CN109967422B - 一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明属于核电厂蒸汽发生器检修技术领域，具体涉及一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴；该冲洗喷嘴包括枪头、枪杆和枪尾；所述枪头、枪杆和枪尾依次顺序连接；枪尾通过电机带动丝杆驱动丝杆滑块实现直线往复运动，丝杆滑块的直线往复运动通过枪杆的传动拉杆传递至枪头滑块上，枪头滑块上设有凸轮与喷嘴转套上的轮槽相连，并将滑块的直线往复运动转化为喷嘴转套的旋转往复运动，实现喷嘴的冲洗功能。

Description

一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴

技术领域

本发明属于核电厂蒸汽发生器检修技术领域，具体涉及一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴。

背景技术

蒸汽发生器(SG)是核电厂关键设备之一，起着一、二回路的隔离以及热交换作用。目前核电站的SG大多数采用内置汽水分离器的立式自然循环的结构形式。在核电机组正常运行过程中，即使对二回路水化学进行严格的控制，也会在SG和给水系统里产生不溶性腐蚀产物。这些腐蚀产物在被排污系统部分排出的同时，会在SG二次侧管板表面和管束缝隙中沉积，形成泥渣堆积，最终导致传热管腐蚀、热效率下降和水位不稳等问题。

国内外运行经验表明，定期去除管板上表面的沉积物，可减缓传热管腐蚀和破裂的趋势。作为SG二次侧维护的周期性措施，管板泥渣水力冲洗(S/L)在国内外压水堆核电站中越来越普遍地得到应用。该技术利用高压水射流，将管束内的沉积物打碎并冲至外环廊，通过环流驱赶到抽吸系统的吸入口，将其吸出，以达到去除SG二次侧管板上沉积物的目的。

以传统的适用于三角形蒸汽发生器的刚性泥渣冲洗装置为例，该装置使用电机直接驱动冲洗喷嘴，电机安装在喷嘴一侧。由于冲洗枪工作时，枪头长时间处于蒸汽发生器内，环境潮湿、温度高，电机容易受潮受损，对电机的可靠性及其防水密封有很高的要求。而且由于电机端尺寸受限未设置编码器，不能实现喷嘴的变速旋转运动，高压水射流扫过管板的速度随喷嘴角度增加而增大，对外围管板上的泥渣冲洗时间变短，影响冲洗效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴，将简单的匀速直线往复运动转化为变角速度的喷嘴旋转运动，实现冲洗射流管板匀速扫过，可使冲洗装置结构紧凑、冲洗效率提高并在不同的应用场合下具备一定的通用性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴，该冲洗喷嘴包括枪头、枪杆和枪尾；所述枪头、枪杆和枪尾依次顺序连接；

所述枪头包括喷嘴体和枪头体；所述喷嘴体设置在枪头体的前端；

所述喷嘴体包括两个平行设置的喷嘴，喷嘴镶嵌在转套上，所述喷嘴体上设置并排设置两个转套，每个转套两端通过轴承设置在枪头体前端；

所述转套沿轴向加工有转套高压水流道，转套高压水流道为盲孔，转套高压水流道开口端与枪头体连接，枪头体沿轴向中心加工有枪头高压水通道，枪头高压水通道与转套高压水流道连通；所述转套与枪头体连接处设置枪头密封圈；

所述喷嘴与转套上转套高压水流道导通，以使高压水经枪头高压水通道到转套高压水流道再从喷嘴喷出；

所述转套背侧加工轮槽，滑块上设置凸轮，凸轮伸入轮槽中，滑杆一端与滑块连接，另一端与枪头传动拉杆连接；所述枪头体加工有导向孔，枪头传动拉杆穿过枪头体的导向孔内伸出枪头体尾部；

所述枪头传动拉杆带动滑杆沿枪头体轴向来回移动，驱动滑块带动凸轮沿轮槽移动，驱动转套以轴向中心线为转轴在一定角度范围内转动，实现喷嘴的旋转。

所述枪杆包括枪杆体；所述枪杆体中部沿轴向加工有导向孔，枪杆传动拉杆设置在枪杆体导向孔内；所述枪杆体中部沿轴向还加工有枪杆高压水通道；所述枪杆体端面一个对角加工有定位销孔，枪杆定位销设置在定位销孔内，所述枪杆体端面另一个对角加工有螺钉孔，枪体连接螺钉设置在螺钉孔内，所述枪体连接螺钉底部与枪体螺钉限位块连接；

