CN205879145U - 一种用于测量安全壳钢内衬鼓包高度的测量装置 - Google Patents

Abstract

一种用于测量安全壳钢内衬鼓包高度的测量装置，包括：滑轨模块，设置在所述钢内衬下方，所述滑轨模块包括滑轨组件(10)和设置在滑轨组件(10)上的定位基座(60)；所述定位基座(60)与所述钢内衬吸附抵持，使所述滑轨组件(10)固定在所述钢内衬上；主机模块，可滑动地安装在所述滑轨组件(10)上，用于连续测量所述钢内衬的鼓包高度。本实用新型的测量装置设计巧妙，实用性强。

Description

一种用于测量安全壳钢内衬鼓包高度的测量装置

技术领域

本实用新型涉及核电领域，尤其涉及一种用于测量安全壳钢内衬鼓包高度的测量装置。

背景技术

安全壳，即反应堆厂房，是一个带有准球形穹顶的圆柱形预应力钢筋混凝土结构，用于阻挡来自燃料的裂变产物及一回路放射性物质进入环境的最后一道屏障。钢内衬则是安全壳内壁上附着的一层钢板，是保证安全壳密封性能的重要部件之一，其要求与安全壳混凝土贴合良好。但由于钢内衬施工技术复杂、施工周期长；同时，安全壳混凝土收缩、预应力张拉施工工艺等原因，会导致安全壳钢内衬与混凝土结构相剥离，从而发生鼓包现象。鼓包是钢内衬最普遍的缺陷类型，对钢内衬完整性不利，过大过高的鼓包对核安全屏障的安全性有严重影响，需要对其进行检查、记录、跟踪。安全壳打压试验(CTT；ContainmentTest)用于模拟验证安全壳在大破口失水(LOCA)事故条件下的密封能力，其结果对保障核电厂的运行有非常重要的意义；因此，在机组建设阶段和机组运行阶段均需要进行安全壳打压试验。安全壳打压试验的一个重要工作内容就是测量钢内衬鼓包高度，通过该数据对钢内衬的工作性能进行评价。

如图1所示，图1示出了一种现有的测量钢内衬鼓包高度的测量装置的示意图。该测量装置包括直条状的支架1、互相平行且分别垂直设置于支架1上的两根支撑杆2以及分别设置在支架1上的多个百分表3；百分表3的表盘31固定在支架1上，百分表3的量杆32与支撑杆2平行。采用该测量装置测量钢内衬鼓包高度的方法如图1所示，水平摆放支架1，并将支撑杆2竖立且使两支撑杆2的远离支架1的端部分别与钢内衬4接触。然后，分别伸长各百分表3的量杆32以使每个量杆32的自由端与钢内衬4接触。参照图1，一百分表3与支架1的连接点记为点E，该百分表3的量杆32与钢内衬4上的鼓包的接触点为点B；假设钢内衬4没有鼓包，则该百分表3的量杆32与钢内衬4的接触点应为点A；在具有安全壳5和钢内衬4设计图纸的情况下，由于两支撑杆2之间的距离、安全壳5的半径和支撑杆2的长度是已知的，这样，线段AE的长度可以计算得到。而线段BE的长度可以由百分表3测量得到，由线段AE和线段BE的长度可以求出鼓包点高度AB。最后，基于各百分表3分别计算鼓包点高度，并取最大值来作为鼓包高度。这种测量装置存在以下问题：

1)无法实现对钢内衬连续测量，且测量精度低。若在某次测量过程中，鼓包点高度的最大值恰好没有被测量到，那么这次测量的结果无法反映真实的鼓包高度。根据经验，测量值与真实值之间的偏差可达30％。

2)抗干扰能力差。若支撑杆与钢内衬之间有间隔物，如焊渣等异物，则测量装置的支撑会不良，从而直接导致鼓包高度测量不准确。这类误差无法通过现有技术方案进行修正。

3)对操作人员要求高。由于现有技术方案存在前两条固有缺陷，这样，测量工作需要由具备丰富经验的技术人员操作。同时，测量方法需由3名技术人员实施。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有用于测量安全壳钢内衬鼓包高度的测量装置无法实现对钢内衬连续测量，且测量精度低，抗干扰能力差，并且对操作人员要求高的问题，提出了一种操作简便、抗干扰能力强的用于测量安全壳钢内衬鼓包高度的测量装置。

