CN111347334A - 一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置及方法 - Google Patents

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杨斌
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Abstract

本发明涉及核电维修技术领域，具体公开了一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置及方法。该装置包括车体、打磨抛光组件、行走机构以及环形导轨，其中，在放置压力容器顶盖处区域的地面上设置有与所述顶盖密封环槽同心平行的环形导轨，在所述的环形导轨上设有车体，并利用车体上设置的行走机构驱动车体沿环形导轨运动；在车体上设有打磨抛光组件，其可定位在所述的密封环槽中并进行打磨抛光。该装置能够实现压力容器顶盖密封环槽的自动清洗及检查，取代人工现场清洗和检查，降低操作人员的劳动强度，减小操作人员的受照剂量。

Description

一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置及方法
技术领域
本发明属于核电维修技术领域，具体涉及一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置及方法。
背景技术
反应堆压力容器是核电厂不可替换的重要设备，为了确保其在运行时具有足够好的密封性，核电厂在大修换料时必须开启反应堆压力容器并对密封结构进行检修。顶盖密封环槽是压力容器密封结构的重要组成部分，反应堆压力容器开启后必须对密封结构进行清洗和检查。通过清洗去除密封环槽内的锈蚀及其他异物，并对清洗后的环槽进行视频检查。目前国内的压力容器顶盖密封环槽的清洗主要采用人工手动清洗的方式，但是清洗的时候顶盖放在存放间的支架上，环槽向下且相对地面距离较小，人员操作不便、劳动强度大；清洗的过程中操作人员暴露在放射性粉尘环境中，存在沾污风险、人员会受到较多的辐照。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置及方法, 解决压力容器顶盖密封环槽清洗过程中人员操作不便、劳动强度大、人员存在沾污风险且会受到较多辐照的问题。
本发明的技术方案如下：该装置包括车体、打磨抛光组件、行走机构以及环形导轨，其中，在放置压力容器顶盖处区域的地面上设置有与所述顶盖密封环槽同心平行的环形导轨，在所述的环形导轨上设有车体，并利用车体上设置的行走机构驱动车体沿环形导轨运动；在所述的车体上设有打磨抛光组件，其可定位在所述的密封环槽中并进行打磨抛光。
所述的打磨抛光组件包括打磨轮、抛光轮以及顶升机构，所述的打磨轮和抛光轮可通过顶升机构上下移动，通过顶升机构可将打磨轮、抛光轮提升定位在密封环槽中，并施加可调节的接触力。
所述的车体上还设有吸尘过滤组件，其吸尘入口与所述的打磨抛光组件相连接，并可对所述打磨抛光组件打磨清洗产生的废弃物进行吸取；所述吸取的废弃物中固体颗粒物可集中收集，气体经过滤后排放。
所述的车体上还设有控制箱以及无线发射装置，其中，所述的无线发射装置与远程控制计算机相互通信连接，所述的远程控制计算机可通过无线发射装置向控制箱发送操作指令，利用控制箱控制车体的行走、打磨抛光组件的打磨速率。
所述的车体上还设有视频检查单元，所述的视频检查单元可采集所述打磨抛光组件附近密封环槽的图像及视频，并可通过无线发射装置传输至远程控制计算机，实现对压力容器密封环槽的远程视频检查。
所述的车体上还设有蓄电池，所述的蓄电池可为车体上的所有设备进行供电。
所述的顶升机构包括升降导轨和升降氮气弹簧，所述的打磨轮、抛光轮整体通过升降氮气弹簧支撑并可沿升降导轨上下移动，从而调节打磨抛光组件的高度。
