CN109956433B - 一种核电机组蒸汽发生器一次侧人孔盖板提升装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于核电站蒸汽发生器检修技术领域，具体涉及一种核电机组蒸汽发生器一次侧人孔盖板提升装置，目的在于研制一种核电机组蒸汽发生器一次侧人孔盖板提升装置，蒸汽发生器一次侧人孔盖板提升装置可以实现对蒸发器一次侧人孔盖板的拆装。拆除人孔盖板时，能够承受盖板的重量，缓慢的将人孔盖板从一次侧人孔上放置地面；人孔盖板回装时，能够快速、平稳的将人孔盖板提升至一次侧人孔门，并且能够快速准确的将人孔盖板上的螺栓孔调整至螺栓底孔的中心位置，保证蒸发器一次侧人孔盖板的对中，从而实现蒸发器一次侧人孔盖板的快速、准确回装。本发明中描述的蒸发器一次侧人孔盖板提升装置缩短工作时间，降低工作人员在辐射环境下所接受到的剂量。

Description

一种核电机组蒸汽发生器一次侧人孔盖板提升装置

技术领域

本发明属于核电站蒸汽发生器检修技术领域，具体涉及一种核电机组蒸汽发生器一次侧人孔盖板提升装置。

背景技术

蒸汽发生器一次侧人孔位于蒸汽发生器下方，一次侧人孔的中心线与蒸汽发生器的中心线40°的夹角。

蒸发器一次侧人孔盖板直径为680mm，厚度为130mm，整个盖板由16个M48的拉伸螺栓与蒸发器连接，盖板重量约360Kg。

蒸汽发生器一次侧人孔位置由于辐照剂量相当高，不适合工作人员长时间停留，但是每个停堆换料期间，由于需要对蒸发器内部构件进行检查，所以每次都要拆装蒸发器一次侧人孔盖板；其次，蒸发器一次侧人孔盖板轴线与蒸发器的竖直位置成40度角，盖板本身重量重，使得打开和回装一次侧人孔盖板的工作对检修人员存在很大的风险性。

另外，由于现有的蒸发器一次侧人孔盖板提升装置体积大，重量重，且实施期间需要大范围的拆除一次侧人孔盖板的保温(保温属于嵌入固定式)，拆装较困难。因此，从减少放射性区域的工作时间、增加设备和人员的安全性考虑，减少保温拆装面积和拆装难度。

需要设计出一套可以保证蒸发器一次侧人孔盖板的倾斜角度和螺栓孔对中且能够满足人孔盖板吊装的专用设备。研发并制造一种适合现场蒸发器一次侧人孔盖板的提升工具，会大大减小现场的操作难度，增加检修的效率，减少人员剂量率，更为重要的保证了现场检修人员的安全性，避免事故的发生。

发明内容

本发明的目的在于研制一种核电机组蒸汽发生器一次侧人孔盖板提升装置，蒸汽发生器一次侧人孔盖板提升装置可以实现对蒸发器一次侧人孔盖板的拆装。拆除人孔盖板时，能够承受盖板的重量，缓慢的将人孔盖板从一次侧人孔上放置地面；人孔盖板回装时，能够快速、平稳的将人孔盖板提升至一次侧人孔门，并且能够快速准确的将人孔盖板上的螺栓孔调整至螺栓底孔的中心位置，保证蒸发器一次侧人孔盖板的对中，从而实现蒸发器一次侧人孔盖板的快速、准确回装。

本发明是这样实现的：

蒸发器人孔盖板提升装置两个为一组，协同工作完成蒸发器一次侧人孔盖板的提升；每个提升装置通过装置上的两个导向柱完成与蒸发器人孔盖板的位置配合，其次通过提升装置上的扣板限制提升装置与人孔盖板轴向运动，使提升装置与人孔盖板固连在一起。提升装置上的吊装螺钉以蒸发器法兰上相应的螺栓底孔(4个)为着力点，通过控制器控制伺服电机从而完成人孔盖板的提升或下降。