本实用新型解决其技术问题的技术方案是：

本实用新型提出了一种用于测量安全壳钢内衬鼓包高度的测量装置，包括：

滑轨模块，设置在所述钢内衬下方，所述滑轨模块包括滑轨组件和设置在滑轨组件上的定位基座；所述定位基座与所述钢内衬吸附抵持，使所述滑轨组件固定在所述钢内衬上；

主机模块，可滑动地安装在所述滑轨组件上，用于连续测量所述钢内衬的鼓包高度。

本实用新型上述的测量装置中，滑轨组件呈直条状；定位基座包括互相平行且分别垂直设置于滑轨组件上的两根支撑杆以及设置在所述支撑杆的远离滑轨组件的端部、用于吸附在钢内衬上以使滑轨组件水平设置的磁铁基座。

本实用新型上述的测量装置中，所述主机模块包括：

滑块，可滑动地设置在滑轨组件上且位于所述两根支撑杆之间；

激光距离传感器，固定设置在滑块上，用于在滑块沿滑轨组件滑动过程中发出竖直向上的激光束以测量钢内衬与滑轨组件之间距离；

测距器，固定设置在滑块上，用于测量滑块与一支撑杆之间距离。

本实用新型上述的测量装置中，所述主机模块还包括：

单片机，分别与激光距离传感器和测距器电性连接并固定设置在滑块上，用于获取由激光距离传感器和测距器发出的钢内衬的位置数据并根据该钢内衬的位置数据生成钢内衬的形貌图形。

本实用新型上述的测量装置中，单片机通过数据通讯模块分别与激光距离传感器和测距器电性连接。

本实用新型上述的测量装置中，单片机还用于基于激光距离传感器和测距器发出的钢内衬的位置数据计算钢内衬的鼓包高度；所述主机模块还包括与单片机电性连接、用于显示由单片机计算得到的鼓包高度的显示器。

本实用新型上述的测量装置中，所述主机模块还包括与单片机电性连接、用于显示由单片机计算得到的鼓包高度的数码管。

本实用新型上述的测量装置中，所述主机模块还包括分别与激光距离传感器和单片机电性连接、用于分别给激光距离传感器和单片机供电的电源电路；该电源电路连接有电源。

本实用新型上述的测量装置中，所述测距器为激光测距仪或用于测量滑块的滑动速度来计算得到滑块与一支撑杆之间距离的测量机构。

本实用新型上述的测量装置中，滑轨组件包括本体以及分别设置在本体上且互相平行的两条导轨；所述两根支撑杆分别固定设置在本体上，滑块分别可滑动地设置在所述两条导轨上。

本实用新型的测量装置通过采用激光距离传感器实现对钢内衬的连续测量，不会因测量点布置不准确而导致鼓包高度侧不准；本实用新型的测量装置还通过采用单片机直接获得钢内衬的形貌图形，自动修正由支撑杆与钢内衬之间存在间隙而导致的误差；本实用新型还通过采用磁铁基座，无需手动固定滑轨组件，减少在测量过程中的人力消耗，还能够增加滑轨组件稳定性，提高测量精度。本实用新型的测量装置设计巧妙，实用性强。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1示出了一种现有的测量钢内衬鼓包高度的测量装置的示意图；

图2示出了本实用新型第一实施例的测量装置的示意图；

图3示出了本实用新型第二实施例的测量装置的示意图；

图4示出了图3所示的测量装置的原理图；

图5示出了钢内衬4的形貌数据图。

具体实施方式

本实用新型要解决的技术问题是：现有用于测量安全壳钢内衬鼓包高度的测量装置无法实现对钢内衬连续测量，且测量精度低，抗干扰能力差，并且对操作人员要求高。本实用新型提出的解决该技术问题的技术思路是：构造一种新的测量装置，该测量装置采用了激光距离传感器；并使激光距离传感器在其水平方向的滑动过程中能够连续测量其与钢内衬之间的距离，通过该测量结果与钢内衬与激光距离传感器的滑动轨迹之间距离的对比，获得钢内衬鼓包的数据。

