CN114964163A - 一种核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种使用核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量装置进行核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量的方法,包括如下步骤:将倾角测量装置(3)安装在核燃料装卸料机固定套筒的测量基准面上;通过倾角测量装置(3)测量倾角测量装置(3)水平度,并实时传输至显示终端;显示终端的空间角度换算算法计算并显示核燃料装卸料机固定套筒铅垂度及铅锤度调整所需的垫片厚度;根据显示终端显示结果调整核燃料装卸料机固定套筒的铅锤度。本发明的核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量装置及方法,使核燃料操作设备的铅垂度测量、调整工作更安全、高效、准确,提高堆本体作业安全,优化检修工艺,节约大修主线时间,降低人员辐照剂量。
Description
技术领域
本发明涉及核燃料装卸料机固定套筒铅锤度测量技术领域,特别是涉及一种核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量装置及方法。
背景技术
压水堆核电机组核燃料装卸料机固定套筒高度9.1米,套筒直径460mm,上端法兰盘直径1060mm,在套筒外部间隔安装有6个抱箍,抱箍的外表加工有测量基准面,结构示意图如图1所示。设计文件要求,装卸料机固定套筒长度方向铅垂度公差≤1.5mm。目前,测量装卸料机固定套筒铅垂度的方法是采用吊锤线法,从互成90°的X、Y两个方向分别测量,磁力线坠挂在套筒上端,锥头自然下垂,从各抱箍测量基准面用钢板尺引申测量垂线与被测基准面之间的距离,通过上下部位的距离值计算整个高度上的铅垂度偏差。之后,将铅垂度偏差换算成X、Y两个方向的法兰盘下方需加装垫片的厚度,来进行调整。但是,该测量方法和调整工艺在实际操作中有如下弊端:
(1)测量方法复杂、精度低、风险高。目前装卸料机固定套铅垂度测量需要借助脚手架,用吊锤线法测量,需要在调整前后反复测量验证,存在2个自由度的装卸料机固定套筒还需要在2个方向分别测量,测量方法复杂,人员在脚手架上下攀爬风险高;上端挂设的磁力线坠,受环境干扰来回晃动大,读数困难,达不到测量精度。
(2)不能实时监测铅垂度,调整效率低。现有的人员手动测量方法,不能在铅垂度调整过程中实时监测,不能及时纠偏,调整效率低。
(3)测量数据不能直观地指导铅垂度的调整。测量完成之后还需要对数据进行分析,计算所需增减垫片的厚度,对于2个自由度的装卸料机固定套筒,还需要在2个方向分别增减垫片进行调整,数据计算工作量较大。
发明内容
基于此,有必要针对上述问题,提供一种核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量装置及方法,该装置及方法基于倾角传感技术进行铅垂度测量,并通过无线传输实时传输测量结果,最终通过数据算法和分析软件形象直观地显示倾斜方位和角度,同时生成调整方案,提高装卸料机固定套筒铅垂度测量的安全性和精确性。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量装置,包括倾角测量装置和显示终端,所述倾角测量装置和显示终端无线连接,所述显示终端内置空间角度换算算法;所述倾角测量装置安装在核燃料装卸料机固定套筒的测量基准面上,用于测量倾角测量装置水平度,并通过无线实时传输至显示终端;所述显示终端内置的空间角度换算算法根据倾角测量装置水平度,计算并可视化显示核燃料装卸料机固定套筒铅垂度和核燃料装卸料机固定套筒铅锤度调整所需的垫片厚度。
进一步地,所述倾角测量装置包括倾角传感器、安装支座和固定挂钩;所述安装支座上设有固定挂钩;所述安装支座上安装倾角传感器;所述安装支座定位在核燃料装卸料机固定套筒的测量基准面上并通过固定挂钩固定,使得安装支座的倾角传感器安装面垂直于核燃料装卸料机固定套筒轴线;所述倾角传感器用于测量倾角传感器安装面相对于其X轴和Y轴的转角βx和βy,并通过无线实时传输至显示终端;所述显示终端内置的空间角度换算算法根据倾角传感器安装面相对于其X轴和Y轴的转角βx和βy,计算并显示核燃料装卸料机固定套筒铅垂度和核燃料装卸料机固定套筒铅锤度调整所需的垫片厚度。
