CN206959788U - 乏燃料组件测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开乏燃料组件测量装置，包括：安装在支撑台架上的预定高度位置上的两个摄像机以测量乏燃料组件的长度数据；沿支撑台架的高度方向上下移动地连接在支撑台架上的第二测量模块，包括设置待测乏燃料组件的四周外侧的多个直线位移传感器以及与直线位移传感器连接的驱动机构，待测乏燃料组件固定在支撑底座上，多个直线位移传感器用以测量待测乏燃料组件的不同竖直位置下的宽度数据；以及信号采集与处理系统，分别与直线位移传感器及摄像机连接以根据所述长度数据和多个宽度数据计算待测乏燃料组件的长度、宽度及变形情况。本实用新型可高效、全面检测燃料组件的长度、燃料棒长度、燃料组件的格架宽度、扭转度、弯曲度。

Description

乏燃料组件测量装置

技术领域

本实用新型涉及辐照后燃料组件池边检查领域，尤其涉及一种乏燃料组件的外形尺寸的测量装置。

背景技术

燃料组件在堆芯中处于高温、高压、强中子辐射、腐蚀、冲刷和水力振动等条件下工作，燃料组件在经过一定的燃耗后，燃料组件在高度上会发生改变，且处于不同位置的组件承受中子辐射和相邻燃料棒束的挤压后，整个棒束也将会出现不同程度的变形，该变形表现为棒束组件的弯曲和组件的扭转。棒束组件的弯曲和组件的扭转将导致装料时无法正常将燃料组件装入燃料栅格中。而高度的变化同样会影响辐照稳定性和完整性。因此，池边检测技术对保障核电站的安全运营至关重要。

目前图像法、激光测量法和超声波测量法都是常用的燃料组件的外形尺寸的测量方法，例如采用图像法进行测量燃料组件的高度，利用激光测量法和超声波测量法测量燃料组件的外形轮廓从而测量宽度及弯曲、扭转变形情况。然而，这些测量需要配备不同的测量装置分开测量，效率十分低，而且测量的精度不高，容易造成偏差。

因此，有必要提供一种改进的乏燃料组件测量装置，以克服以上缺陷。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种乏燃料组件测量装置，可高效、全面检测燃料组件的长度、燃料棒长度、燃料组件的格架宽度、扭转度、弯曲度等情况。

为实现以上目的，本实用新型提供一种乏燃料组件测量装置，包括：

支撑装置，包括支撑台架和与所述支撑台架相连的支撑底座；

水平调节装置，与所述支撑台架连接以调节所述支撑底座的水平位置；

第一测量模块，包括安装在所述支撑台架上的预定高度位置上的两个摄像机以测量乏燃料组件的长度数据；

第二测量模块，沿所述支撑台架的高度方向上下移动地连接在所述支撑台架上，所述第二测量模块包括设置待测乏燃料组件的四周外侧的多个直线位移传感器以及与所述直线位移传感器连接的驱动机构，待测乏燃料组件固定在所述支撑底座上，所述多个直线位移传感器用以测量待测乏燃料组件的不同竖直位置下的宽度数据；以及

信号采集与处理系统，分别与所述直线位移传感器及所述摄像机连接以根据所述长度数据和多个所述宽度数据计算待测乏燃料组件的长度、宽度及变形情况。

较佳地，三个所述直线位移传感器位于所述待测乏燃料组件的每一边缘外侧，且各所述直线位移传感器均位于同一水平面。

更佳地，位于同一边缘外侧的三个所述直线位移传感器在所述待测乏燃料组件的边缘外侧均匀分布。

较佳地，所述驱动机构包括固定板以及与所述固定板连接的气动元件，位于同一侧的所述直线位移传感器与固定在所述固定板上。

较佳地，还包括控制所述第二测量模块上下移动的驱动机构，所述驱动件上设置有与所述信号采集与处理系统连接的电机和编码器。

较佳地，第二测量模块第二测量模块还包括位于所述支撑台架的相对侧的监控摄像机。

较佳地，所述支撑台架上的两个摄像机之间的距离与待测乏燃料组件的长度一致。

较佳地，还包括用于标定所述第一测量模块和所述第二测量模块的量块。

与现有技术相比，本实用新型的乏燃料组件测量装置不仅可以实现乏燃料组件燃料棒长度测量，还可以实现乏燃料组件格架宽度测量，弯曲度、扭转度的测量，测量项目全面，且待测燃料组件只需一次吊装，不需要多次吊装，节省了大量吊装时间，测量效率大大提高。同时，采用多个直线位移传感器测量，更能呈现出每个面的变形趋势，比如凹凸情况，这样测量出来的数据与实际情况更相近，数据更真实、更精确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型乏燃料组件测量装置的示意图。

图2为本实用新型乏燃料组件测量装置的第二测量模块的俯视图.