所述的环形导轨通过若干弧形导轨端收尾相连形成圆环形导轨结构，其中，每个弧形导轨两端均包括第一端部和第二端部，第一端部下端面存在凹槽结构，其与第二端部的端部凸起部相匹配，并能够相叠扣合在一起，并利用连接螺钉将第一端部和第二端部固定成整体部件。
所述的环形导轨上设有环形凸台，所述的环形凸台与所述行走导向下端设置的环形燕尾槽相匹配，使车体沿环形导轨运动时，利用行走导轨与环形导轨的匹配关系，是车体始终沿着环形导轨做圆周运动。
所述的打磨抛光组件中的打磨轮和抛光轮在车体运动的同一路径上；所述的打磨轮和抛光轮支撑在打磨抛光支架上，并通过同步带与驱动电机相连接；所述的驱动电机可通过控制箱控制，调节打磨轮和抛光轮的转速。
所述的打磨抛光组件还设有导向机构，所述的导向机构可限定打磨轮和抛光轮在所述密封环槽的位置。
所述的导向机构包括内侧导向机构和外侧导向机构，所述的内侧导向机构和外侧导向机构上设置在打磨轮和抛光轮左右两侧，且内侧导向机构和外侧导向机构上的滚轮可贴合在压力容器顶盖密封环槽端部内外壁上，使打磨轮和抛光轮限位在密封环槽中。
所述的打磨轮和抛光轮的宽度方向的尺寸与所述密封环槽的宽度相匹配。
一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤1、安装、定位环形导轨；
步骤2、安装压力容器顶盖密封环槽自动清洗装置；
步骤3、调整清洗装置，使打磨抛光组件定位至压力容器密封环槽处；
调节顶升机构，使内侧导向机构和外侧导向机构分别靠在顶盖下端面的内外侧，并使打磨抛光组件中的打磨轮和抛光轮进入顶盖环槽，并具有合适的接触力；
步骤4、对压力容器密封环槽进行打磨清洗；
所述的步骤4中对压力容器密封环槽进行打磨清洗的具体步骤为：
通过远程控制计算机启动清洗装置，并可实时调节车体行走速度、打磨抛光速度；
利用远程控制计算机观察视频检查单元采集的图像，并对清洗后的密封环槽进行远程视频检查，确定清洗效果及密封面的状况，并对疑似缺陷进行拍照或录像。
所述的步骤1、步骤2具体为：
步骤1、安装、定位环形导轨；
将环形导轨各弧形段放置在压力容器顶盖存放区下方并组装形成环形导轨整体，通过调节保持环形导轨与压力容器顶盖同心、平行；
步骤2、安装压力容器顶盖密封环槽自动清洗装置；
将清洗装置车体放置在环形导轨上，并使行走导向与环形导轨上凸台相匹配。
本发明的显著效果在于：本发明所述的一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置及方法具体以下优点：(1)该发明能实现压力容器顶盖密封环槽的自动清洗及检查，取代人工现场清洗和检查，降低操作人员的劳动强度，减小操作人员的受照剂量；(2)该发明中通过无线发射装置实现清洗设备和远程控制计算机之间的信息传输，清洗设备行走时采用蓄电池供电，设备运行过程中无需拖着通信电缆和供电电缆，避免现场布线的同时，避免了电缆与现场设备或设施的缠绕，从而影响设备运行；(3)该发明通过在顶盖下方的行走导轨引导清洗装置沿着圆周方向运动，保证清洗机相对于密封环槽的圆心位置不变，从而使抛光轮始终在环槽内。(4)该发明清洗设备在顶盖环槽下方运行，可避免与顶盖存放间的支腿和生物屏蔽体干涉，可使设备沿圆周方向连续运转，提供工作效率。(5)该发明在打磨抛光过程中轮刷与环槽的接触力保持一致，保证清洗效果一致。
附图说明
图1为本发明所述的一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置结构示意图；
图2为图1中打磨抛光组件结构示意图；
图3为图1中环形导轨的结构示意图；
图4为图3中A-A剖视图；
图5为环形导轨中环形轨道对接示意图；
图6为图4的仰视图；
图7为图1中行走导向与环形轨道配合示意图；
