CN110885032A - 一种核级分布式控制系统控制机箱更换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核级分布式控制系统预防性维护技术领域，具体涉及一种核级分布式控制系统控制机箱更换装置。万向轮与支撑底座连接，支撑底座垂直焊接两个支撑立柱，两个支撑立柱与涡轮蜗杆组件连接，涡轮蜗杆组件采用两组蜗轮蜗杆结构，两组蜗轮与转向器通过螺母和连杆连接；两组蜗杆末端通过螺母连接承载平面，双涡轮蜗杆驱动手轮与转向器连接，第一级导轨包括两条平行安装的导轨，第一级导轨固定在承载平面上，第一级导轨的每条导轨上安装有两个第一级滑块，第二级导轨包括两条导轨，每条导轨横跨固定在两个第一级滑块上，第二级导轨的每条导轨上安装有两个第二级滑块。本发明可用于在狭窄的机柜中，拆卸和安装体积大和重量重的控制机箱。
Description
技术领域
本发明属于核级分布式控制系统预防性维护技术领域，具体涉及一种核级分布式控制系统控制机箱更换装置。
背景技术
核级分布式控制系统(1E级DCS系统)是核电厂的神经中枢，主要实现反应堆保护系统逻辑，安全专设系统控制，辐射监测和连锁控制，事故后重要参数监视，是维护核安全三道屏障完整性的关键设备。
福清1～4号机组，1E级DCS系统使用Tricon平台，设计有控制机箱，用于安装处理器卡件、I/O卡件、通讯卡件、电源等，这些功能卡件通过机箱背板相互通讯和与现场传感器/执行器通讯，机箱故障，将影响到该机箱上所有卡件的功能，甚至导致控制系统功能丧失，影响范围大，后果严重，因此机箱故障的处理必须快速，以解除对机组的安全威胁。
Tricon控制机箱三维尺寸约为480*425*578mm，重约24.5kg，是一个5面封闭的结构，通过左右两侧的螺钉与机柜中的4个立柱固定。在机柜集成组装期间，先安装的机箱，且机柜侧板未安装，没有阻挡物，也可以多个方向用力；控制机柜集成完成后，除了机箱，内部空间还安装大量其它部件和电缆，这些部件都是安装在机箱的外部，且机柜在现场安装是并排放置，只有前后门可以打开，展现在操作人员视野中。目前在现场要更换机箱，只有机柜前门一面具有操作窗口，只容一人进行操作，一个操作人员难以徒手将重达24.5kg的抬升并稳定在一个位置点，更何况还要腾出手来旋紧螺丝将机箱固定在机柜中；而目前现有的起重、搬运设备，无法狭窄机柜内操作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核级分布式控制系统控制机箱更换装置，可用于在狭窄的机柜中，拆卸和安装体积大和重量重的控制机箱，防止操作过程中人员受伤，以及精密电子器件受损。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种核级分布式控制系统控制机箱更换装置，四个万向轮与支撑底座连接，支撑底座垂直焊接两个支撑立柱，两个支撑立柱与涡轮蜗杆组件连接，涡轮蜗杆组件采用两组蜗轮蜗杆结构，两组蜗轮与转向器通过螺母和连杆连接；两组蜗杆末端通过螺母连接承载平面，双涡轮蜗杆驱动手轮与转向器连接，第一级导轨包括两条平行安装的导轨，第一级导轨固定在承载平面上，第一级导轨的每条导轨上安装有两个第一级滑块，第二级导轨包括两条导轨，每条导轨横跨固定在两个第一级滑块上，第二级导轨的每条导轨上安装有两个第二级滑块。
所述的万向轮采用4个1.5寸小轮，万向轮与支撑底座通过4个螺栓和螺母连接。