为了使本实用新型的技术目的、技术方案以及技术效果更为清楚，以便于本领域技术人员理解和实施本实用新型，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细的说明。

第一实施例

参照图2，图2示出了本实用新型第一实施例的测量装置的示意图。测量装置包括设置在钢内衬下方的滑轨模块；该滑轨模块包括滑轨组件10和设置在滑轨组件10上的定位基座60；定位基座60与钢内衬吸附抵持，使滑轨组件10固定在钢内衬上；测量装置还包括可滑动地安装在滑轨组件10上，用于连续测量钢内衬的鼓包高度的主机模块。

如图2所示，滑轨组件10呈直条状；定位基座60包括互相平行且分别垂直设置于滑轨组件10上的两根支撑杆20以及设置在所述支撑杆20的远离滑轨组件10的端部、用于吸附在钢内衬4上以使滑轨组件10水平设置的磁铁基座60。

进一步地，如图2所示，主机模块包括可滑动地设置在滑轨组件10上且位于所述两根支撑杆20之间的滑块40，固定设置在滑块40上、用于在滑块40沿滑轨组件10滑动过程中发出竖直向上的激光束50以测量钢内衬4与滑轨组件10之间距离的激光距离传感器30以及固定设置在滑块40上、用于测量滑块40与一支撑杆20之间距离的测距器(图中未示出)。在这里，测距器可以是激光测距仪，或者是用于测量滑块40的滑动速度来计算得到滑块40与一支撑杆20之间距离的测量机构。在本实施例中，将一支撑杆20与滑轨组件10的接触点记为点D，将该支撑杆20与钢内衬4的接触点记为点E，将滑块40在滑轨组件10上的位置记为点O，将激光束50与钢内衬4的接触点记为点B；并假设钢内衬4没有鼓包，则激光束50与钢内衬4的接触点应为点A；在具有已知的安全壳5和钢内衬4的设计图的基础上，两支撑杆20之间的距离、安全壳5的半径以及支撑杆2的长度是已知的，线段OD的长度通过测距器测量得到，线段OA的长度可基于线段OD的长度以及已知的数据计算得到；线段OB的长度通过激光距离传感器30测量得到；而由线段OA和线段OB的长度可以求出鼓包点高度AB。最后，基于滑块40在滑轨组件10不同位置时所计算获得的鼓包点高度，并取最大值便得到鼓包高度。可以理解，在本实施例中，滑块40在滑轨组件10上的滑动可以通过手动或自动实现，而鼓包高度的计算也可以通过人工或计算机完成。

具体地，在本实施例中，滑轨组件10包括本体(图中未示出)以及分别设置在本体上且互相平行的两条导轨(图中未示出)。两根支撑杆20分别固定设置在本体上，滑块40分别可滑动地设置在两条导轨上。可以理解，滑轨组件10还可以为一根导轨。

进一步地，在本实施例中，如图2所示，支撑杆20的远离滑轨组件10的端部设置有用于吸附在钢内衬4上的磁铁基座60，这样，通过磁铁基座60，测量装置在测量过程中无需人工或支撑设备来固定其基准位置。

第二实施例

参照图3，图3示出了本实用新型第二实施例的测量装置的示意图。测量装置包括设置在钢内衬下方的滑轨模块；该滑轨模块包括滑轨组件10和设置在滑轨组件10上的定位基座60；定位基座60与钢内衬吸附抵持，使滑轨组件10固定在钢内衬上；测量装置还包括可滑动地安装在滑轨组件10上，用于连续测量钢内衬的鼓包高度的主机模块。