图3为本实用新型乏燃料组件测量装置的立体图。

图4图3的局部放大图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的乏燃料组件测量装置1用于在水下测量乏燃料组件的长度、格架宽度、扭转度、弯曲度等情况，如图1所示，该乏燃料组件测量装置1包括支撑装置11、水平调节装置12、第一测量模块13、第二测量模块14及信号采集与处理系统15。

该支撑装置11包括支撑台架111以及与支撑台架111相连的支撑底座112，该支撑底座112位于支撑台架111的底部以支撑待测物，如乏燃料组件或量块。水平调节装置12设于支撑台架111的顶端并固定在水上平台20上用于调节支撑底座112以及其上的燃料组件的水平位置，该水平调节装置12能够在水平方向上前后、左右方向移动调节，同时调节完成后具有自锁功能的装置，其结构可依照传统的水平调节装置而设，例如采用丝杆传动等方式实现，在此并不展开详细描述。第一测量模块13用于测量燃料组件的长度，其包括安装在支撑台架111上的预定高度位置上的第一摄像机131、第二摄像机132。具体地，该第一摄像机131和第二摄像机132之前的距离与待测的燃料组件的长度一致。第二测量模块14用于测量燃料组件的格架宽度、外周扭转及弯曲情况，信号采集与处理系统15分别与第一测量模块13和第二测量模块14连接以根据检测到的长度数据和多个宽度数据计算燃料组件的长度、宽度及变形情况。

具体地，结合图1-4，该第二测量模块14其沿支撑台架111的高度方向(即竖直方向)上下移动地连接在支撑台架111上。具体地，支撑台架111在竖直方向上设有导轨1111和齿条1112，相应地，第二测量模块14上设有齿轮和滑动件，如滑块(图未示)，以使得第二测量模块14上的测量件可沿支撑台架111上下移动从而改变测量位置。特定地，该第二测量模块14包括安装台141、设置在安装台141的四周外侧的多个直线位移传感器142以及与直线位移传感器142连接的驱动机构143，燃料组件固定在支撑底座112上并位于安装台141之中。在驱动机构143的驱动下，直线位移传感器142发生位移。该驱动机构143包括固定板144以及与固定板144连接的气动元件145，直线位移传感器142安装在固定板144上。

作为一个优选实施例，该第二测量模块14构成的平台呈正方形框结构，多个直线位移传感器142分别位于四方形的四条边的外侧，从而使得多个直线位移传感器142位于待测物的每一边缘外侧，且各直线位移传感器142均位于同一水平面。在本实施例中，每一侧的直线位移传感器142的数量为3个，且在边缘上均匀地设置，使得在进行检测时待测物的边缘外侧的左、中、右三个位置会被测量。较佳地，相对的边缘上的每一个直线位移传感器142的位置一一对应，即面对面的两个直线位移传感器142的连线各自平行。在一个测试带上进行测量的测量点总共为12个，直线位移传感器142的此种设置方式使得测量精度大大提高。

可选地，每一侧的直线位移传感器142的数量不限，以上的举例是经过权衡测量精确度以及成本等因素的优选方案，当然不可限制本实用新型，原则上，从测量精度考虑，每一侧的直线位移传感器142的数量越多，测量精确度则越高。

特定地，该直线位移传感器142为线性可变差动变压器(LVDT)，LVDT由一个初级线圈、两个次级线圈、铁芯、线圈骨架、外壳等部件组成，其详细的结构及工作原理在此不详述，均采用现有的LVDT即可。工作时，气动元件145推动LVDT 142向前移动，直至LDVT 142与被测物接触并处于压缩状态，LVDT 142的位移量的变化引起变压器线圈的互感系数变化，将线圈互感系数变化量传输到与之连接的信号采集与处理系统15并转化成电压的变化量输出。

较佳地，该测量装置1还包括控制第二测量模块14上下移动的驱动件(图未示)，所述驱动件上设有与所述信号采集与处理系统和直线传感器连接的编码器以及电机。具体地，该电机根据编码器的指令控制第二测量模块14移动到预定的测量高度位置，即测试带。