所述的支撑底座采用10mm的钢板，宽400mm，长550mm，支撑底座上沿离地不超过90mm，在长度方向400mm处，在宽度方向边沿位置，垂直支撑底座焊接支撑立柱。
所述的支撑立柱采用U型框架钢材，高1500mm，竖直部分设计有2个安装接口，一个接口位于500mm高度，另一个位于800mm高度。
所述的双涡轮蜗杆驱动手轮设计有离合锁定装置，只有将手轮的轴抽出时，才能转动手轮。
所述的涡轮蜗杆组件行程为450mm，速比为1:6，牙距4mm，具有自锁特性，可以停留在行程的任意位置，保持稳定。
所述的承载平面是一个400x400的框架平面。
控制机箱放置在第二级滑块上。
安装控制机箱时，先将控制机箱放置在第二级滑块上，通过推拉支撑立柱，驱动支撑底座上的万向轮，在厂房中移动；到达需安装的机柜位置时，转动双涡轮蜗杆驱动手轮，上下移动蜗杆，调整承载平面的高度，使得控制机箱的到达大概的安装高度后，将支撑底座对准机柜下部缺口，推入到机柜中，控制机箱将随支撑底座一起送入机柜中；转动双涡轮蜗杆驱动手轮，再次微调控制机箱的高度，手扶控制机箱，在导轨上左右和前后方向移动，使得控制机箱的安装孔对准机柜上的固定孔，将固定的螺栓拧紧，即完成控制机箱的安装。
拆卸控制机箱时，将支撑底座对准机柜下部缺口，推入到机柜中，转动双涡轮蜗杆驱动手轮，上下移动蜗杆，调整承载平面的高度，使得承载平面上的第二级滑块拖住控制机箱，松开控制机箱的固定螺栓，使其通过本装置支撑，扶住控制机箱，手握支撑立柱，将本装置和控制机箱拉出机柜，完成控制机箱的拆卸。
本发明所取得的有益效果为：
本发明针对现场遇到机箱更换问题，进行了针对性的设计，满足在狭小空间内，搬运精密大体积重物，并抬升物品至指定位置；
本发明定位精度可达1mm，能有效解决Tricon平台核级DCS系统机箱安装遇到的空间、重量、定位精度问题。
本发明能承重40kg重的设备，具备竖直、水平横向、水平前后三维立体方向移动，具有两种幅度的位移调节能力，实现将控制机箱准确移动和定位到安装位置。
本装置操作简单，无需事前培训，阅读简单的操作手册，即可操作。
通过使用该装置，能大大提高机箱更换效率，缩短工期，降低处理过程中风险。
通过本发明能将控制机箱抬升到适当高度，在对备件进行机箱地址码设定(焊接短接线)操作、卡件键位设置、预制电缆键位设置过程中，可以给操作人员提供一个舒适的工作平台。
附图说明
图1为专利系统结构示意图；
图2为专利系统升降机构示意图；
图3为专利系统支撑底座示意图；
图4为专利系统承载平台示意图；
图中：1：万向轮；2：支撑底座；3：支撑立柱；4：双涡轮蜗杆驱动手轮；5：涡轮蜗杆组件；6：转向器；7：承载平面；8：第一级导轨；9：第一级滑块；10：第二级导轨；11：第二级滑块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1—4所示，本发明采用模块化设计和安装，主要分为三个部分：承载和移动平台、升降机构、水平位移调整机构。承载和移动平台以平板小车原理为模型，设计“倒T”字型的基础支撑结构，作为主移动平台，“倒T”字型结构为非对称设计，以平衡装置的重心问题；在“倒T”字结构的竖直方向，设计了2个安装位置，可以根据需要抬升高度，调整升降机构组件安装高度，以达到最优的动作区间，同时可以将升降机构组件设计得更精巧。