所述枪杆顶部与所述枪头底部连接，所述枪杆顶部与所述枪头底部之间通过枪体连接螺钉连接，枪杆定位销实现枪杆顶部端面与枪头底部端面的对准；

所述枪杆高压水通道与枪头高压水通道连通，枪杆高压水通道与枪头高压水通道连接处设置枪杆密封圈；所述枪头体导向孔与枪杆体导向孔对准，枪杆传动拉杆与枪头传动拉杆连接。

所述枪尾包括枪尾体；所述枪尾体中部沿轴向加工有枪尾高压水通道，枪尾高压水通道从枪尾体尾端下侧导出，枪尾高压水通道尾口与高压水接头，高压水通过高压水接头通入枪尾高压水通道；

所述枪尾体中部沿轴向加工有枪尾导向孔，枪尾传动拉杆设置在枪尾导向孔内；

所述枪尾体前端面一个对角加工有定位销孔，枪尾定位销设置在定位销孔内，所述枪尾体前端面另一个对角加工有螺钉孔，枪尾连接螺钉设置在螺钉孔内，所述枪尾连接螺钉底部与枪尾螺钉限位块连接；

所述枪尾体后端设置电机，电机输出轴与丝杆连接，丝杆设置在枪尾体尾端上侧，丝杆滑块设置在丝杆上，枪尾传动拉杆与丝杆滑块连接；

所述枪尾前端与所述枪杆后端连接，所述枪尾前端与所述枪杆后端之间通过枪尾连接螺钉连接，枪尾定位销实现枪尾前端面与枪体后端面的对准。

所述枪杆高压水通道与枪尾高压水通道连通，枪杆高压水通道与枪尾高压水通道连接处设置枪杆密封圈；所述枪杆体导向孔与枪尾导向孔对准，枪杆传动拉杆与枪尾传动拉杆连接；

电机驱动丝杆旋转，丝杆滑块在丝杆上来回运动，带动枪尾传动拉杆、枪体传动拉杆和枪头传动拉杆往复运动，枪头传动拉杆带动滑杆沿枪头体轴向来回移动，滑杆驱动滑块带动凸轮沿轮槽移动，凸轮驱动转套以轴向中心线为转轴在一定角度范围内转动，实现喷嘴的旋转。

所述枪尾还包括调节手轮，调节手轮与丝杆连接，在电机不工作时，转动调节手轮带动丝杆旋转。

所述枪尾传动拉杆、枪体传动拉杆和枪头传动拉杆结构相同，所述枪尾传动拉杆、枪体传动拉杆和枪头传动拉杆都包括头部结构、拉杆体和尾部结构，所述拉杆体为圆柱状结构，所述头部结构为板状结构，头部板状结构上下板面加工有凸起；所述尾部结构为板状结构为板槽结构，板槽中部加工有凹槽；使用时，枪尾传动拉杆、枪体传动拉杆和枪头传动拉杆的头部结构和尾部结构首尾相连。

所述轮槽的槽型曲线公式为：

式中：X为横坐标，Y为纵坐标，L为轮槽长度，R为转套半径，θ_max为喷嘴最大旋转角度。

本发明的技术效果主要体现在：

(1)本发明一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴，采用的传动结构可以将简单的匀速直线往复运动转化为变角速度的喷嘴旋转运动，能实现冲洗射流以匀速扫过管板，可在一定程度上提高冲洗效果、简化控制系统。

(2)本发明一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴，可同时冲洗SG冷侧、热侧管板，提高了冲洗效率。

(3)本发明一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴，设置2种不同大小的喷嘴，利用“栅栏”效应弱化了松散泥渣的散射情况。

(4)本发明一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴，旋转驱动电机设置在SG外侧，省去了电机防水密封设计的困扰，提高了工作可靠性。

(5)本发明一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴，喷嘴驱动结构尺寸小巧，能够适用于中心管廊空间有限的三角形SG。