图中：1、车体；2、吸尘过滤组件；3、打磨抛光组件；4、内侧导向机构； 5、外侧导向机构；6、顶升机构；7、无线发射装置；8、视频检查单元；9、控制箱；10、行走机构；11、行走导向；12、蓄电池；13、环形导轨；301、打磨轮；302、抛光轮；303、同步带；304、驱动电机；601、升降导轨；602、升降氮气弹簧；1301、第一端部；1302、连接螺钉；1303、第二端部。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1、图2所示，一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置，包括车体 1、吸尘过滤组件2、打磨抛光组件3、行走机构10以及环形导轨13，其中，在压力容器顶盖所处区域的地面上布置有同心的环形导轨13，车体1下端设有行走机构10，并通过车体1下端安装的行走导向11，使车体1沿着环形导轨13 运动；在车体1上支撑固定有打磨抛光组件3，其可对压力容器顶盖环槽进行打磨抛光，并利用车体1上安装的吸尘过滤组件2对打磨清洗产生的废弃物及时吸走，固体颗粒物集中收集，气体经过过滤后排放；车体1上端面上设置有蓄电池12，例如，蓄电池12安装在打磨抛光组件3的下方的车体1端面上，其能够为整个装置供电，省去电缆随车体1进行运动，避免了电缆与周围设施发生缠绕；在车体1上还安装有控制箱9、无线发射装置7以及视频检查单元8，其中，无线发射装置7与远程控制计算机相互通信连接，远程控制计算机可通过无线发射装置7向控制箱9发送操作指令，控制车体1的行走、打磨抛光组件3 的打磨速率、打磨量、吸尘过滤组件2的关启，以及视频检查单元8的工作等，视频检查单元8可通过支架安装在车体1上或安装在控制箱9的侧壁上，并使视频检查单元8与打磨抛光组件3在同一运动路径上；视频检查单元8可采集压力容器环槽的图像及视频，并通过无线发射装置7传输至远程控制计算机，实现对压力容器密封环槽的远程视频检查；
如图2所示，打磨抛光组件3包括打磨轮301、抛光轮302、顶升机构6以及导向机构，其中，打磨抛光组件3整体支撑固定在车体1上，例如，打磨抛光组件3位于蓄电池12上方，并通过四个支柱固定在车体1上；打磨轮301和抛光轮302前后设置在打磨抛光支架上，使其在车体1运行的路径上；打磨轮 301和抛光轮302均通过同步带303与驱动电机304相连接，利用驱动电机304 可驱动打磨轮301、抛光轮302的旋转，对压力容器密封环槽进行清洗抛光；在打磨轮301、抛光轮302左右两侧的打磨抛光支架上设置有导向机构，利用导向机构限定打磨轮301和抛光轮302在压力容器密封环槽的位置；例如，导向机构包括内侧导向机构4和外侧导向机构5，通过内侧导向机构4和外侧导向机构 5上的滚轮贴合在压力容器内外壁上，使打磨轮301和抛光轮302精确限定在压力容器密封环槽中，且打磨轮301和抛光轮302的宽度方向的尺寸与密封环槽的宽度匹配；打磨抛光支架通过顶升机构6固定在打磨抛光组件3的底板上，其中，顶升机构6包括升降导轨601和升降氮气弹簧602，打磨抛光支架整体通过升降氮气弹簧602支撑并可沿升降导轨601上下移动，从而调节打磨抛光组件3的高度，实现对打磨轮301和抛光轮302与压力容器密封环槽接触力的调整，从而控制单次打磨抛光的量；
如图3～7所示，环形导轨13通过若干弧形导轨端收尾相连形成圆环形导轨结构，其中，每个弧形导轨两端均包括第一端部1301和第二端部1303，第一端部1301下端面存在凹槽结构，其与第二端部1303的端部凸起部相匹配，并能够相叠扣合在一起，并利用连接螺钉1302将第一端部1301和第二端部1303固定成整体部件；环形导轨13与压力容器顶盖密封环槽同心且平行，并在整个环形导轨13上设有环形凸台，其与行走导向11下端的环形燕尾槽相匹配，在车体1运动过程中，通过行走导向11与环形导轨13的匹配关系，使车体1始终沿着环形导轨13做圆周运动；行走机构10包括若干车轮，利用车体1上安装的动力装置可驱动车轮转动，从而带动车体1整体沿着环形导轨13运动。
一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤1、安装、定位环形导轨；
将环形导轨各弧形段放置在压力容器顶盖存放区下方并组装形成环形导轨整体，通过调节保持环形导轨与压力容器顶盖同心、平行；
步骤2、安装压力容器顶盖密封环槽自动清洗装置；