如图3所示，滑轨组件10呈直条状；定位基座60包括互相平行且分别垂直设置于滑轨组件10上的两根支撑杆20以及设置在所述支撑杆20的远离滑轨组件10的端部、用于吸附在钢内衬4上以使滑轨组件10水平设置的磁铁基座60。

进一步地，如图3所示，主机模块包括可滑动地设置在滑轨组件10上且位于所述两根支撑杆20之间的滑块40，固定设置在滑块40上、用于在滑块40沿滑轨组件10滑动过程中发出竖直向上的激光束50以测量钢内衬4与滑轨组件10之间距离的激光距离传感器30以及固定设置在滑块40上、用于测量滑块40与一支撑杆20之间距离的测距器(图中未示出)。

参照图4，图4示出了图3所示的测量装置的原理图。在本实施例中，测距器为测距编码器70。主机模块还包括分别与激光距离传感器30和测距器电性连接并固定设置在滑块40上、用于获取由激光距离传感器30和测距器发出的钢内衬4的位置数据并根据该钢内衬4的位置数据生成钢内衬4的形貌图形的单片机80。在这里，如图3所示，将一支撑杆20与滑轨组件10的接触点记为点D，将该支撑杆20与钢内衬4的接触点记为点E；以点D作为坐标原点，以滑轨组件10作为x轴，以过点D的支撑杆20作为y轴，建立直角坐标系。在该直角坐标系中，激光距离传感器30所测量的钢内衬4与滑轨组件10之间距离和测距器所测量的滑块40与支撑杆20之间距离均为钢内衬4的位置数据，其中，激光距离传感器30所测量的钢内衬4与滑轨组件10之间距离为钢内衬4的y轴数值，测距器所测量的滑块40与支撑杆20之间距离为钢内衬4的x轴数值。优选地，在本实施例中，单片机80通过数据通讯模块83分别与激光距离传感器30和测距器电性连接。

在本实施例中，单片机80还用于基于激光距离传感器30和测距器发出的钢内衬4的位置数据计算钢内衬4的鼓包高度。具体地，随着滑块40在滑轨组件10上滑动，测距编码器70和激光距离传感器30分别向单片机80发送钢内衬4的x轴数值和钢内衬4的y轴数值；在滑块40的滑动过程中，任意时间点所测量的钢内衬4的x轴数值和钢内衬4的y轴数值可以表示钢内衬4上的一测量点的坐标(x，y)。单片机80将滑块40的整个滑动过程中所获得的钢内衬4上连续的测量点坐标串接起来，即可获得钢内衬4的形貌数据，如图5所示。进一步地，在具有已知的安全壳5和钢内衬4的设计图的基础上，线段OA的长度和与线段OD的长度存在确定的函数关系OA＝f(OD)。因此，滑块40在O点处时，鼓包点高度h为：h＝f(OD)-OB。最后，单片机80对滑块40在多个测试点的鼓包点高度进行分别计算后，取最大值来作为鼓包高度。如图4所示，单片机80具有测试接口81和ISP接口82，线段OA的长度和与线段OD的长度之间的函数关系以及鼓包高度的算法都是通过ISP接口82写入到单片机80中。如图5所示，若支撑杆20直接与钢内衬4接触，则有ED＝CG。若支撑杆20与钢内衬4之间存在结块，使得支撑杆20与钢内衬4之间有间隙，则有ED＝CG+Δe，其中，Δe为两个支撑杆20分别与钢内衬4之间的间隙宽度差；此时若采用背景技术的鼓包点高度的计算方法，则鼓包点高度h为：

h＝AB+Δe·OD/DG；

在上式中，Δe·OD/DG为由支撑杆20与钢内衬4之间有间隙带来的误差。采用背景技术的鼓包点高度的计算方法无法避免该误差；而在本实施例所采用的鼓包点高度的计算方法中，由于计算过程以ED为起始长度，CG为结束长度，ED和CG都直接参与计算，因此，不存在因支撑不良导致的误差问题。

进一步地，在本实施例中，如图4所示，主机模块还包括与单片机80电性连接、用于显示由单片机80计算得到的鼓包高度的显示器90。优选地，在本实施例中，主机模块还包括与单片机80电性连接、用于显示由单片机80计算得到的鼓包高度的数码管91。