附图说明

图1为本发明一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴枪头示意图；

图2为本发明一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴枪杆示意图；

图3为本发明一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴枪尾结构示意图；

图4为本发明一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴传动拉杆示意图；

图5为本发明一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴冲洗方式示意图；

图6为本发明一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴传动方式示意图；

图7为本发明一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴轮槽曲线计算示意图；

图中：1-轴承；2-喷嘴；3-转套；4-枪头密封圈；5-滑杆；6-枪头高压水通道；7-枪头传动拉杆；8-轮槽；9-滑块；10-凸轮；11-枪杆定位销；12-枪体连接螺钉；13-枪杆传动拉杆；14-枪杆高压水通道；15-枪体螺钉限位块；16-枪杆密封圈；17-枪尾定位销；18-枪尾连接螺钉；19-枪尾螺钉限位块；20-丝杆滑块；21-丝杆；22-电机；23-枪尾传动拉杆；24-枪尾高压水通道；25-高压水接头；26-调节手轮。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴详细说明。

如图1至图7所示，本发明一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴，包括枪头、枪杆、传动拉杆和枪尾结构；

图1为枪头示意图，其中，图A为枪头轴向剖视图，图B为喷嘴2剖视图，图C为喷嘴2侧视图；如图1所示，所述枪头包括喷嘴体和枪头体；所述喷嘴体设置在枪头体的前端；

所述喷嘴体包括两个平行设置的喷嘴2，喷嘴2镶嵌在转套3上，所述喷嘴体上设置并排设置两个转套3，每个转套3两端通过轴承1设置在枪头体前端，转套3可沿枪头体转动；

所述转套3沿轴向加工有转套高压水流道，转套高压水流道为盲孔，转套高压水流道开口端与枪头体连接，枪头体沿轴向中心加工有枪头高压水通道6，枪头高压水通道6与转套高压水流道连通；所述转套3与枪头体连接处设置枪头密封圈4；

所述喷嘴2与转套3上转套高压水流道导通，以使高压水经枪头高压水通道6到转套高压水流道再从喷嘴2喷出；

所述转套3背侧加工轮槽8，滑块9上设置凸轮10，凸轮10伸入轮槽8中，滑杆5一端与滑块9连接，另一端与枪头传动拉杆7连接；所述枪头体加工有导向孔，枪头传动拉杆7穿过枪头体的导向孔内伸出枪头体尾部；

所述枪头传动拉杆7带动滑杆5沿枪头体轴向来回移动，驱动滑块9带动凸轮10沿轮槽8移动，驱动转套3以轴向中心线为转轴在一定角度范围内转动，实现喷嘴2的旋转；

图2为枪杆示意图，其中，图A为枪杆轴向剖视图，图B为枪杆侧视图，图C为枪杆截面图；如图2所示，所述枪杆包括枪杆体；所述枪杆体中部沿轴向加工有导向孔，枪杆传动拉杆13设置在枪杆体导向孔内；所述枪杆体中部沿轴向还加工有枪杆高压水通道14；所述枪杆体端面一个对角加工有定位销孔，枪杆定位销11设置在定位销孔内，所述枪杆体端面另一个对角加工有螺钉孔，枪体连接螺钉12设置在螺钉孔内，所述枪体连接螺钉12底部与枪体螺钉限位块15连接，枪体螺钉限位块15可防止枪体连接螺钉12从螺钉孔中脱出；

所述枪杆顶部与所述枪头底部连接，所述枪杆顶部与所述枪头底部之间通过枪体连接螺钉12连接，枪杆定位销11实现枪杆顶部端面与枪头底部端面的对准；

所述枪杆高压水通道14与枪头高压水通道6连通，枪杆高压水通道14与枪头高压水通道6连接处设置枪杆密封圈16；所述枪头体导向孔与枪杆体导向孔对准，枪杆传动拉杆13与枪头传动拉杆7连接；

图3为枪尾结构示意图；如图3所示，所述枪尾包括枪尾体；所述枪尾体中部沿轴向加工有枪尾高压水通道24，枪尾高压水通道24从枪尾体尾端下侧导出，枪尾高压水通道24尾口与高压水接头25，高压水通过高压水接头25通入枪尾高压水通道24；

所述枪尾体中部沿轴向加工有枪尾导向孔，枪尾传动拉杆23设置在枪尾导向孔内；

所述枪尾体前端面一个对角加工有定位销孔，枪尾定位销17设置在定位销孔内，所述枪尾体前端面另一个对角加工有螺钉孔，枪尾连接螺钉18设置在螺钉孔内，所述枪尾连接螺钉18底部与枪尾螺钉限位块19连接，枪尾螺钉限位块19可防止枪尾连接螺钉18从螺钉孔中脱出；

