CN111157359A - 试验台架以及试验系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种试验台架(100)，包括：框架结构(1)，包括相互连接的多个立柱(11)和多个横梁(12)，所述框架结构(1)设置为在其内部收容核反应堆组件(10)以及所述核反应堆组件(10)的支撑装置(20)，并设置为安装用于对所述核反应堆组件(10)进行约束的约束单元(30)；围绕所述框架结构(1)设置的多个支撑单元(2)；以及通过所述多个支撑单元(2)支撑于所述框架结构(1)上方的平台(3)，设置为安装用于对所述核反应堆组件(10)进行操作的操作单元(40)以及用于对所述核反应堆组件(10)进行测量的测量单元(50)。

Description

试验台架以及试验系统
技术领域
本发明的实施例涉及核工程技术领域，特别涉及一种试验台架以及试验系统。
背景技术
核反应堆组件作为堆芯的重要组成部分，与核反应堆的安全运行息息相关。核反应堆组件在寿期内会发生轴向伸长和径向弯曲变形，有效控制核反应堆组件的受力情况和变形情况是保证堆芯安全的第一道屏障。因此，通过开展堆外试验来了解核反应堆组件的变形情况具有重要意义，有助于确保核反应堆组件的各项功能和性能指标满足设计和运行要求。
核反应堆组件的堆外试验包括：单组件抗弯刚度试验、单组件自由热弯曲试验、单组件受限热弯曲试验、单排组件受限热弯曲试验、60°扇区组件受限热弯曲试验等多种类型，不同试验的核反应堆组件的安装方式、约束方式、施加载荷类型、测量系统等均不相同。试验过程中在约束核反应堆组件的同时，还需要对核反应堆组件壁面的温度、变形、核反应堆组件之间的作用力等参数进行测量，因此需要一种功能强大、稳定性好、综合性强的试验台架。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种试验台架以及试验系统，以解决上述技术问题中的至少一个方面。
根据本发明的一个方面，提出一种试验台架，包括：框架结构，包括相互连接的多个立柱和多个横梁，所述框架结构设置为在其内部收容核反应堆组件以及所述核反应堆组件的支撑装置，并设置为安装用于对所述核反应堆组件进行约束的约束单元；围绕所述框架结构设置的多个支撑单元；以及通过所述多个支撑单元支撑于所述框架结构上方的平台，设置为安装用于对所述核反应堆组件进行操作的操作单元以及用于对所述核反应堆组件进行测量的测量单元。
根据一些实施方式，所述平台靠近所述框架结构的一面设有第一安装部，设置为安装所述操作单元；所述平台远离所述框架结构的一面设有第二安装部，设置为安装所述测量单元。
根据一些实施方式，所述平台设有对应于所述框架结构的开口，其中所述测量单元能够通过所述开口对所述核反应堆组件进行测量。
根据一些实施方式，所述试验台架还包括连接地面及所述平台的爬梯。
根据一些实施方式，所述立柱的侧面设有横向延伸的管件，所述管件与第一法兰盘连接，所述横梁的端部连接第二法兰盘，所述第一法兰盘与所述第二法兰盘相对应，并通过连接件连接。
根据一些实施方式，所述框架结构包括立方体结构，所述多个立柱包括多个第一立柱和多个第二立柱，所述多个第一立柱设于所述立方体结构的棱边，所述多个第二立柱靠近任一所述第一立柱设置；所述框架结构还包括支承板，安装于所述多个第二立柱及其所靠近的所述第一立柱上。
根据一些实施方式，所述多个立柱还包括第三立柱，设于相邻两个所述第一立柱之间，其中安装于所述第三立柱的约束单元能够用于约束所述核反应堆组件的三角形阵列的顶角。
根据本发明的另一方面，提出一种试验系统，包括：所述的试验台架；核反应堆组件；设置为支撑所述核反应堆组件的支撑装置；设置为对所述核反应堆组件进行约束的约束单元；设置为对所述核反应堆组件进行操作的操作单元；设置为对所述核反应堆组件进行测量的测量单元；连接至所述核反应堆组件的第一突出部的第一水平力加载单元，安装于所述支承板；以及连接至所述核反应堆组件的第二突出部的第二水平力加载单元，安装于所述框架结构位于所述支承板上部的位置。