进一步地,所述核燃料装卸料机固定套筒包括套筒、法兰盘、抱箍和支撑底座,所述套筒外表面间隔安装抱箍,所述抱箍的外表面加工有由外平面和圆弧面构成的测量基准面,所述套筒上端依次安装支撑底座和法兰盘,所述支撑底座和法兰盘通过顶升螺栓固定;所述安装支座定位在抱箍的测量基准面上并通过固定挂钩固定,使得安装支座的倾角传感器安装面垂直于套筒轴线;所述显示终端内置的空间角度换算算法根据倾角传感器安装面相对于其X轴和Y轴的转角βx和βy,计算并显示套筒轴线倾斜方位角γ、套筒轴线倾斜角度以及法兰盘和支撑底座之间的垫片厚度△H。
进一步地,所述安装支座一体成型,包括直板和弧板,所述直板上安装倾角传感器;所述弧板的内表面包括内平面和圆弧面,所述内平面两端连接圆弧面;所述弧板的内平面和圆弧面与抱箍的外平面和圆弧面相匹配,安装支座通过弧板的内平面和圆弧面与抱箍的外平面和圆弧面配合实现定位,使安装支座的倾角传感器安装面垂直于套筒轴线。
进一步地,所述倾角传感器为双轴倾角传感器,所述双轴倾角传感器参数如下:精度不低于0.00°,交叉轴误差小于0.00°,双轴倾角测量量程±0°,重量不大于000g;自带无线传输功能,且内置软件具有开放接口,测量数据可调用。
本发明还提供一种核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量方法,包括如下步骤:
1、将倾角测量装置安装在核燃料装卸料机固定套筒的测量基准面上;
2、启动倾角测量装置和显示终端,倾角测量装置测量倾角测量装置水平度,并通过无线实时传输至显示终端;显示终端内置的空间角度换算算法根据倾角测量装置水平度,计算并显示核燃料装卸料机固定套筒铅垂度和核燃料装卸料机固定套筒铅锤度调整所需的垫片厚度;
3、通过显示终端显示厚度的垫片调整核燃料装卸料机固定套筒的铅锤度。
进一步地,步骤1包括如下步骤:
步骤1.1、将倾角传感器安装在安装支座的倾角传感器安装面上;
步骤1.2、将安装支座定位在核燃料装卸料机固定套筒的测量基准面上,使得安装支座的倾角传感器安装面垂直于套筒轴线;
步骤1.3、通过固定挂钩将安装支座固定在核燃料装卸料机固定套筒上。
进一步地,步骤2包括如下步骤:
步骤2.1、启动倾角传感器和显示终端,倾角传感器测量倾角传感器安装面相对于其X轴和Y轴的转角βx和βy,并通过无线实时传输至显示终端;
步骤2.2、显示终端内置的空间角度换算算法根据倾角传感器安装面相对于其X轴和Y轴的转角βx和βy,计算并显示计算并显示套筒轴线倾斜方位角γ、套筒轴线倾斜角度θ以及法兰盘和支撑底座之间的垫片厚度△H。
进一步地,步骤3包括如下步骤:根据显示终端显示的垫片厚度△H,通过顶升螺栓顶升法兰盘,使法兰盘与支撑底座分开;然后在套筒轴线倾斜方位角γ的对面方向,法兰盘下方加装厚度△H的垫片;最后通过顶升螺栓固定法兰盘和支撑底座。
进一步地,所述空间角度换算算法根据如下公式计算套筒轴线倾斜方位角γ和套筒轴线倾斜角度θ:
进一步地,所述空间角度换算算法根据如下公式计算法兰盘与支撑底座之间的垫片厚度△H:
ΔH=D×Sinθ
式中,D为法兰盘直径,θ为套筒轴线倾斜角度。
本发明的有益技术效果:
本发明的核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量装置和方法,基于倾角传感技术进行铅垂度测量,并通过无线传输实时传输测量结果,最终通过数据算法和分析软件形象直观地显示倾斜方位和角度,同时生成调整方案,使核燃料操作设备的铅垂度测量、调整工作更安全、高效、准确,提高堆本体作业安全,优化检修工艺,节约大修主线时间,降低人员辐照剂量,适用于适用于压水堆核电机组核燃料装卸料机导向定位套筒铅垂度的精确测量、计算和调整,在建核电机组PMC系统设备铅垂度的实时在线测量调整,以及在役机组PMC系统设备预维期间的铅垂度测量,可快捷精确地实现测量目的。同时,该测量技术可移植应用于其他大型构件安装工程的铅垂度测量工作,具有一定的市场推广应用前景。本发明的技术效果具体体现在以下几个方面:
本发明的核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量装置和方法,采用二维高精度倾角传感器测量,通过互为垂直的平面和法线的空间角度换算,计算套筒轴线倾斜方位和倾斜角度。装置安装好之后自动测量,不需要人员上下攀爬测量,降低了作业风险,提高了效率。