所述枪尾体后端设置电机22，电机22输出轴与丝杆21连接，丝杆21设置在枪尾体尾端上侧，丝杆滑块20设置在丝杆21上，枪尾传动拉杆23与丝杆滑块20连接；

所述枪尾前端与所述枪杆后端连接，所述枪尾前端与所述枪杆后端之间通过枪尾连接螺钉18连接，枪尾定位销17实现枪尾前端面与枪体后端面的对准；

所述枪杆高压水通道14与枪尾高压水通道24连通，枪杆高压水通道14与枪尾高压水通道24连接处设置枪杆密封圈16；所述枪杆体导向孔与枪尾导向孔对准，枪杆传动拉杆13与枪尾传动拉杆23连接；

电机22驱动丝杆21旋转，丝杆滑块20在丝杆21上来回运动，带动枪尾传动拉杆23、枪体传动拉杆13和枪头传动拉杆7往复运动，枪头传动拉杆7带动滑杆5沿枪头体轴向来回移动，滑杆5驱动滑块9带动凸轮10沿轮槽8移动，凸轮10驱动转套3以轴向中心线为转轴在一定角度范围内转动，实现喷嘴2的旋转。

所述枪尾还包括调节手轮26，调节手轮26与丝杆21连接，在电机22不工作时，转动调节手轮26带动丝杆21旋转。

图4为传动拉杆示意图，其中图A为传动拉杆主视图，图B为传动拉杆侧视图，图C为传动拉杆头部俯视图；如图4所示，所述枪尾传动拉杆23、枪体传动拉杆13和枪头传动拉杆7结构相同，所述枪尾传动拉杆23、枪体传动拉杆13和枪头传动拉杆7都包括头部结构、拉杆体和尾部结构，所述拉杆体为圆柱状结构，所述头部结构为板状结构，头部板状结构上下板面加工有凸起；所述尾部结构为板状结构为板槽结构，板槽中部加工有凹槽；使用时，枪尾传动拉杆23、枪体传动拉杆13和枪头传动拉杆7的头部结构和尾部结构首尾相连。

为了进一步使喷嘴2射出的高压水射流以变角速度扫过管板，确保冲洗效果；根据上述的传动方式，如果电机22以最简单的匀速运转，只需要特定的轮槽8的形式，即可实现变角速工作模式，具体的轮槽曲线计算方法如下：

轮槽曲线如图7所示，设轮槽曲线起点为O、终点为Q，轮槽8长度＝L，转套3半径＝R，转套3轴线高度＝H，喷嘴2最大旋转角度＝θ_max，则轮槽8宽度M＝R×θ_max；

当经过时间t后，凸轮10在轮槽8中由O点运动至P(X，Y)点，设此时喷嘴2旋转角度为θ，角速度为ω，高压水射流扫过管板的速度为V，V的切向分速度为V1，法向分速度为V2；则：

V₁＝V×cosθ＝ω×OB (1)

OB×cosθ＝OA＝H (2)

考虑到t＝0时θ＝0，对上式进行积分：

设滑块5在电机22驱动下以恒速U移动，X＝U×t，Y＝R×θ，代入上式可得：

考虑到该轮槽曲线终点坐标Q(M，L)，M＝R×θ_max，代入上式消除无关变量后可得轮槽8的曲线公式为：

式中：X为横坐标，Y为纵坐标，L为轮槽8长度，R为转套3半径，θ_max为喷嘴2最大旋转角度。

Claims (7)

1.一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴，其特征在于：该冲洗喷嘴包括枪头、枪杆和枪尾；所述枪头、枪杆和枪尾依次顺序连接；

所述枪头包括喷嘴体和枪头体；所述喷嘴体设置在枪头体的前端；

所述喷嘴体包括两个平行设置的喷嘴，喷嘴镶嵌在转套上，所述喷嘴体上设置并排设置两个转套，每个转套两端通过轴承设置在枪头体前端；

所述转套沿轴向加工有转套高压水流道，转套高压水流道为盲孔，转套高压水流道开口端与枪头体连接，枪头体沿轴向中心加工有枪头高压水通道，枪头高压水通道与转套高压水流道连通；所述转套与枪头体连接处设置枪头密封圈；