将清洗装置车体放置在环形导轨上，并使行走导向与环形导轨上凸台相匹配；
步骤3、调整清洗装置，使打磨抛光组件定位至压力容器密封环槽处；
调节顶升机构，使内侧导向机构和外侧导向机构分别靠在顶盖下端面的内外侧，并使打磨抛光组件中的打磨轮和抛光轮进入顶盖环槽，并具有合适的接触力；
步骤4、对压力容器密封环槽进行清洗；
通过远程控制计算机启动清洗装置，并可实时调节车体行走速度、打磨抛光速度；
利用远程控制计算机观察视频检查单元采集的图像，并对清洗后的密封环槽进行远程视频检查，确定清洗效果及密封面的状况，并对疑似缺陷进行拍照或录像。

Claims (16)

1.一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置，其特征在于：该装置包括车体(1)、打磨抛光组件(3)、行走机构(10)以及环形导轨(13)，其中，在放置压力容器顶盖处区域的地面上设置有与所述顶盖密封环槽同心平行的环形导轨(13)，在所述的环形导轨(13)上设有车体(1)，并利用车体(1)上设置的行走机构(10)驱动车体(1)沿环形导轨(13)运动；在所述的车体(1)上设有打磨抛光组件(3)，其可定位在所述的密封环槽中并进行打磨抛光。
2.根据权利要求1所述的一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置，其特征在于：所述的打磨抛光组件(3)包括打磨轮(301)、抛光轮(302)以及顶升机构(6)，所述的打磨轮(301)和抛光轮(302)可通过顶升机构(6)上下移动，通过顶升机构(6)可将打磨轮(301)、抛光轮(302)提升定位在密封环槽中，并施加可调节的接触力。
3.根据权利要求1所述的一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置，其特征在于：所述的车体(1)上还设有吸尘过滤组件(2)，其吸尘入口与所述的打磨抛光组件(3)相连接，并可对所述打磨抛光组件(3)打磨清洗产生的废弃物进行吸取；所述吸取的废弃物中固体颗粒物可集中收集，气体经过滤后排放。
4.根据权利要求1所述的一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置，其特征在于：所述的车体(1)上还设有控制箱(9)以及无线发射装置(7)，其中，所述的无线发射装置(7)与远程控制计算机相互通信连接，所述的远程控制计算机可通过无线发射装置(7)向控制箱(9)发送操作指令，利用控制箱(9)控制车体(1)的行走、打磨抛光组件(3)的打磨速率。
5.根据权利要求4所述的一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置，其特征在于：所述的车体(1)上还设有视频检查单元(8)，所述的视频检查单元(8)可采集所述打磨抛光组件(3)附近密封环槽的图像及视频，并可通过无线发射装置(7)传输至远程控制计算机，实现对压力容器密封环槽的远程视频检查。
6.根据权利要求1所述的一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置，其特征在于：所述的车体(1)上还设有蓄电池(12)，所述的蓄电池(12)可为车体(1)上的所有设备进行供电。
7.根据权利要求2所述的一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置，其特征在于：所述的顶升机构(6)包括升降导轨(601)和升降氮气弹簧(602)，所述的打磨轮(301)、抛光轮(302)整体通过升降氮气弹簧(602)支撑并可沿升降导轨(601)上下移动，从而调节打磨抛光组件(3)的高度。
