CN210505206U - 放射性废物桶多桶机械吊装设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种放射性废物桶多桶机械吊装设备，属于放射性固体废物处理技术领域，包括机械部分和控制部分，机械部分与控制部分通信连接。机械部分包括设备机架、旋转系统、平衡系统和机械吊具。设备机架包括固定座、平衡箱梁、连接法兰、吊具连接轴；旋转系统包括回转驱动、减速电机和编码器；平衡系统包括平衡块、减速机、电机、传感器、减速支架、支撑轨、链轮和行程开关；机械吊具包括吊耳、连接法兰、顶部连接块、伸缩电机、传感器、电动推杆、上板、固定块、楔形板和抓钩；机械吊具通过销轴连接在平衡箱梁下部。本实用新型可以提高放射性废物桶吊装效率、吊装自动化水平和码放容积率。

Description

放射性废物桶多桶机械吊装设备

技术领域

本实用新型属于放射性固体废物处理和处置技术领域，涉及一种放射性废物桶多桶机械吊装设备。

背景技术

在我国放射性废物处理与处置行业中，钢桶是放射性废物常用的包装和处置容器。目前，放射性废物钢桶在进行起吊、定位与码放作业时，通常采用单桶吊装设备进行操作。单桶机械式吊具设备采用机械爪，抓、放爪过程无电动控制，当吊具下降到与钢桶顶盖接触时，吊具自身重力触发机械抓钩张开与收缩，抓钩收缩抓牢钢桶边缘，随后往上提起可自动抓取废物桶，码放时吊具下落到一定位置自动释放机械爪；起吊作业中，操作流程为吊车(载吊具)移动到放射性废物桶运输车或暂存区上方，通过人工视觉定位或视频识别定位下落吊具，吊具自身重力触发机械抓钩张开与收缩，抓取废物桶，起吊后吊车移动到指定位置，再次通过人工或者自动定位下落吊具，吊具自身重力再次触发机械抓钩张开，放开废物桶，完成定位码放。

目前放射性废物桶的吊具都是单桶吊具，均为非标设备，与我国的放射性废物处理与处置的需求相比，吊运效率较低，导致人员工作强度较大；大多数单桶吊具无法实现自动抓取与码放，操作人员辐照风险较高；且在定位码放时废物桶和处置单元壁之间的间隙和桶间距较大，处置容积率较低。放射性废物处理与处置过程，迫切需要提高放射性废物桶吊装效率、吊装自动化水平和码放容积率。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种放射性废物桶多桶机械吊装设备，解决现有技术存在的前述缺陷。具体而言：结合处置场接口条件、运行工况、运行模式和吊运设备型式，改进放射性废物桶吊装设备，实现多桶同时吊运和码放的处置工艺，提高吊运堆码效率，降低吊车操作频次和人员劳动强度，减少人员受辐照风险，适当提高单层处置容积利用率，同时为现有放射性废物处理暂存设施改造、新建放射性废物处理暂存设施、新建处置场及现有处置场改、扩建工程提供设计参考和工程借鉴。本实用新型的目的通过以下技术方案实现。