本发明专利由提升装置、导向装置、锁紧装置、底板、支撑架、控制器等组成；其中提升装置包括伺服电机、谐波减速器、谐波减速器端盖、谐波减速器安装座、高强度钢丝绳、卷线轮部件、轴承座垫块、旋转主轴、轴承座(标准件，型号为：F-UCPM205/LP03)等；导向装置包括吊装螺钉、导向柱、辅助轮组、导向柱盖等；锁紧装置包括扣板、旋转柱塞座、旋钮柱塞(标准件，型号为SPXVBK20-12)等；控制器包括控制箱、电缆线、航空插头、手控盒等；

(1)提升装置

1)伺服电机及谐波减速机

本发明专利中采用的伺服电机和谐波减速器为外购件；其中传动电机为伺服电机使得传动结构更加紧凑轻便，而且在控制上可以对起降速度进行一定范围的调节，伺服电机选择的是日本松下的伺服电机；型号为：MSMJ042G1V，电机的额定力矩为1.3N.m，额定转速为3000r/min，功率为400W，采用断电自动抱死技术，防止现场工作时蒸发器人孔盖板提升时由于突然断电而造成的危险事故。具体参数如下：重量为6kg，额定扭矩280N.m，最大输出扭矩617N.m，传动比120。

减速器采用谐波减速器，其减速比高，传动扭矩大，且体积小质量轻；谐波减速器采用的是Hamomic谐波减速器，减速比i＝120，最大极限扭矩617N.m。

综合分析，该动力机构的综合额定输出力矩为146N.m，额定转速为25r/min。

2)谐波减速器端盖

谐波减速器端盖为直径为Φ160mm总厚度为14mm，材质为7075型铝合金的圆盘凸台式零件，与谐波减速器安装座通过10个M8的内六角螺钉连接；凸台的厚度为6mm，在凸台的中心开有一个深度为3mm，直径为Φ50mm的盲孔；在圆盘的中心开有一个深度为4.5mm，直径为Φ110mm的盲孔，且在直径为Φ110mm的盲孔的中心开有一个深度为2.5mm，直径为Φ35mm的盲孔；在圆盘的中心开有一个Φ14.2mm的通孔。在圆盘的直径为Φ144mm的圆周上布置了10个Φ15mm的通孔和10个Φ9mm的通孔，且Φ15和Φ9的通孔均匀间隔布置。在Φ70的圆周上布置了4个M4，深度为7mm的螺纹盲孔。

3)谐波减速器安装座

谐波减速器安装座为160*168*35mm，材质为7075型铝合金的方板状零件，安装在底板上。在板状零件四个角上对称分布4个Φ25mm的通孔，横向两个通孔的中心距为124mm，竖直方向两个通孔的中心距为106mm；在直径为Φ144mm的圆周上均匀分布了10个M8深度为20mm的螺纹孔。在方板上开有直径为Φ127mm的通孔，在板状的上部两个角倒了10mm*45°的倒角。在方板零件的上面开有2个M8深度为16mm的螺纹孔。在方板零件的下面开有3个M10深度为20mm螺纹孔；在该方板的侧面开有一个三角形的槽，三角形的两个锐角分别为45°和25°，且在三角形钝角处倒有半径为5mm的圆角。

4)尼龙垫

尼龙垫为160*40*15mm，材质为尼龙的板状零件，在板状零件上开有2个中心距为90mm，上部为Φ15，深度为9mm，下部为Φ9，深度为6mm的阶梯孔。在板状零件的4个角上均倒了3*45°的倒角。该零件是与谐波减速器通过内六角螺钉进行连接；

5)旋转主轴

旋转主轴材质为45#钢并经过调质处理；主轴总长度为210.6mm，轴径为Φ25mm，主轴直接与减速器连接，联轴器直径为Φ90mm，厚度为6mm的盘状零件，且和主轴为一体的，在Φ68mm的圆周上均匀分布着8个Φ11mm的通孔，联轴器上有一个Φ32mm、厚度为4.6mm的凸台。

6)卷线轮部件

卷线轮部件是由卷线轮、卷线轮盘、压线块1、压线块、胀紧套(标准件，型号为MA-25-43)等组成。其中卷线轮盘是安装在卷线轮内槽内，压线块1和压线块2联合使用压住钢丝绳，再用内六角螺钉与卷线轮连接，从而组成卷线轮部件。