8.根据权利要求1所述的一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置，其特征在于：所述的环形导轨(13)通过若干弧形导轨端收尾相连形成圆环形导轨结构，其中，每个弧形导轨两端均包括第一端部(1301)和第二端部(1303)，第一端部(1301)下端面存在凹槽结构，其与第二端部(1303)的端部凸起部相匹配，并能够相叠扣合在一起，并利用连接螺钉(1302)将第一端部(1301)和第二端部(1303)固定成整体部件。
9.根据权利要求8所述的一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置，其特征在于：所述的环形导轨(13)上设有环形凸台，所述的环形凸台与所述行走导向(11)下端设置的环形燕尾槽相匹配，使车体(1)沿环形导轨(13)运动时，利用行走导轨(11)与环形导轨(13)的匹配关系，是车体(1)始终沿着环形导轨(13)做圆周运动。
10.根据权利要求1～9所述的一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置，其特征在于：所述的打磨抛光组件(3)中的打磨轮(301)和抛光轮(302)在车体(1)运动的同一路径上；所述的打磨轮(301)和抛光轮(302)支撑在打磨抛光支架上，并通过同步带(303)与驱动电机(304)相连接；所述的驱动电机(304)可通过控制箱(9)控制，调节打磨轮(301)和抛光轮(302)的转速。
11.根据权利要求10所述的一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置，其特征在于：所述的打磨抛光组件(3)还设有导向机构，所述的导向机构可限定打磨轮(301)和抛光轮(302)在所述密封环槽的位置。
12.根据权利要求11所述的一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置，其特征在于：所述的导向机构包括内侧导向机构(4)和外侧导向机构(5)，所述的内侧导向机构(4)和外侧导向机构(5)上设置在打磨轮(301)和抛光轮(302)左右两侧，且内侧导向机构(4)和外侧导向机构(5)上的滚轮可贴合在压力容器顶盖密封环槽端部内外壁上，使打磨轮(301)和抛光轮(302)限位在密封环槽中。
13.根据权利要求10所述的一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗装置，其特征在于：所述的打磨轮(301)和抛光轮(302)的宽度方向的尺寸与所述密封环槽的宽度相匹配。
14.一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：
步骤1、安装、定位环形导轨；
步骤2、安装压力容器顶盖密封环槽自动清洗装置；
步骤3、调整清洗装置，使打磨抛光组件定位至压力容器密封环槽处；
调节顶升机构，使内侧导向机构和外侧导向机构分别靠在顶盖下端面的内外侧，并使打磨抛光组件中的打磨轮和抛光轮进入顶盖环槽，并具有合适的接触力；
步骤4、对压力容器密封环槽进行打磨清洗。
15.根据权利要求14所述的一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗方法，其特征在于：所述的步骤4中对压力容器密封环槽进行打磨清洗的具体步骤为：
通过远程控制计算机启动清洗装置，并可实时调节车体行走速度、打磨抛光速度；
利用远程控制计算机观察视频检查单元采集的图像，并对清洗后的密封环槽进行远程视频检查，确定清洗效果及密封面的状况，并对疑似缺陷进行拍照或录像。
16.根据权利要求14所述的一种压力容器顶盖密封环槽的自动清洗方法，其特征在于：所述的步骤1、步骤2具体为：
步骤1、安装、定位环形导轨；
将环形导轨各弧形段放置在压力容器顶盖存放区下方并组装形成环形导轨整体，通过调节保持环形导轨与压力容器顶盖同心、平行；
步骤2、安装压力容器顶盖密封环槽自动清洗装置；
将清洗装置车体放置在环形导轨上，并使行走导向与环形导轨上凸台相匹配。
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