根据一些实施方式，所述支撑装置上设有多条基准线。
在根据本发明的实施例的试验台架中，通过设置框架结构，可以在其内部放置核反应堆组件以及支撑装置，并且可以在其上安装约束单元以对核反应堆组件进行约束，满足试验要求；通过在框架结构上方设置平台，可以在平台上安装操作单元和测量单元以满足对核反应堆组件的操作需求和测量需求。
附图说明
通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的试验台架的结构示意图；以及
图2示出了图1的试验台架的框架结构的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。
在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的试验台架100的结构示意图，如图1所示，试验台架100，包括：框架结构1，包括相互连接的多个立柱11和多个横梁12，框架结构1设置为在其内部收容核反应堆组件10以及核反应堆组件10的支撑装置20，并设置为安装用于对核反应堆组件10进行约束的约束单元30；围绕框架结构1设置的多个支撑单元2；以及通过多个支撑单元2支撑于框架结构1上方的平台3，设置为安装用于对核反应堆组件10进行操作的操作单元40以及用于对核反应堆组件10进行测量的测量单元50。
约束单元30能够围合核反应堆组件10或核反应堆组件10的阵列。约束单元30可以包括第一约束单元31以及第二约束单元32，第一约束单元31连接至核反应堆组件10的第一突出部，第二约束单元32连接至核反应堆组件10的第二突出部。核反应堆组件10包括头部、连接至头部的主体部以及连接至主体部的脚部，所述头部包括圆筒状的操作部，操作单元40可以对所述操作部进行操作；所述主体部包括轴向延伸的壳体，所述壳体例如可以为空心六棱柱结构；所述脚部用于与支撑装置20上的容纳孔配合，所述脚部可以为圆柱状。多个所述第一突出部沿周向间隔设置于所述主体部的上部区域，多个所述第二突出部沿周向间隔设置于所述头部。
在根据本发明的实施例的试验台架100中，通过设置框架结构1，可以在其内部放置核反应堆组件10以及支撑装置20，并且可以在其上安装约束单元30以对核反应堆组件10进行约束，满足试验要求；通过在框架结构1上方设置平台3，可以在平台3上安装操作单元40和测量单元50以满足对核反应堆组件10的操作需求和测量需求。
平台3靠近框架结构1的一面设有第一安装部，设置为安装操作单元40。操作单元40能够对核反应堆组件10进行吊装、拆卸、装运等操作。操作单元40可以包括第一固定部、第一运动部和操作部，所述第一固定部安装于所述第一安装部，所述第一运动部能够相对于所述第一固定部运动，包括改变位置和姿态，所述操作部连接至所述第一运动部，所述操作部用于对核反应堆组件10进行操作。操作单元40设置为其运动范围能够覆盖整个试验台架100。
平台3远离框架结构1的一面设有第二安装部，设置为安装测量单元50。测量单元50可以包括非接触式测温单元，用于对核反应堆组件10壁面的温度分布进行测量。测量单元50例如可以是红外测温设备。测量单元50包括第二固定部、第二运动部和测量部，所述第二固定部安装于所述第二安装部，所述第二运动部能够相对于所述第二固定部运动，包括改变位置和姿态，所述测量部连接至所述第二运动部，所述测量部用于对核反应堆组件10进行测量。测量单元50设置为其水平运动区域能够覆盖整个支撑装置20。
平台3设有对应于框架结构1的开口33，其中测量单元50能够通过开口33对核反应堆组件10进行测量。具体地，测量单元50的所述第二运动部从开口33穿过，接近平台3下方的框架结构1，并能够进入核反应堆组件10内部，使得连接至所述第二运动部的所述测量部对核反应堆组件10的内壁面进行测量。
框架结构1和多个支撑单元2可以安装至地面上。试验台架100还包括连接地面及平台2的爬梯4，操作人员能够通过爬梯4到达平台2以进行监视和操作。操作人员可以通过开口33观察核反应堆组件10的操作及试验过程。爬梯4和平台3设有围栏作为防护，以保证操作人员的安全。