升降机构部分，利用蜗轮蜗杆原理，将旋转运动转换为平面直线运动，蜗轮蜗杆结构具有较大的传动比，承载能力高，传动平稳，且具有自锁性，通过齿数比的合理选择，可以获得较高的位移精度，因此本发明以蜗轮蜗杆组件，作为竖直位置上的动作机构，将蜗轮固定在移动平台的立柱上，蜗杆为自由端，在蜗杆的端部，连接一个平台，用于放置和连接水平位移调整机构，实现在竖直方向上将控制机箱抬升至指定高度。
水平位移调整机构采用滑块组件，组件放置在与升降机构相连接的平台上，保持水平，采用两组叠加的滑轨，下面两组滑块组件的导轨固定在平面上，滑块与第二组组件的导轨固定，实现在XY正交轴两个方向上的自由位移，控制机箱与本发明通过滑块接触。
本发明的承载和移动平台是基础结构，其具体实施如下：
万向轮1采用4个1.5寸小轮，万向轮结构，车轮和安装支架总高度约为70mm，每个万向轮支架与支撑底座2通过4个螺栓和螺母连接。
支撑底座2采用10mm的钢板，宽400mm，长550mm，控制支撑底座上沿离地不超过90mm高，以便平台能移动穿过机柜的下部空间，在长度方向400mm处，在宽度方向边沿位置，垂直底座焊接支撑立柱3。
支撑立柱3采用U型框架钢材，高1500mm，竖直部分设计有2个安装接口，通过螺栓与蜗轮蜗杆升降机构的连接，一个接口位于500mm高度，另一个位于800mm位置。
双涡轮蜗杆驱动手轮4通过螺母与转向器6连接，为防止操作过程中误动手轮导致升级机构移动，手轮设计有离合锁定装置，只有将手轮的轴抽出时，才能转动手轮。
涡轮蜗杆组件5采用两组蜗轮蜗杆结构，行程为450mm，速比为1:6，牙距4mm，具有自锁特性，可以停留在行程的任意位置，保持稳定，两对蜗轮蜗杆的蜗轮与转向器6通过螺母和连杆连接；两对蜗杆末端通过螺母连接承载平面7。
转向器6通过螺母连接到双涡轮蜗杆驱动手轮和蜗轮，将手轮的旋转运动传递到蜗轮蜗杆的蜗轮，使得两个蜗轮同时同方向运动，蜗杆同时上升或下降。
承载平面7是一个400x400的框架平面，作为滑轨的支撑面，将设备对象的重量传递到底座上，通过螺栓连接在蜗杆末端，随蜗杆上下移动，定点保持。
第一级导轨8包括两条平行安装的导轨，每条导轨使用2个螺钉固定在承载平面上7。
第一级滑块9在第一级导轨8上平行移动，每条导轨上有两个滑块。
第二级导轨10包括两条导轨，横跨在两个第一级滑块9上，通过螺钉固定在第一级滑块9上，随第一级滑块9移动。
第二级滑块11在第二级导轨10上移动，每条导轨上有两个滑块，需要移动的机箱设备对象放置在第二级滑块上。
在使用本装置安装控制机箱时，先将控制机箱放置在4个第二级滑块上，通过推拉支撑立柱，驱动底座上的万向轮，在厂房中移动；到达需安装的机柜位置时，转动手轮，上下移动蜗杆，调整承载平面的高度，使得控制机箱的到达大概的安装高度后，将支撑底座对准机柜下部缺口，推入到机柜中，机箱将随底座一起送入机柜中；转动手轮，再次微调机箱的高度，手扶机箱，在滑轨上左右和前后方向移动，使得机箱的安装孔对准机柜上的固定孔，将固定的螺栓拧紧，即完成控制机箱的安装。
在使用本装置拆卸控制机箱时，将支撑底座对准机柜下部缺口，推入到机柜中，转动手轮，上下移动蜗杆，调整承载平面的高度，使得承载面上的第二级滑块拖住控制机箱，松开控制机箱的固定螺栓，使其通过装置支撑，扶住控制机箱，手握支撑立柱，将装置和控制机箱拉出机柜，完成控制机箱的拆卸。
