盒显示报警。

倒换时，用于倒换待倒换件如控制棒相关组件的核电厂控制棒相关组件倒换工具100与其他倒换工具共用一个电器柜和电缆，程序分别存在两个SD卡中，根据所连接的倒换工具不同，程序自动分辨，减少现场频繁更换电缆和上电断电操作。用于倒换控制棒相关组件的核电厂控制棒相关组件倒换工具100与其他倒换工具的电气部分集合到一个电气柜，占据空间小，共用一套电缆，接头一样方便实用，PLC程序自动判断工具类型，方便使用。

本发明的核电厂控制棒相关组件倒换工具100在使用时，使用乏燃料吊车吊装上吊架111至下吊架112上适当高度，使用销轴将钢丝绳123固定至芯轴131上；当下降上吊架111高度完全接触下吊架112，使得二者法兰孔位对正后使用螺纹连接件固定上吊架111与下吊架112，完成核电厂控制棒相关组件倒换工具100的装配。使用乏燃料吊车吊装核电厂控制棒相关组件倒换工具100至燃料组件上方，缓慢下降核电厂控制棒相关组件倒换工具100使导向定位销1121与燃料组件定位孔匹配后，使核电厂控制棒相关组件倒换工具100坐落在燃料组件正上方；核电厂控制棒相关组件倒换工具100与燃料组件定位后进行待倒换件的抽出/插入工作，抽出/插入工作结束后方允许核电厂控制棒相关组件倒换工具100和燃料组件之间脱开。升降结构120带动抓头结构130下降，使得抓头组件132位于核电厂控制棒相关组件倒换工具100的最低位时，通过手动操作驱动手柄141，带动提升杆142、拉动杆143和拉杆144运动，实现抓头组件132中的抓爪1321的开合，控制其与待倒换件上端面的接触和脱开，实现抓取/释放功能。待倒换件抓取后可进行抽出/插入燃料组件工作，也即待倒换件的提升、下降工作，提升、下降工作主要由驱动电机通过减速箱121驱动卷筒122旋转，卷筒122缠绕或释放钢丝绳123带动芯轴131、导向杆152、抓头组件132进行升降。并且，升降过程中必须依靠沿下吊架112内部件装配的导向栅板151导向，保证组件升降顺畅，避免棒束碰撞损伤。

具体的，核电厂控制棒相关组件倒换工具100坐落在燃料组件正上方后，驱动电机通过减速箱121控制卷筒122转动，使得卷筒122释放钢丝绳123，以带动抓头结构130下降；当抓头组件132运动到核电厂控制棒相关组件倒换工具100的最下方时，手动操作驱动手柄141抓取待倒换件；确认待倒换件抓取后，驱动电机通过减速箱121控制卷筒122旋转收起钢丝绳123，并通过芯轴131带动抓头组件132和待倒换件件沿下吊架112内部上升，待其完全收入下吊架112内部即可进行控制棒转移；驱动电机通过减速箱121控制卷筒122旋转，使得卷筒122释放钢丝绳123，并通过芯轴131带动抓头组件132和待倒换件沿下吊架112内部下降；当待倒换件完全落入燃料组件后，操作驱动手柄141脱开待倒换件，完成待倒换件转移工作。重复上述步骤可以连续实现待倒换件的抽出与插入，完成待倒换件的倒换与转移操作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书的记载范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种核电厂控制棒相关组件倒换工具，其特征在于，包括：

支撑架体，所述支撑架体的底部设置导向定位销，所述导向定位销可与燃料组件的上管座刚性定位，以对待倒换件进行定位；

升降结构，设置于所述支撑架体的顶部；所述升降结构包括驱动电机、减速箱、卷筒及缠绕于所述卷筒上的钢丝绳，所述驱动电机的输出端通过所述减速箱带动所述卷筒转动，使所述卷筒释放或者缠绕所述钢丝绳，所述减速箱可降低所述卷筒的转速，使所述升降结构在倒换所述待倒换件时全程慢速运行；

抓头结构，设置于所述支撑架体中；所述抓头结构包括芯轴及设置于所述芯轴底部的抓头组件，所述抓头组件用于抓取待倒换件，所述芯轴的顶部与所述升降结构中所述钢丝绳的末端连接，所述升降结构通过所述芯轴带动所述抓头组件做升降运动；

锁定结构，设置于所述支撑架体中，并与所述抓头组件连接，所述锁定结构用于控制所述抓头组件夹紧或松开所述待倒换件；

导向结构，设置于所述支撑架体中，所述导向结构用于对所述待倒换件的升降运动进行导向；所述导向结构包括导向栅板以及导向杆，所述导向栅板固定于所述支撑架体中，所述导向栅板上开设导向槽，所述抓头结构可穿过所述导向栅板做升降运动，并通过所述导向槽对所述待倒换件进行导向，所述导向杆与所述抓头结构平行设置，且所述导向杆通过连接杆固定于所述抓头结构上，所述导向杆位于所述抓头组件的上方，所述导向杆可升降地设置于所述导向槽中；

位置检测部件，设置于所述卷筒上，用于检测所述待倒换件的位置；以及

位置数码显示屏，与所述位置检测部件电连接，用于显示所述待倒换件的高度。

2.根据权利要求1所述的核电厂控制棒相关组件倒换工具，其特征在于，所述锁定结构包括驱动手柄、提升杆、拉动杆及拉杆，所述驱动手柄设置于所述支撑架体上，且所述提升杆的一端与所述驱动手柄连接，所述提升杆的另一端与所述拉动杆连接，所述拉动杆通过所述拉杆与所述抓头组件连接，以驱动抓头组件夹紧或松开所述待倒换件。

3.根据权利要求1所述的核电厂控制棒相关组件倒换工具，其特征在于，所述抓头组件包括抓头座及多个设置于所述抓头座上的抓爪，所述抓头座设置于所述芯轴的底部，多个所述抓爪朝向远离所述芯轴的方向延伸；

所述锁定结构能够控制多个所述抓爪张开或闭合。

4.根据权利要求1所述的核电厂控制棒相关组件倒换工具，其特征在于，所述导向栅板的数量为多层，多层所述导向栅板沿所述抓头结构的升降方向层叠且间隔设置。

5.根据权利要求1所述的核电厂控制棒相关组件倒换工具，其特征在于，所述支撑架体包括上吊架及下吊架，所述上吊架位于所述下吊架的上方，并与所述下吊架可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的核电厂控制棒相关组件倒换工具，其特征在于，还包括张力检测部件及张力数码显示屏，所述张力检测部件设置于所述钢丝绳上，用于检测所述待倒换件的重量；

所述张力数码显示屏与所述张力检测部件电连接，用于显示所述待倒换件的重量。

7.根据权利要求1所述的核电厂控制棒相关组件倒换工具，其特征在于，还包括手控盒，所述手控盒设置于所述支撑架体上，并与所述升降结构电连接，所述手控盒用于调节所述核电厂控制棒相关组件倒换工具的工作模式与运行速度。

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