图2示出了图1的试验台架100的框架结构1的结构示意图，如图2所示，立柱11包括本体和设于本体下端部的安装板，本体和安装板可以焊接在一起。安装板上设有配合孔，通过连接件与配合孔的配合，能够将安装板固定于地面。所述配合孔为通孔，所述连接件可以为螺栓、螺钉等。立柱11底部设有加强件以加强刚度，所述加强件可以为筋板。支撑单元2可以为类似结构。
立柱11与横梁12可以通过法兰组件连接。立柱11可以在上部和下部与横梁12连接。具体地，立柱11的侧面设有横向延伸的管件，管件与第一法兰盘连接，横梁12的端部连接第二法兰盘，第一法兰盘与第二法兰盘相对应，并通过连接件连接。所述管件与所述第一法兰盘可以通过焊接连接，并配置筋板等加强件以提高刚度。立柱11可以与所述管件焊接在一起，横梁12可以与所述第二法兰盘焊接在一起。第一法兰盘与第二法兰盘上设有相对应的多个连接孔，通过与连接件配合而将第一法兰盘与第二法兰盘连接在一起。
框架结构1包括立方体结构，多个立柱11包括多个第一立柱13和多个第二立柱14，多个第一立柱13设于立方体结构的棱边，多个第二立柱14靠近任一第一立柱13设置；框架结构1还包括支承板15，安装于多个第二立柱14及其所靠近的第一立柱13上。由于支承板15由多个立柱11提供支撑，刚度较大，因此可以用于安装水平力加载单元，以为抗弯刚度试验提供较大的水平载荷。
多个立柱11还包括第三立柱16，设于相邻两个第一立柱13之间，其中安装于第三立柱16的约束单元30能够用于约束核反应堆组件10的三角形阵列的顶角。其中，在进行60°扇区组件受限热弯曲试验时，核反应堆组件10设置为按三角形阵列排布。
在图2的实施例中，框架结构1包括8根立柱11，其中6根立柱11在上部和下部通过横梁12连接，组成立方体结构；另外2根立柱11在下部通过横梁12相互连接，并与相邻的组成所述立方体结构的2根立柱连接，上部则通过支承板15连接，一共有4根立柱11用于支撑支承板15。可选地，在中部也可以设置连接板，起到加固的作用。
本发明还提出一种试验系统，包括：试验台架100；核反应堆组件10；设置为支撑核反应堆组件10的支撑装置20；设置为对核反应堆组件10进行约束的约束单元30；设置为对核反应堆组件10进行操作的操作单元40；设置为对核反应堆组件10进行测量的测量单元50；连接至核反应堆组件10的第一突出部的第一水平力加载单元61，安装于支承板15；以及连接至核反应堆组件10的第二突出部的第二水平力加载单元62，安装于框架结构1位于支承板15上部的位置。第一水平力加载单元61和第二水平力加载单元62用于对核反应堆组件10施加水平力，能够用于核反应堆组件10的抗弯刚度测量试验中。
试验台架100以支撑装置20为基准进行设计，支撑装置20的上平面作为基准面，其与地面基本在同一水平高度上，试验台架100的标高以所述基准面为参考。
支撑装置20上设有多个容纳孔，用于供核反应堆组件10的脚部插入。所述多个容纳孔排布为三角形阵列和单排阵列。支撑装置20上设有多条基准线，用于为框架结构1的安装位置、核反应堆组件10的安装位置以及开展试验时核反应堆组件10的位移调节量提供参考。在本发明的实施例中，支撑装置20上设有三条基准线，其中两条基准线平行于所述三角形阵列的两条边线，另一条基准线穿过位于单排阵列最端部的容纳孔的轴心。
试验台架100具有用途广泛、功能多样等特点，可满足各项堆外试验的功能要求，其中包括单组件抗弯刚度试验、单组件自由热弯曲试验、单组件受限热弯曲试验、单排组件受限热弯曲试验、60°扇区组件受限热弯曲试验等。
试验台架100适用性好，能够搭载用于测量核反应堆组件10的温度、变形和接触力的测量系统，并能够整合约束单元、水平力加载单元、操作单元等多种结构。
试验台架100结构简单，刚度高，不易产生变形。通过校核计算，本发明的试验台架100的局部刚度比核反应堆组件的抗弯刚度高出两个量级，刚度能够满足试验要求。