为监控第二测量模块14的测量过程，在第二测量模块支撑台架111的相对侧设置有监控摄像机146，用视频和/或图像的形式记录/监控测量过程。

本实施例中的量块或燃料组件是采用吊车161及长柄抓具162进行抓取，且在测量过程中吊车161不脱离并带有预定负荷。

下述是采用本实用新型的测量装置1进行测量的方法介绍，需要指出的是，该测量方法可以仅采用第一测量模块测量燃料组件的长度和/或燃料棒的长度，或仅采用第二测量模块测量燃料组件的格架宽度以及燃料组件的弯曲、扭转，或同时进行，以下的描述针对测量装置1的全面测量过程进行描述，但对第一测量模块和第二测量模块的测量过程的顺序并不限制。测量装置1安装在乏燃料水池2中，本实用新型的测量为水下测量。为保证测量的精确度，本实用新型对燃料组件进行测量之前，须采用量块对第一测量模块和第二测量模块进行标定，该量块为高精度的模拟燃料组件，所有外形尺寸均有已知数据。结合附图，测量过程如下：

首先，调节水平调节装置12使支撑底座112处于水平状态，并控制第二测量模块14运行至最低位置，其上的气动元件145处于松开状态。其中，水平调节装置12的水平调整操作为本领域技术人员所熟知，在此不详述。

接着，使用乏燃料组件长柄抓具162抓取量块3，将量块3放置在支撑底座112上，此时吊车161不脱离，并且吊车161带载250KG。调整第一摄像机131和第二摄像机132的位置，并调整两个摄像机131、132的角度和焦距，使得量块3的上管座下边缘(图未示)清晰呈现于第一摄像机131的大致中间位置，量块3的下管座上边缘(图未示)清晰呈现于第二摄像机的大致中间位置，且保证这些测量边缘处于水平状态。继而，调整第二测量模块14旁的监控摄像机146的焦距，使得该监控摄像机146的视野能够囊括量块的整个测试带宽度和LVDT 142的测量动作。

操作控制系统启动第一摄像机131和第二摄像机132进行图像拍摄并将量块3的上管座和下管座的图像保存在信号采集与处理系统15中。信号采集与处理系统15可选取图像中的一些边缘作为测量边缘进行长度计算，并根据量块已知的数据进行处理计算从而获得标定数据，并将该标定数据保存在信号采集与处理系统15。其中，该处理计算的具体方法可采用现有的处理计算方法进行，在此不详述。

驱动件控制第二测量模块14依据编码器进行移动运行至预定测量高度位置，即测试带位置，此时，控制气动元件145向外推出，推动LVDT 142向前移动，直至LVDT 142与标定样件接触并处于压缩状态，LVDT位移量的变化引起传感器内变压器线圈的互感系数变化，将线圈互感系数变化量传输到信号采集与处理系统15并转化成电压的变化量输出，这些数据被自动保存至信号采集与处理系统15。气动元件145自动反复推动三次，直到控制系统15完成数据读取，最后气动元件145自动复原处于回缩状态，完成一层测试带的数据测量及记录，继而，根据事先保存在信号采集与处理系统15中的已知的量块的测试带宽度、每个LVDT142的位移和对应电压线性值，精确拟合成标定曲线。较佳地，在标定过程反复标定三次取平均值，从而使得标定数据更准确而具有说服力。按此方法依次完成下管座、每层测试带的标定和上管座的标定。

量块标定结束后即进行实际的乏燃料组件的测量。具体地，利用厂房吊车将量块3吊离支撑底座，利用吊车161和乏燃料长柄抓具162将待测乏燃料组件4放置在支撑底座112上，和之前量块3放置位置一致。调整吊车吊钩，控制吊车负载在250KG左右。该方式可以保证乏燃料组件4的上下管座都处于受力状态，能够保证上下管座在测量过程中的稳定性。

下述为采用第一测量模块13进行长度测量的过程：操作测量相机控制系统，保持第一摄像机131和第二摄像机132的角度和焦距与标定时一致。调整监控相机位置和焦距，使监控相机能够清晰完整地观察到测试带和3个LVDT 142。启动组件长度测量程序，保存乏燃料组件4的上管座和下管座的图像至控制系统中，手动选择测量边缘，如上管座下边缘和下管座上边缘，结合之前的标定数据计算出乏燃料组件长度，又如，选择待测燃料棒上端头边缘和下端头边缘，结合之前的标定数据计算出燃料棒长度。利用第一测量模块13的耐辐照高分辨率第一摄像机131和第二摄像机132分别拍摄上管座和下管座，避免了采用一台测量相机上下移动产生测量误差，同时也省去了测量相机上下移动所用的时间，缩短测量时间。