本发明的核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量装置和方法,垂直套筒轴线安装倾角传感器,测量倾角传感器安装平面的水平度,进而换算为套筒轴线的铅垂度,不需要测量套筒表面多个方位的倾斜度。
吊锤线法和激光仪器法测量核燃料装卸料机固定套筒铅垂度,测得的结果是套筒表面多个方位的倾斜角,没有进行整合,后续的套筒铅垂度调整要兼顾多个方位倾斜角的变化,同时调整。而本发明的核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量装置和方法,通过空间角度换算,将倾斜度整合为一个方位的倾角,明确了套筒轴线方位角、套筒轴线倾斜角及垫片尺寸,只需在一个方位进行调整,简化了调整工艺,节约了工作时间。
本发明的核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量装置和方法,倾角传感器的测量数据实时传输给显示终端,便于实时了解核燃料装卸料机固定套筒铅垂度状态,指导后续的核燃料装卸料机固定套筒调整工作。
附图说明
图1为核燃料装卸料机固定套筒结构示意图;
图2为核燃料装卸料机固定套筒上端局部结构示意图;
图3为倾角测量装置安装示意图;
图4为倾角测量装置结构示意图;
图5为倾角传感器的测量结果显示图;
图6为空间角度换算算法空间角度换算图解;
图7为显示终端可视化显示示意图;
图8为法兰盘与支撑底座之间的垫片安装示意图。
图中,1、套筒;11、法兰盘;12、抱箍;2、支撑底座;3、倾角测量装置;31、倾角传感器;32、安装支座;33、固定挂钩;41、套筒轴线;42、套筒轴线在X轴法面上的投影;43、套筒轴线在Y轴法面上的投影;X轴和Y轴:倾角传感器的两个正交方向;γ:套筒轴线倾斜的方位角;α:套筒轴线倾斜角度;βx:套筒轴线绕X轴的转角;βy:套筒轴线绕Y轴的转角;D:法兰盘直径;△H:核燃料装卸料机固定套筒铅锤度调整所需的垫片厚度。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细地描述。
参见图1-8,本发明提供一种核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量装置,包括倾角测量装置3和显示终端,所述倾角测量装置3和显示终端无线连接,所述显示终端内置空间角度换算算法;所述倾角测量装置3安装在核燃料装卸料机固定套筒的测量基准面上,用于测量倾角测量装置3水平度,并通过无线实时传输至显示终端;所述显示终端内置的空间角度换算算法根据倾角测量装置3水平度,计算并显示核燃料装卸料机固定套筒铅垂度和核燃料装卸料机固定套筒铅锤度调整所需的垫片厚度。
进一步地,所述倾角测量装置3包括倾角传感器31和安装支座32、固定挂钩33;所述安装支座32上设有固定挂钩33;所述安装支座32上安装倾角传感器31;所述安装支座32定位在核燃料装卸料机固定套筒的测量基准面上并通过固定挂钩33固定,使得安装支座32的倾角传感器31安装面垂直于核燃料装卸料机固定套筒轴线;所述倾角传感器31用于测量倾角传感器31安装面相对于其X轴和Y轴的转角βx和βy,并通过无线实时传输至显示终端;所述显示终端内置的空间角度换算算法根据倾角传感器31安装面相对于其X轴和Y轴的转角βx和βy,计算并显示核燃料装卸料机固定套筒铅垂度和核燃料装卸料机固定套筒铅锤度调整所需的垫片厚度。
倾角传感器测量的数据是相对于其自身两个转轴的旋转角度,测量数据通过无线方式实时传输给显示终端。显示终端内置的空间角度换算算法,将直接测量的安装水平的水平转角,转换为套筒轴线的空间转角,同时,计算套筒法兰盘下方所需调整的垫片厚度,提供调整方案。最后,将铅垂度测量结果和调整方案以形象可视化的方式显示出来。
进一步地,所述核燃料装卸料机固定套筒包括套筒1、法兰盘11、抱箍12和支撑底座2,所述套筒1外表面间隔安装抱箍12,所述抱箍12的外表面加工有由外平面和圆弧面构成的测量基准面,所述套筒1上端依次安装支撑底座2和法兰盘11,所述支撑底座2和法兰盘11通过顶升螺栓21固定;所述安装支座32定位在抱箍12的测量基准面上并通过固定挂钩33固定,使得安装支座32的倾角传感器31安装面垂直于套筒轴线41;所述显示终端内置的空间角度换算算法根据倾角传感器31安装面相对于其X轴和Y轴的转角βx和βy,计算并显示套筒轴线41倾斜方位角γ、套筒轴线41倾斜角度θ以及法兰盘11和支撑底座2之间的垫片厚度△H。