卷线轮是一种中间带槽(槽宽为14mm，槽深为37mm)的直径Φ130mm、厚度为28mm的圆盘状零件，中心开有一个Φ43的通孔，在卷线轮Φ80的圆周上有8个Φ5.5mm的通孔，用于连接卷线轮盘。在卷线轮的侧面开有4个M5的螺纹孔，用于固定压线块1和压线块2。

卷线轮盘是一种中心开有Φ56mm通孔的凹盘状零件，在卷线轮盘Φ80的圆周上有2个M5的螺纹孔，2个螺纹孔对称布置，夹角为60°，用于与卷线轮连接。切向内凹的角度为2°，且在轮盘的边缘倒了一定角度的倒角。

压线块1为边长为22mm、厚度为6mm的正方形方块。在方块上开有4个互相对称分布的Φ5.5mm的通孔，在通孔的中间开有一个Φ4的半圆形槽，在半圆形槽的两端别进行倒角。

压线块2位边长为22mm、厚度为8mm的正方形方块。在方块上开有4个互相对称分布的Φ5.5mm阶梯孔(沉孔为Φ9.5mm，深5mm)，在通孔的中间开有一个Φ4的半圆形槽，在半圆形槽的两端别进行倒角。

7)轴承座垫块

为了能够让旋转主轴水平，须在轴承座下方安装一个轴承座垫块，与轴承座一起固定在底板上。轴承座垫块为130*30*51.5mm的块状零件，轴承座垫块上开有2个Φ12的通孔。

8)钢丝绳

钢丝绳为Φ4mm的钢丝绳，钢丝绳的额定破断力为Fm＝678Kgf；

(2)导向装置

1)吊装螺钉

吊装螺钉是直接和蒸发器一次侧人孔螺栓底孔连接，所以在螺钉的头部有一个Φ48*4，长度为46mm的螺纹。吊装螺钉的总长度为92mm，尾部为球形，方便人孔盖板的自动定位；在螺钉的中间部分Φ49.5mm的圆柱，在圆柱上开有直纹，方便人工拧螺钉。并且在吊装螺钉的中心开有一个阶梯孔(沉孔为Φ10mm，深30mm)，通孔为Φ6mm；孔的作用是钢丝绳从该孔内穿过，并固定。在螺钉的尾部Φ25的圆周上有4个均布的盲孔，孔的直径为5.2mm，深度为14.9mm，方便在拆装人孔盖板时用专用扳手进行吊装螺钉的拆装。

2)导向柱

导向柱为总长度为100mm，外径为Φ51.8mm的圆柱T形零件，中间开有Φ32mm的通孔，在圆柱的侧面开有一个Φ5.5mm阶梯孔(沉孔为Φ8.5，深6mm)，用于与导向柱连接。在T形零件的尾部为Φ80mm、厚度为12mm的圆盘，在圆盘Φ66mm的圆周上均布了6个Φ6.6的阶梯孔(沉孔为Φ11mm，深6.5mm)。导向柱的圆盘是与底板连接的。

3)导向柱盖

导向柱盖是中心穿钢丝绳，并将导向柱中心孔盖住的一种零件；导向柱盖是总长度为28mm，外径为Φ32mm的圆柱T形零件，中间开有Φ6mm的通孔，用于穿钢丝绳，在圆柱的侧面开有一个M8深8mm的盲孔，作用是与导向柱连接。在T形零件的头部为Φ51.8mm，厚度为3mm的圆盘。

4)辅助轮组

辅助轮组由辅助轮轴、辅助轮、辅助轮支撑架、Φ12挡圈等部件组成；主要作用是作为钢丝绳进入卷线轮之前的一个导向轮，起到导向作用。

辅助轮轴是一种总长度为65mm，直径为Φ12mm的轴类零件；在轴的一头为直径Φ14mm，厚度为2mm的圆盘，在轴另一头开有一个深度为0.5mm，宽度为1.1mm的槽，用于挡圈的安装，起到限位的作用。

辅助轮是一种总长度为20mm，直径为Φ25mm，中心开有Φ12mm通孔的圆柱形零件。该零件是套在辅助轮轴上使用的。在圆柱体两端各留有一个高度为1mm，直径为Φ15mm的凸台，在圆柱的侧面中间位置，开有一个直径为Φ5mm的半圆形槽。