放射性废物桶多桶机械吊装设备，包括机械部分和控制部分，机械部分与控制部分通信连接，控制部分向机械部分发送控制信号，实现对机械部分的控制。机械部分包括设备机架、旋转系统、平衡系统和机械吊具。设备机架包括固定座、平衡箱梁、连接法兰、吊具连接轴，吊耳与固定座相固定连接，固定座与平衡箱梁通过法兰分别固定在旋转系统上下表面，吊具连接轴固定在平衡箱梁下方，平衡箱梁的设计可搭载多个机械吊具体，使得本实用新型吊装设备可以一次吊装多个放射性废物桶，大大提高了吊装效率。旋转系统包括回转驱动、减速电机和编码器，旋转系统在设备工作时主要用于水平方向的角度调整，该设计使得本实用新型的吊装设备通过调整放射性废物桶在水平方向上的位置，提升抓取和码放废物桶时的工作效率，提高单层处置容积利用率。平衡系统包括平衡块、减速机、电机、传感器、驱动轴、减速支架、支撑轨、链轮和行程开关，平衡块、传感器、驱动轴、减速支架、支撑轨和链轮安装在平衡箱梁内部，减速机和电机设置在平衡箱梁外部，平衡块安装在支撑轨上，与链轮、减速机和驱动轴相连接，平衡系统在设备工作时主要用于当平衡箱梁两侧携带物体重量不均时，通过平衡块的移动使平衡箱梁受力平衡，平衡系统的设计，使得本实用新型吊装设备在一次吊装多个废物桶和所吊装废物桶重量不等时，均可保证设备的平衡、安全。机械吊具包括吊耳、连接法兰、顶部连接块、伸缩电机、传感器、电动推杆、上板、固定块、楔形板和抓钩，吊耳与顶部连接块分别固定在连接法兰上下表面，顶部连接块与楔形板分别固定在上板的上下表面，伸缩电机固定在顶部连接块内部，与电动推杆相连，电动推杆末端连接固定块，吊具抓钩末端与固定块推杆螺栓连接，中部与楔形板推杆螺栓连接，机械吊具在设备工作时主要用于废物桶的定位及抓取。

进一步地，本实用新型吊装设备与吊车伸缩套筒之间采用硬连接方式，连接处采用销轴作为承重连接件。吊装装置自身的重心设计为设备中心位置，即吊具连接的销轴位置。但为了防止吊装设备在加工生产时的误差影响，安装时吊装装置的重心偏移，装置倾斜，通过平衡系统中平衡块的调节使设备保持平衡，同时设备控制系统记录此时的平衡状态，并以此状态为吊装设备的初始状态，以保证吊装装置在正常使用过程中始终保持平衡状态。

进一步地，平衡箱梁整体结构为一字箱型结构，平衡箱梁包括筋板、连接板、强筋板、底板、侧板、盖板、堵板、连接法兰、加固板和螺栓组件。

进一步地，平衡箱梁上加装有机械限位装置，避免滑块因意外超行程滑脱。

进一步地，机械部分和控制部分的通信连接具有远程连接和近程无线连接两种方式。控制部分主要控制机械部分对放射性废物桶的吊装定位与定位码放，通过远程连接方式实现远距离操控，可以减少人员受辐照风险；通过近程无线连接方式，可以在某些情况下采用无线遥控器进行相对近距离人工操作，提高操控准确性。两种操作方式独立实施，可相互转换。

进一步地，控制部分包括上位操作系统、吊具核心控制系统、吊具视觉监控系统、吊具防碰撞系统和吊具自平衡系统。吊具核心控制系统采用高性能运算控制器，完成信号采集、信号监控、设备逻辑控制、核心运算、动态流程监控和报警功能。

进一步地，控制部分包括图像获取装置、图像识别装置和坐标计算装置。废物桶吊装定位采用视觉监控定位方式，在处置场内建立坐标系，由处置场内多组摄像装置对废物桶位置进行拍照，分析出具体坐标，吊车与吊具进行位置移动与适当调整以捕获废物桶，同时吊具配备重量传感系统，系统识别机械抓钩抓取状态，满足起吊条件后开始提升动作。

进一步地，控制部分还包括坐标记忆装置。定位码放方式与吊装定位方式基本一致，增加使用了坐标记忆功能，根据吊装源项参数与吊具操作记录，实现吊具不可能在同一位置下落两次，通过摄像头拍照与坐标计算，保证吊具、吊车数控系统自动化识别待码放区域及是否有障碍物。