抱箍12上的平面与套筒轴线41有形位公差精度要求,再通过安装支座32自身的精密加工,以此来保证安装支座32上的倾角传感器31安装平面与套筒轴线41的垂直度,从而将套筒铅垂度的测量转换为倾角传感器31安装平面水平度的测量。
进一步地,所述安装支座32一体成型,包括直板和弧板,所述直板上安装倾角传感器31;所述弧板的内表面包括内平面和圆弧面,所述内平面两端连接圆弧面;所述弧板的内平面和圆弧面与抱箍12的外平面和圆弧面相匹配,安装支座32通过弧板的内平面和圆弧面与抱箍12的外平面和圆弧面配合实现定位,使安装支座32的倾角传感器31安装面垂直于套筒轴线41。
进一步地,所述倾角传感器31为双轴倾角传感器,所述双轴倾角传感器参数如下:精度不低于0.001°,交叉轴误差小于0.001°,双轴倾角测量量程±30°,重量不大于1000g;自带无线传输功能,且内置软件具有开放接口,测量数据可调用。
装卸料机固定套筒长度方向上最大偏移量<1.5mm,轴心线的最大偏移角度为0.01°。进一步地,所述倾角传感器31为双轴倾角传感器,所述双轴倾角传感器参数如下:精度不低于0.001°,交叉轴误差小于0.001°,双轴倾角测量量程±30°,重量不大于1000g;自带无线传输功能,且内置软件具有开放接口,测量数据可调用。
使用上述核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量装置进行核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量,包括如下步骤:
1、将倾角测量装置3安装在核燃料装卸料机固定套筒的测量基准面上;
2、启动倾角测量装置3和显示终端,倾角测量装置3测量倾角测量装置3水平度,并通过无线实时传输至显示终端;显示终端内置的空间角度换算算法根据倾角测量装置3水平度,计算并显示核燃料装卸料机固定套筒铅垂度和核燃料装卸料机固定套筒铅锤度调整所需的垫片厚度;
3、通过显示终端显示厚度的垫片调整核燃料装卸料机固定套筒的铅锤度。
进一步地,步骤1包括如下步骤:
步骤1.1、将倾角传感器31安装在安装支座32的倾角传感器31安装面上;
步骤1.2、将安装支座32定位在核燃料装卸料机固定套筒的测量基准面上,使得安装支座32的倾角传感器31安装面垂直于套筒轴线41;
步骤1.3、通过固定挂钩33将安装支座32固定在核燃料装卸料机固定套筒上。
进一步地,步骤2包括如下步骤:
步骤2.1、启动倾角传感器31和显示终端,倾角传感器31测量倾角传感器31安装面相对于其X轴和Y轴的转角βx和βy,并通过无线实时传输至显示终端;
步骤2.2、显示终端内置的空间角度换算算法根据倾角传感器31安装面相对于其X轴和Y轴的转角βx和βy,计算并显示计算并显示套筒轴线41倾斜方位角γ、套筒轴线41倾斜角度θ以及法兰盘11和支撑底座2之间的垫片厚度△H。
进一步地,步骤3包括如下步骤:根据显示终端显示的垫片厚度△H,通过顶升螺栓21顶升法兰盘11,使法兰盘11与支撑底座2分开;然后在套筒轴线41倾斜方位角γ的对面方向,法兰盘11下方加装厚度△H的垫片;最后通过顶升螺栓21固定法兰盘11和支撑底座2。
进一步地,参见图8,所述空间角度换算算法根据如下公式计算法兰盘11与支撑底座2之间的垫片厚度△H:
ΔH=D×Sinθ
式中,D为法兰盘直径,θ为套筒轴线倾斜角度。
上述X、Y轴为倾角传感器31的两个水平正交方向。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量装置,其特征在于,包括倾角测量装置(3)和显示终端,所述倾角测量装置(3)和显示终端无线连接,所述显示终端内置空间角度换算算法;所述倾角测量装置(3)安装在核燃料装卸料机固定套筒的测量基准面上,用于测量倾角测量装置(3)水平度,并通过无线实时传输至显示终端;所述显示终端内置的空间角度换算算法根据倾角测量装置(3)水平度,计算并可视化显示核燃料装卸料机固定套筒铅垂度和核燃料装卸料机固定套筒铅锤度调整所需的垫片厚度。