辅助轮支撑架是用于支撑辅助轮和辅助轮轴的一种零件，是安装在底板上的，其尺寸为95*60*28mm。在零件的中心开有一个70*30mm长方形的通孔。在零件的两个支撑架上分别开有两个Φ12mm的通孔，用于安装辅助轮轴。在零件的四个角上对称开有4个Φ6.6mm的阶梯孔(沉孔为Φ11mm，深5mm)。

(3)锁紧装置

锁紧装置是由旋转柱塞、旋转柱塞座、扣板等组成；锁紧装置具有锁定功能，提高人孔盖板在提升或下降过程中的稳定性以及安装时的对中精度。扣板上的两个孔对应着扣紧和放松两种状态，吊装过程中处于扣紧状态，取下提升装置时处于放松状态。采用旋钮柱塞能够快速的锁定扣板，便于在两种工作状态下转换，便于现场操作。为适应不同的盖板直径，扣板的扣紧放松范围可以调节，调节直径Φ680mm、Φ692.2mm。

为适应不同的盖板厚度，可以更换扣板，从而扣板的高度，调节高度分别为108mm、115mm、130mm。

旋转柱塞座是一个80*47*30mm的方形块，在方形块的下方开有一个50*47*6mm的槽，在两边的角上对称开有4个Φ6.6mm阶梯孔(沉孔为Φ11mm，深10mm)。在宽度方向上两个孔的中心距为32mm。在柱塞座的中心处开有一个M20*1.5的螺纹通孔。在柱塞座的四个角上都进行了倒角处理。

扣板是由厚度为5.5mm的钢板加工而成，和旋转柱塞座相连接的部分总长为110mm，高度为166mm，爪子的长度为48mm(有三种分别为144、151、166mm，所以有三种扣板进行更换以满足不同厚度人孔盖板拆装的需求)。在扣板上开有两个Φ13mm的通孔，离端面分别为29mm和46mm，目的是适用于不同直径人孔盖板的拆装。扣板的宽度为50mm。

(4)支撑架

支撑架为“几”字形零件，主要为当提升装置放置在地面时起到一个支撑作用。支撑架的长度为546mm，宽度20mm，厚度为4mm的条形板弯折而成。并且在两端各开有1个Φ11mm的通孔。

(5)底板

底板采用7075航空铝合金板铣削而成，用于固定减速电机、导向柱、扣板等部件。扣板的外形通过优化设计，在保证强度和装配其上的零件的合理布局的情况下，减少了支撑板的体积和作用面积，从而降低设备的重量，提高设备的便携性和可操作性。此外外形的优化设计使得支撑板对盖板螺孔的遮挡数目达到最小，这样可以在没有取下提升工具的情况下，增加螺栓的安装数量，提高工作效率。在底板的下方开有两个圆孔，在圆孔的四周各均布了6个M6的螺纹通孔，用于连接导向柱。且在圆孔的上下各对称分布了4个M6的螺纹孔，用于连接辅助轮支撑架。为了减轻重量在底板的中间开有一个180*130mm的方孔。在方孔的两边分别开有3个和2个M10的螺纹孔，用于固定谐波减速器安装座和轴承座垫块。在底板的两边开的螺纹孔用于固定旋转柱塞座。在底板的侧面开有4个M6深16mm的螺纹孔，用于固定两个把手。在方孔的右边还开有2个中心距为160mm，M10的螺纹孔，用于固定支撑架。

(6)控制箱与控制器

控制箱结构紧凑、体积小、质量轻(10kg)，采用不锈钢板制成，便于清洁去污。伺服电机电缆通过快速插头与控制箱连接，拆装方便。控制箱上有急停及调速按钮，可对提升工具进行急停及调节伺服电机转速。控制器也通过快速插头与控制箱连接，手控盒上具有上升、下降、急停按钮。