本实用新型吊装设备的具体工作过程如下。放射性废物桶多桶机械吊装设备在工作时，首先将设备与伸缩套筒连接，然后提升伸缩杆，到达一定高度后，调整设备的旋转机构，将设备调整到与废物桶运输车平行姿态。开始吊装时，将设备移动到废物桶运输车上方，通过调整旋转机构和行车监控系统寻找车辆吊装中心，当行车到达中心点后，下放伸缩杆。通过激光测距和视觉监控系统，监测吊具体与废物桶的距离，当接近目标物后，调节吊具抓钩松开到位，同时通过操作行车前后引动，吊具旋转移动，进行准确定位，继续下放吊具。下放过程中通过摄像头观察对中情况，当观察到所有吊具体都给出对中信号时，行车停止下降，操作吊具体自动扣合抓牢，并通过传感器检测各吊具体有无抓空和是否操作正常。当系统给出抓取正常的信号时，提升伸缩套筒，并检测各吊具体的称重，根据水平位移传感器进行自平衡自动调节，当平衡调节完成后，废物桶上升到一定高度，然后进行吊车行走操作，将废物桶运输至储置场所的设定坐标。下放伸缩杆，直至废物桶与地面接近或者与其他废物桶表面接近，通过视觉监控系统和激光测距监测对废物桶进行码放，并确定是否需要调整废物桶位置，以保证废物桶整齐码放。废物桶对齐后继续下放，通过重力传感器判断废物桶码放稳定，伸缩杆自动停止下放。操作吊具体抓钩松开，提升伸缩杆，完成对废物桶的起吊。

本实用新型的吊装设备可同时起吊多个废物钢桶，吊具本身具有旋转功能，吊具本身的投影面积小于废物桶在水平面的投影面积，且吊具吊运废物桶之间的间隙较小，可提高处置场处置容积率；同时吊具控制主要采用数控技术，通过处置场单元内摄像头和多项传感设备对废物桶运输车或暂存区进行精确定位，而后相关专用程序远程控制吊车与吊具进行移动与旋转以适应待处废物桶位置(亦可使用无线遥控器进行近距离操作)，最终精确定位到指定区域码放。

本实用新型的吊装设备可实现精确定位，满足处置场放射性废物桶定位码放精度要求；吊具本身可旋转，不仅可以适应废物桶码放区域位置的不同，而且还能使废物桶间距尽可能紧凑，处置容积率提高；新型吊具较单桶吊具吊运效率有所提高；数控系统可实现人工远距离、自动化操作。

附图说明

图1为本实用新型的放射性废物桶多桶机械吊装设备整体结构示意图。

图2为吊具连接结构示意图。

图3为旋转系统结构示意图。

图4为平衡箱梁结构示意图。

图5a为平衡系统结构示意图。

图5b为平衡系统另一结构示意图。

图6a为机械吊具结构示意图。

图6b为机械吊具另一结构示意图。

图7a为机械吊具楔形板结构示意图。

图7b为机械吊具楔形板结构另一示意图。

图8为机械吊具抓钩结构示意图。

图9a为机械吊具顶部连接块结构示意图。

图9b为机械吊具顶部连接块另一结构示意图。

附图标记：1-设备机架，2-旋转系统，3-平衡系统，4-机械吊具，5-吊耳，6-固定座，7-回旋驱动，8-编码器，9-减速电机，10-平衡箱梁，11-吊具连接销轴，12-连接座，13-减速机/电机，14-驱动轴，15-支撑轨，16-平衡块，17-链轮，18-伸缩电机/电动推杆，19-顶部连接块，20-抓钩，21-楔形板，22-固定块，23-上板，24-侧板，25-伸缩电机固定块，26-上部和下部法兰。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步说明。

放射性废物桶多桶机械吊装设备，包括机械部分和控制部分，机械部分与控制部分通信连接，控制部分向机械部分发送控制信号，实现对机械部分的控制。

如图1所示，机械部分包括设备机架1、旋转系统2、平衡系统3、机械吊具4。设备机架包括吊耳、固定座、平衡箱梁、连接法兰、吊具连接轴，吊耳与固定座相固定连接，固定座与平衡箱梁通过法兰分别固定在旋转系统上下表面。吊耳用于吊装设备与吊车伸缩套筒之间的连接，且为销轴连接方式；吊具连接轴固定在平衡箱梁下方，用于与机械吊具4相连接。平衡箱梁为多个废物桶吊装的承重梁。

如图2所示，吊具连接结构包括吊耳5和固定座6。吊具连接结构与吊车伸缩套筒之间采用硬连接方式，连接处采用销轴作为承重连接件。吊装装置自身的重心设计为设备中心位置，即吊具连接结构的连接销轴位置。吊装设备提供法兰部件与固定座6相连接。