试验台架100安全性高，平台和爬梯均安装围栏，核反应堆组件的加热、温度测量和变形测量均为非接触式操作，操作员可远程实施。
本发明的试验台架100解决了核反应堆组件的堆外试验的各种需求，为核反应堆组件完全国产化提供了强有力的试验保障。
虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明的实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。为了清楚地示出各个部件的细节，附图中的各个部件并不是按比例绘制的，所以附图中的各个部件的比例也不应作为一种限制。
虽然本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本发明总体构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (9)

1.一种试验台架(100)，包括：
框架结构(1)，包括相互连接的多个立柱(11)和多个横梁(12)，所述框架结构(1)设置为在其内部收容核反应堆组件(10)以及所述核反应堆组件(10)的支撑装置(20)，并设置为安装用于对所述核反应堆组件(10)进行约束的约束单元(30)；
围绕所述框架结构(1)设置的多个支撑单元(2)；以及
通过所述多个支撑单元(2)支撑于所述框架结构(1)上方的平台(3)，设置为安装用于对所述核反应堆组件(10)进行操作的操作单元(40)以及用于对所述核反应堆组件(10)进行测量的测量单元(50)。
2.根据权利要求1所述的试验台架，其特征在于，所述平台(3)靠近所述框架结构(1)的一面设有第一安装部，设置为安装所述操作单元(40)；所述平台(3)远离所述框架结构(1)的一面设有第二安装部，设置为安装所述测量单元(50)。
3.根据权利要求1所述的试验台架，其特征在于，所述平台(3)设有对应于所述框架结构(1)的开口(33)，其中所述测量单元(50)能够通过所述开口(33)对所述核反应堆组件(10)进行测量。
4.根据权利要求1所述的试验台架，其特征在于，还包括连接地面及所述平台(2)的爬梯(4)。
5.根据权利要求1所述的试验台架，其特征在于，所述立柱(11)的侧面设有横向延伸的管件，所述管件与第一法兰盘连接，所述横梁(12)的端部连接第二法兰盘，所述第一法兰盘与所述第二法兰盘相对应，并通过连接件连接。
6.根据权利要求1所述的试验台架，其特征在于，所述框架结构(1)包括立方体结构，所述多个立柱(11)包括多个第一立柱(13)和多个第二立柱(14)，所述多个第一立柱(13)设于所述立方体结构的棱边，所述多个第二立柱(14)靠近任一所述第一立柱(13)设置；所述框架结构(1)还包括支承板(15)，安装于所述多个第二立柱(14)及其所靠近的所述第一立柱(13)上。
7.根据权利要求6所述的试验台架，其特征在于，所述多个立柱(11)还包括第三立柱(16)，设于相邻两个所述第一立柱(13)之间，其中安装于所述第三立柱(16)的约束单元(30)能够用于约束所述核反应堆组件(10)的三角形阵列的顶角。
8.一种试验系统，包括：
根据权利要求6所述的试验台架(100)；
核反应堆组件(10)；
没置为支撑所述核反应堆组件(10)的支撑装置(20)；
设置为对所述核反应堆组件(10)进行约束的约束单元(30)；
设置为对所述核反应堆组件(10)进行操作的操作单元(40)；
设置为对所述核反应堆组件(10)进行测量的测量单元(50)；
连接至所述核反应堆组件(10)的第一突出部的第一水平力加载单元(61)，安装于所述支承板(15)；以及
连接至所述核反应堆组件(10)的第二突出部的第二水平力加载单元(62)，安装于所述框架结构(1)位于所述支承板(15)上部的位置。
9.根据权利要求8所述的试验系统，其特征在于，所述支撑装置(20)上设有多条基准线。
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