该工具的工作原理是：蒸发器人孔盖板提升装置两个为一组，协同工作完成蒸发器一次侧人孔盖板的提升和下降；每个提升装置通过装置上的两个导向柱与蒸发器人孔螺栓底孔连接，从而完成与人孔盖板的位置配合；其次通过提升装置上的扣板限制提升装置与人孔盖板之间轴向运动，使提升装置与人孔盖板固连在一起。提升装置上的吊装螺钉以蒸发器人孔法兰上相应的螺栓底孔(4个)为着力点，通过控制器控制伺服电机转动，带动旋转主轴旋转，从而带动卷线轮部件转动，完成钢丝绳的收缩或释放，从而完成人孔盖板的提升或下降。

本发明的有益效果是：

本发明中描述的蒸发器一次侧人孔盖板提升装置，结构简单，重量轻，安全可靠，工具操作简单，能精确、快速的完成蒸发器一次侧人孔盖板的对中、提升和下降工作，大幅缩短该项工作时间，降低工作人员在辐射环境下所接受到的剂量。

附图说明

图1是本发明的一种核电机组蒸汽发生器一次侧人孔盖板提升装置的俯视图；

图2是本发明的一种核电机组蒸汽发生器一次侧人孔盖板提升装置的主视图。

其中：1.尼龙垫，2.内六角螺栓，3.伺服电机，4.旋转柱塞座，5.旋转柱塞，6.扣板，7.内六角螺栓，8.内六角螺栓，9.谐波减速器端盖，10.谐波减速器，11.谐波减速器安装座，12.卷线轮，13.支撑架，14.内六角螺栓，15.内六角螺栓，16.辅助轮组，17.卷线轮，18.螺母，19.内六角螺栓，20.轴承座，21.支撑架，22.内六角螺栓，23.内六角螺栓，24.导向柱盖，25.吊装螺钉，26.内六角螺栓，27.导向柱，28.旋转主轴，29.轴承座垫块，30.底板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。

如图1和图2所示，一种核电机组蒸汽发生器一次侧人孔盖板提升装置，包括提升装置、导向装置、锁紧装置、底板30、支撑架13、控制器；其中提升装置包括伺服电机3、谐波减速器10、谐波减速器端盖9、谐波减速器安装座11、高强度钢丝绳、卷线轮部件12、17、轴承座垫块29、旋转主轴28；导向装置包括吊装螺钉25、导向柱27、辅助轮组16、导向柱盖24；锁紧装置包括扣板6、旋转柱塞座4、旋转柱塞5；控制器包括控制箱、电缆线、航空插头、手控盒；

使用谐波减速器的端盖9和谐波减速器安装座11将伺服电机和谐波减速器通过内六角螺栓连接在一起，并且谐波减速器安装座11通过内六角螺栓将其与底板30连接，为了整体平衡和支承，在谐波减速器安装座11的另一边用沉头螺钉与尼龙垫1连接。旋转主轴28通过8颗螺钉与谐波减速器连接。

在旋转主轴28上分布着2个卷线轮部件12、17，两者之间的间距为蒸发器一次侧人孔相邻两颗螺栓底孔的孔距；卷线轮部件12、17包括卷线轮12、卷线轮盘、压线块1、压线块2、胀紧套。卷线轮盘通过沉头螺钉与卷线轮12连接；压线块1和压线块2通过沉头螺钉将钢丝绳压在中间的槽内，并且该沉头螺钉将压紧块与卷线轮12连接。通过胀紧套将卷线轮部件12、17抱死在旋转主轴28上。在旋转主轴的另一端与轴承座和轴承座垫块29相连，并且轴承座垫块29通过螺钉固定在底板30上。

导向装置包括吊装螺钉25、导向柱27、辅助轮组16、导向柱盖24；两个导向柱27通过沉头螺钉固定在底板30上。导向柱盖24插在导向柱27内，并用过沉头螺钉固定。在底板30的另一侧(导向柱的对面)通过沉头螺钉将辅助轮组16固定在底板30上。辅助轮组16由辅助轮支撑架、辅助轮、辅助轮轴、挡圈组成。辅助轮轴穿过辅助轮支撑架、辅助轮，通过挡圈限位固定在辅助轮支承架上。钢丝绳穿过卷线轮部件12、17、辅助轮组16、导向柱27、导向柱盖24、吊装螺钉25，并最终将钢丝绳固定限位在吊装螺钉25内部孔内。