所述喷嘴与转套上转套高压水流道导通，以使高压水经枪头高压水通道到转套高压水流道再从喷嘴喷出；

所述转套背侧加工轮槽，滑块上设置凸轮，凸轮伸入轮槽中，滑杆一端与滑块连接，另一端与枪头传动拉杆连接；所述枪头体加工有导向孔，枪头传动拉杆穿过枪头体的导向孔内伸出枪头体尾部；

所述枪头传动拉杆带动滑杆沿枪头体轴向来回移动，驱动滑块带动凸轮沿轮槽移动，驱动转套以轴向中心线为转轴在一定角度范围内转动，实现喷嘴的旋转。

2.根据权利要求1所述的一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴，其特征在于：所述枪杆包括枪杆体；所述枪杆体中部沿轴向加工有导向孔，枪杆传动拉杆设置在枪杆体导向孔内；所述枪杆体中部沿轴向还加工有枪杆高压水通道；所述枪杆体端面一个对角加工有定位销孔，枪杆定位销设置在定位销孔内，所述枪杆体端面另一个对角加工有螺钉孔，枪体连接螺钉设置在螺钉孔内，所述枪体连接螺钉底部与枪体螺钉限位块连接；

所述枪杆顶部与所述枪头底部连接，所述枪杆顶部与所述枪头底部之间通过枪体连接螺钉连接，枪杆定位销实现枪杆顶部端面与枪头底部端面的对准；

所述枪杆高压水通道与枪头高压水通道连通，枪杆高压水通道与枪头高压水通道连接处设置枪杆密封圈；所述枪头体导向孔与枪杆体导向孔对准，枪杆传动拉杆与枪头传动拉杆连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴，其特征在于：所述枪尾包括枪尾体；所述枪尾体中部沿轴向加工有枪尾高压水通道，枪尾高压水通道从枪尾体尾端下侧导出，枪尾高压水通道尾口与高压水接头，高压水通过高压水接头通入枪尾高压水通道；

所述枪尾体中部沿轴向加工有枪尾导向孔，枪尾传动拉杆设置在枪尾导向孔内；

所述枪尾体前端面一个对角加工有定位销孔，枪尾定位销设置在定位销孔内，所述枪尾体前端面另一个对角加工有螺钉孔，枪尾连接螺钉设置在螺钉孔内，所述枪尾连接螺钉底部与枪尾螺钉限位块连接；

所述枪尾体后端设置电机，电机输出轴与丝杆连接，丝杆设置在枪尾体尾端上侧，丝杆滑块设置在丝杆上，枪尾传动拉杆与丝杆滑块连接；

所述枪尾前端与所述枪杆后端连接，所述枪尾前端与所述枪杆后端之间通过枪尾连接螺钉连接，枪尾定位销实现枪尾前端面与枪体后端面的对准。

4.根据权利要求3所述的一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴，其特征在于：所述枪杆高压水通道与枪尾高压水通道连通，枪杆高压水通道与枪尾高压水通道连接处设置枪杆密封圈；所述枪杆体导向孔与枪尾导向孔对准，枪杆传动拉杆与枪尾传动拉杆连接；

电机驱动丝杆旋转，丝杆滑块在丝杆上来回运动，带动枪尾传动拉杆、枪体传动拉杆和枪头传动拉杆往复运动。

5.根据权利要求4所述的一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴，其特征在于：所述枪尾还包括调节手轮，调节手轮与丝杆连接，在电机不工作时，转动调节手轮带动丝杆旋转。

6.根据权利要求5所述的一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴，其特征在于：所述枪尾传动拉杆、枪体传动拉杆和枪头传动拉杆结构相同，所述枪尾传动拉杆、枪体传动拉杆和枪头传动拉杆都包括头部结构、拉杆体和尾部结构，所述拉杆体为圆柱状结构，所述头部结构为板状结构，头部板状结构上下板面加工有凸起；所述尾部结构为板状结构为板槽结构，板槽中部加工有凹槽；使用时，枪尾传动拉杆、枪体传动拉杆和枪头传动拉杆的头部结构和尾部结构首尾相连。

7.根据权利要求1所述的一种用于蒸汽发生器二次侧管板泥渣高压水冲洗喷嘴，其特征在于：所述轮槽的槽型曲线公式为：

，

式中：X为横坐标，Y为纵坐标，L为轮槽长度，R为转套半径，θ_max为喷嘴最大旋转角度。