下述为第二测量模块14进行宽度测量以及弯曲度、扭转度的测量：操作第二测量模块14的控制系统，通过驱动机构内置的编码器以及电机，第二测量模块14运行至第一个测量位置即乏燃料组件下管座的位置，启动气动元件145使其往外推动，推动LVDT 142接触到乏燃料组件4并处于压缩状态，LVDT位移量的变化引起传感器内变压器线圈的互感系数变化，将线圈互感系数变化量传输到信号采集与处理系统并转化成电压的变化量输出，气动元件145自动反复推动三次，直到控制系统完成数据读取，最后气动元件145自动复原处于回缩状态，完成下管座数据测量。按此程序依次完成格架宽度(每一层的测试带)数据测量和上管座数据测量。控制系统通过事先获得的LVDT标定曲线，结合实际的测量电压值数据，根据点到线的距离，获得上下管座和格架宽度测量数据，同时可以根据预设算法自动完成乏燃料组件4的弯曲度，扭转度的计算。该算法为本领域中普遍使用的算法，为本领域技术人员所熟知，在此不展开描述。

本实用新型的测量装置1不仅可以实现乏燃料组件燃料棒长度测量，还可以实现乏燃料组件格架宽度测量，弯曲度、扭转度的测量，测量项目全面，且待测燃料组件只需一次吊装，不需要多次吊装，节省了大量吊装时间，测量效率大大提高。同时，采用多个LVDT传感器142测量，更能呈现出每个面的变形趋势，比如凹凸情况，这样测量出来的数据与实际情况更相近，数据更真实、更精确。而且，本实用新型的测量装置1改变了以往待测乏燃料组件测量状态，采用上管座不脱钩，下管座支撑，在上下管座均受力情况下进行测量，从而使得乏燃料组件稳定性更好，从而避免测量过程中组件发生晃动，进一步保证测量准确性。本实用新型装置测量过程采用全程测量监控方式，使整个测量过程都在操作员监控下完成，有助于意外的发生，防止对乏燃料组件造成损伤。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。

Claims (8)

1.一种乏燃料组件测量装置，其特征在于，包括：

支撑装置，包括支撑台架和与所述支撑台架相连的支撑底座；

水平调节装置，与所述支撑台架连接以调节所述支撑底座的水平位置；

第一测量模块，包括安装在所述支撑台架上的预定高度位置上的两个摄像机以测量乏燃料组件的长度数据；

第二测量模块，沿所述支撑台架的高度方向上下移动地连接在所述支撑台架上，所述第二测量模块包括设置待测乏燃料组件的四周外侧的多个直线位移传感器以及与所述直线位移传感器连接的驱动机构，待测乏燃料组件固定在所述支撑底座上，所述多个直线位移传感器用以测量待测乏燃料组件的不同竖直位置下的宽度数据；以及

信号采集与处理系统，分别与所述直线位移传感器及所述摄像机连接以根据所述长度数据和多个所述宽度数据计算待测乏燃料组件的长度、宽度及变形情况。

2.如权利要求1所述的乏燃料组件测量装置，其特征在于：三个所述直线位移传感器位于所述待测乏燃料组件的每一边缘外侧，且各所述直线位移传感器均位于同一水平面。

3.如权利要求2所述的乏燃料组件测量装置，其特征在于：位于同一边缘外侧的三个所述直线位移传感器在所述待测乏燃料组件的边缘外侧均匀分布。

4.如权利要求1所述的乏燃料组件测量装置，其特征在于：所述驱动机构包括固定板以及与所述固定板连接的气动元件，位于同一侧的所述直线位移传感器与固定在所述固定板上。

5.如权利要求1所述的乏燃料组件测量装置，其特征在于：还包括控制所述第二测量模块上下移动的驱动件，所述驱动件上设置有与所述信号采集与处理系统连接的电机和编码器。

6.如权利要求1所述的乏燃料组件测量装置，其特征在于：第二测量模块还包括位于所述支撑台架的相对侧的监控摄像机。

7.如权利要求1所述的乏燃料组件测量装置，其特征在于：所述支撑台架上的两个摄像机之间的距离与待测乏燃料组件的长度一致。

8.如权利要求1所述的乏燃料组件测量装置，其特征在于：还包括用于标定所述第一测量模块和所述第二测量模块的量块。