本发明针对Tricon平台DCS控制系统的机箱设计，可用于福清1～4号机组，方家山核电，以及海南核电的1E级DCS系统维护，Tricon平台也广泛用于石化行业，可进一步推广到其它行业使用了Tricon控制机箱的用户。同时，本发明采用的是模块化的设计和安装，通过替换其中某个组件，也可实现范围更广的应用，比如更换水平位移调整平台为支撑臂，可用于狭窄盘台内服务器安装的小型吊装工作。该装置在竖直方向通过蜗轮蜗杆移动和定位，水平方向通过万向轮和滑轨/滑块组合，实现水平移动和定位。
Claims (10)
1.一种核级分布式控制系统控制机箱更换装置，其特征在于：四个万向轮与支撑底座连接，支撑底座垂直焊接两个支撑立柱，两个支撑立柱与涡轮蜗杆组件连接，涡轮蜗杆组件采用两组蜗轮蜗杆结构，两组蜗轮与转向器通过螺母和连杆连接；两组蜗杆末端通过螺母连接承载平面，双涡轮蜗杆驱动手轮与转向器连接，第一级导轨包括两条平行安装的导轨，第一级导轨固定在承载平面上，第一级导轨的每条导轨上安装有两个第一级滑块，第二级导轨包括两条导轨，每条导轨横跨固定在两个第一级滑块上，第二级导轨的每条导轨上安装有两个第二级滑块。
2.根据权利要求1所述的核级分布式控制系统控制机箱更换装置，其特征在于：所述的万向轮采用4个1.5寸小轮，万向轮与支撑底座通过4个螺栓和螺母连接。
3.根据权利要求1所述的核级分布式控制系统控制机箱更换装置，其特征在于：所述的支撑底座采用10mm的钢板，宽400mm，长550mm，支撑底座上沿离地不超过90mm，在长度方向400mm处，在宽度方向边沿位置，垂直支撑底座焊接支撑立柱。
4.根据权利要求1所述的核级分布式控制系统控制机箱更换装置，其特征在于：所述的支撑立柱采用U型框架钢材，高1500mm，竖直部分设计有2个安装接口，一个接口位于500mm高度，另一个位于800mm高度。
5.根据权利要求1所述的核级分布式控制系统控制机箱更换装置，其特征在于：所述的双涡轮蜗杆驱动手轮设计有离合锁定装置，只有将手轮的轴抽出时，才能转动手轮。
6.根据权利要求1所述的核级分布式控制系统控制机箱更换装置，其特征在于：所述的涡轮蜗杆组件行程为450mm，速比为1:6，牙距4mm，具有自锁特性，可以停留在行程的任意位置，保持稳定。
7.根据权利要求1所述的核级分布式控制系统控制机箱更换装置，其特征在于：所述的承载平面是一个400x400的框架平面。
8.根据权利要求1所述的核级分布式控制系统控制机箱更换装置，其特征在于：控制机箱放置在第二级滑块上。
9.根据权利要求1所述的核级分布式控制系统控制机箱更换装置，其特征在于：安装控制机箱时，先将控制机箱放置在第二级滑块上，通过推拉支撑立柱，驱动支撑底座上的万向轮，在厂房中移动；到达需安装的机柜位置时，转动双涡轮蜗杆驱动手轮，上下移动蜗杆，调整承载平面的高度，使得控制机箱的到达大概的安装高度后，将支撑底座对准机柜下部缺口，推入到机柜中，控制机箱将随支撑底座一起送入机柜中；转动双涡轮蜗杆驱动手轮，再次微调控制机箱的高度，手扶控制机箱，在导轨上左右和前后方向移动，使得控制机箱的安装孔对准机柜上的固定孔，将固定的螺栓拧紧，即完成控制机箱的安装。
10.根据权利要求1所述的核级分布式控制系统控制机箱更换装置，其特征在于：拆卸控制机箱时，将支撑底座对准机柜下部缺口，推入到机柜中，转动双涡轮蜗杆驱动手轮，上下移动蜗杆，调整承载平面的高度，使得承载平面上的第二级滑块拖住控制机箱，松开控制机箱的固定螺栓，使其通过本装置支撑，扶住控制机箱，手握支撑立柱，将本装置和控制机箱拉出机柜，完成控制机箱的拆卸。
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