锁紧装置包括扣板6、旋转柱塞座4、旋转柱塞5。扣板6是压在旋转柱塞座4的槽内，旋转柱塞座4通过沉头螺钉固定在底板30的两端。旋转柱塞是固定在旋转柱塞座4的中心螺孔内，通过旋转柱塞5中的柱塞插在扣板的孔内，从而起到定位的作用。

支撑架13通过螺钉固定在底板30上。

蒸发器人孔盖板提升装置两个为一组，协同工作完成蒸发器一次侧人孔盖板的提升；每个提升装置通过吊装螺钉将蒸发器一次侧人孔盖板提升装置与蒸发器一次侧人孔螺栓底孔连接，通过装置上的两个导向柱完成与蒸发器人孔盖板的位置配合，其次通过提升装置上的扣板限制提升装置与人孔盖板轴向运动，使提升装置与人孔盖板固连在一起。提升装置上的吊装螺钉以蒸发器法兰上相应的螺栓底孔(4个)为着力点，通过控制器控制伺服电机从而完成人孔盖板的提升或下降。

上面结合实施例对本发明的实施方法作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明说明书中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (1)

1.一种核电机组蒸汽发生器一次侧人孔盖板提升装置，其特征在于：它包括提升装置、导向装置、锁紧装置、底板(30)、支撑架(13)、控制器；其中提升装置包括伺服电机(3)、谐波减速器(10)、谐波减速器端盖(9)、谐波减速器安装座(11)、高强度钢丝绳、卷线轮部件、轴承座垫块(29)、旋转主轴(28)；导向装置包括吊装螺钉(25)、导向柱(27)、辅助轮组(16)、导向柱盖(24)；锁紧装置包括扣板(6)、旋转柱塞座(4)、旋转柱塞(5)；控制器包括控制箱、电缆线、航空插头、手控盒；

使用谐波减速器的端盖(9)和谐波减速器安装座(11)将伺服电机和谐波减速器通过内六角螺栓连接在一起，并且谐波减速器安装座(11)通过内六角螺栓将其与底板(30)连接，为了整体平衡和支承，在谐波减速器安装座(11)的另一边用沉头螺钉与尼龙垫(1)连接；旋转主轴(28)通过8颗螺钉与谐波减速器连接；

在旋转主轴(28)上分布着2个卷线轮部件，两者之间的间距为蒸发器一次侧人孔相邻两颗螺栓底孔的孔距；卷线轮部件包括卷线轮(12)、卷线轮盘、压线块一、压线块二、胀紧套；卷线轮盘通过沉头螺钉与卷线轮(12)连接；压线块一和压线块二通过沉头螺钉将钢丝绳压在中间的槽内，并且该沉头螺钉将压紧块与卷线轮(12)连接；通过胀紧套将卷线轮部件抱死在旋转主轴(28)上；在旋转主轴的另一端与轴承座和轴承座垫块(29)相连，并且轴承座垫块(29)通过螺钉固定在底板(30)上；

导向装置包括吊装螺钉(25)、导向柱(27)、辅助轮组(16)、导向柱盖(24)；两个导向柱(27)通过沉头螺钉固定在底板(30)上；导向柱盖(24)插在导向柱(27)内，并用过沉头螺钉固定；在底板(30)的另一侧通过沉头螺钉将辅助轮组(16)固定在底板(30)上；辅助轮组(16)由辅助轮支撑架、辅助轮、辅助轮轴、挡圈组成；辅助轮轴穿过辅助轮支撑架、辅助轮，通过挡圈限位固定在辅助轮支承架上；钢丝绳穿过卷线轮部件、辅助轮组(16)、导向柱(27)、导向柱盖(24)、吊装螺钉(25)，并最终将钢丝绳固定限位在吊装螺钉(25)内部孔内；

锁紧装置包括扣板(6)、旋转柱塞座(4)、旋转柱塞(5)；扣板(6)是压在旋转柱塞座(4)的槽内，旋转柱塞座(4)通过沉头螺钉固定在底板(30)的两端；旋转柱塞是固定在旋转柱塞座(4)的中心螺孔内，通过旋转柱塞(5)中的柱塞插在扣板的孔内，从而起到定位的作用；

支撑架(13)通过螺钉固定在底板(30)上。