2.根据权利要求1所述的核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量装置,其特征在于,所述倾角测量装置(3)包括倾角传感器(31)和安装支座(32)、固定挂钩(33);所述安装支座(32)上设有固定挂钩(33);所述安装支座(32)上安装倾角传感器(31);所述安装支座(32)定位在核燃料装卸料机固定套筒的测量基准面上并通过固定挂钩(33)固定,使得安装支座(32)的倾角传感器(31)安装面垂直于核燃料装卸料机固定套筒轴线;所述倾角传感器(31)用于测量倾角传感器(31)安装面相对于其X轴和Y轴的转角βx和βy,并通过无线实时传输至显示终端;所述显示终端内置的空间角度换算算法根据倾角传感器(31)安装面相对于其X轴和Y轴的转角βx和βy,计算并显示核燃料装卸料机固定套筒铅垂度和核燃料装卸料机固定套筒铅锤度调整所需的垫片厚度。
3.根据权利要求2所述的核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量装置,其特征在于,所述倾角传感器(31)为双轴倾角传感器,所述双轴倾角传感器参数如下:精度不低于0.001°,交叉轴误差小于0.001°,双轴倾角测量量程±30°,重量不大于1000g;自带无线传输功能,且内置软件具有开放接口,测量数据可调用。
4.根据权利要求2所述的核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量装置,其特征在于,所述核燃料装卸料机固定套筒包括套筒(1)、法兰盘(11)、抱箍(12)和支撑底座(2),所述套筒(1)外表面间隔安装抱箍(12),所述抱箍(12)的外表面加工有由外平面和圆弧面构成的测量基准面,所述套筒(1)上端依次安装支撑底座(2)和法兰盘(11),所述支撑底座(2)和法兰盘(11)通过顶升螺栓(21)固定;所述安装支座(32)定位在抱箍(12)的测量基准面上并通过固定挂钩(33)固定,使得安装支座(32)的倾角传感器(31)安装面垂直于套筒轴线(41);所述显示终端内置的空间角度换算算法根据倾角传感器(31)安装面相对于其X轴和Y轴的转角βx和βy,计算并显示套筒轴线(41)倾斜方位角γ、套筒轴线(41)倾斜角度以及法兰盘(11)和支撑底座(2)之间的垫片厚度△H。
5.根据权利要求4所述的核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量装置,其特征在于,所述安装支座(32)一体成型,包括直板和弧板,所述直板上安装倾角传感器(31);所述弧板的内表面包括内平面和圆弧面,所述内平面两端连接圆弧面;所述弧板的内平面和圆弧面与抱箍(12)的外平面和圆弧面相匹配,安装支座(32)通过弧板的内平面和圆弧面与抱箍(12)的外平面和圆弧面配合实现定位,使安装支座(32)的倾角传感器(31)安装面垂直于套筒轴线(41)。
6.一种核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量方法,其特征在于,使用权利要求4所述的核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量装置,包括如下步骤:
步骤1、将倾角测量装置(3)安装在核燃料装卸料机固定套筒的测量基准面上;
步骤2、启动倾角测量装置(3)和显示终端,倾角测量装置(3)测量倾角测量装置(3)水平度,并通过无线实时传输至显示终端;显示终端内置的空间角度换算算法根据倾角测量装置(3)水平度,计算并显示核燃料装卸料机固定套筒铅垂度和核燃料装卸料机固定套筒铅锤度调整所需的垫片厚度;
步骤3、通过显示终端显示厚度的垫片调整核燃料装卸料机固定套筒的铅锤度。
7.根据权利要求6所述的核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量方法,其特征在于,步骤1具体包括如下步骤:
步骤1.1、将倾角传感器(31)安装在安装支座(32)的倾角传感器(31)安装面上;
步骤1.2、将安装支座(32)定位在核燃料装卸料机固定套筒的测量基准面上,使得安装支座(32)的倾角传感器(31)安装面垂直于套筒轴线(41);
步骤1.3、通过固定挂钩(33)将安装支座(32)固定在核燃料装卸料机固定套筒上。
9.根据权利要求6所述的核燃料装卸料机固定套筒铅垂度测量方法,其特征在于,步骤3具体包括如下步骤:根据显示终端显示的垫片厚度△H,通过顶升螺栓(21)顶升法兰盘(11),使法兰盘(11)与支撑底座(2)分开;然后在套筒轴线(41)倾斜方位角γ的对面方向,法兰盘(11)下方加装厚度△H的垫片;最后通过顶升螺栓(21)固定法兰盘(11)和支撑底座(2)。
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