进一步地，如图4所示，主机模块还包括分别与激光距离传感器30和单片机80电性连接、用于分别给激光距离传感器30和单片机80供电的电源电路92。该电源电路92连接有电源93。在本实施例中，电源93为9V电池。

进一步地，在本实施例中，如图3所示，支撑杆20的远离滑轨组件10的端部设置有用于吸附在钢内衬4上的磁铁基座60，这样，通过磁铁基座60，主机模块在测量过程中无需人工或支撑设备来固定其基准位置。

本实用新型的测量装置通过采用激光距离传感器实现对钢内衬的连续测量，不会因测量点布置不准确而导致鼓包高度侧不准；本实用新型的测量装置还通过采用单片机直接获得钢内衬的形貌图形，自动修正由支撑杆与钢内衬之间存在间隙而导致的误差；本实用新型还通过采用磁铁基座，无需手动固定滑轨组件，减少在测量过程中的人力消耗，还能够增加滑轨组件稳定性，提高测量精度。本实用新型的测量装置设计巧妙，实用性强。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于测量安全壳钢内衬鼓包高度的测量装置，其特征在于，包括：

滑轨模块，设置在所述钢内衬下方，所述滑轨模块包括滑轨组件(10)和设置在滑轨组件(10)上的定位基座(60)；所述定位基座(60)与所述钢内衬吸附抵持，使所述滑轨组件(10)固定在所述钢内衬上；

主机模块，可滑动地安装在所述滑轨组件(10)上，用于连续测量所述钢内衬的鼓包高度。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，滑轨组件(10)呈直条状；定位基座(60)包括互相平行且分别垂直设置于滑轨组件(10)上的两根支撑杆(20)以及设置在所述支撑杆(20)的远离滑轨组件(10)的端部、用于吸附在钢内衬(4)上以使滑轨组件(10)水平设置的磁铁基座(60)。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述主机模块包括：

滑块(40)，可滑动地设置在滑轨组件(10)上且位于所述两根支撑杆(20)之间；

激光距离传感器(30)，固定设置在滑块(40)上，用于在滑块(40)沿滑轨组件(10)滑动过程中发出竖直向上的激光束(50)以测量钢内衬(4)与滑轨组件(10)之间距离；

测距器，固定设置在滑块(40)上，用于测量滑块(40)与一支撑杆(20)之间距离。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述主机模块还包括：

单片机(80)，分别与激光距离传感器(30)和测距器电性连接并固定设置在滑块(40)上，用于获取由激光距离传感器(30)和测距器发出的钢内衬(4)的位置数据并根据该钢内衬(4)的位置数据生成钢内衬(4)的形貌图形。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，单片机(80)通过数据通讯模块(83)分别与激光距离传感器(30)和测距器电性连接。

6.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，单片机(80)还用于基于激光距离传感器(30)和测距器发出的钢内衬(4)的位置数据计算钢内衬(4)的鼓包高度；所述主机模块还包括与单片机(80)电性连接、用于显示由单片机(80)计算得到的鼓包高度的显示器(90)。

7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述主机模块还包括与单片机(80)电性连接、用于显示由单片机(80)计算得到的鼓包高度的数码管(91)。

8.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述主机模块还包括分别与激光距离传感器(30)和单片机(80)电性连接、用于分别给激光距离传感器(30)和单片机(80)供电的电源电路(92)；该电源电路(92)连接有电源(93)。

9.根据权利要求3-8任意一项所述的测量装置，其特征在于，所述测距器为激光测距仪或用于测量滑块(40)的滑动速度来计算得到滑块(40)与一支撑杆(20)之间距离的测量机构。

10.根据权利要求3-8任意一项所述的测量装置，其特征在于，滑轨组件(10)包括本体以及分别设置在本体上且互相平行的两条导轨；所述两根支撑杆(20)分别固定设置在本体上，滑块(40)分别可滑动地设置在所述两条导轨上。