如图3所示，旋转系统包括回转驱动7、减速电机9和编码器8，回转驱动由回转轴承、涡轮蜗杆出轮机构、涡轮蜗杆减速机、电动机组成，回旋驱动实现吊具整体角度微调，且具有旋转自锁功能。旋转机构在设备工作时主要用于水平方向的角度调整，将吊具方向与待抓取废物桶或待码放区域保持一致，便于精准抓取和码放。

平衡箱梁的设计使得本实用新型的吊装设备可以一次吊装多个放射性废物桶，大大提高了吊装效率。如图4所示，平衡箱梁包吊具连接销轴11和连接座12，平衡箱梁整体结构呈一字箱型结构，机械吊具体通过销轴固定连接至平衡箱梁上，平衡箱梁为多个废物桶吊装的承重梁。

如图5a和5b所示，平衡系统包括平衡箱梁10、减速机和电机13、驱动轴14、支撑轨15、平衡块16和链轮17，其中驱动轴、支撑轨、平衡块、链轮及其他部件安装在平衡箱梁10的内部，减速机和电机、链轮安装在平衡箱梁的外部，平衡块安装在支撑轨上，与链轮、减速机、电机和驱动轴相连接，平衡系统在设备工作时主要用于当平衡箱梁两侧携带物体重量不均时，通过水平检测仪反馈的信号，通过减速机和电机驱动平衡块的移动使平衡箱梁两侧受力平衡，以保证设备的平衡、安全。平衡系统的设计，可以满足平衡箱梁两侧质量差在50Kg的范围内，保正平衡箱梁的平衡和吊具的正常运行。

如图6a、6b、7a、7b、8、9a和9b所示，机械吊具包括伸缩电机/电动推杆18，顶部连接块19，抓钩20，楔形板21，固定块22和上板23，机械吊具与平衡箱梁相连接，连接方式采用销轴连接，机械吊具在设备工作是主要用于废物桶的定位、抓取和码放。楔形板21和抓钩21为整体结构，并在机械吊具上配置重量传感器、位移传感器、对位传感器和摄像头，以保证吊具准确、安全地抓取废物桶。根据吊装源项特性，机械吊具抓钩设计为三爪式，相对角度为135°、135°和90°，以保证在废物桶在较紧密码放时，也能顺利的抓取废物桶，吊装废物桶最小边缘间距为30mm。机械抓钩通过推杆螺栓安装在两个楔形板之间，以保证抓钩的稳定耐久性，并在抓取废物桶时起到辅助定位的作用。

控制部分与机械部分进行整合兼容，处置场进行废物桶吊装作业时，通过处置单元墙壁上配备控制中间器，实现远距离无线操作，控制部分主要控制吊装定位与定位码放，同时亦可采用无线遥控器进行相对近距离人工操作，两种操作方式独立实施，可相互转换。

废物桶吊装定位采用视觉监控定位方式，在处置场内建立坐标系，由处置场内多组摄像装置对废物桶位置进行拍照，分析出具体坐标，吊车与吊具进行位置移动与适当调整以捕获废物桶，同时吊具配备重量传感系统，系统识别机械抓钩抓取状态，满足起吊条件后开始提升动作。

定位码放方式与吊装定位方式基本一致，增加使用了坐标记忆功能，根据吊装源项参数与吊具操作记录，实现吊具不可能在同一位置下落两次，通过摄像头拍照与坐标计算，保证吊具、吊车数控系统自动化识别待码放区域及是否有障碍物。

本实用新型吊装设备的具体工作过程如下。放射性废物桶多桶机械吊装设备在工作时，首先将设备与伸缩套筒连接，然后提升伸缩杆，到达一定高度后，调整设备的旋转机构及平移传动机构，将设备调整到与废物桶运输车平行姿态。开始吊装时，将设备移动到废物桶运输车上方，通过调整旋转机构、平移传动结构和行车监控系统寻找车辆吊装中心，当行车到达中心点后，下放伸缩杆。通过激光测距和视觉监控系统，监测吊具体与废物桶的距离，当接近目标物后，调节吊具抓钩松开到位，同时通过操作行车前后引动，吊具旋转移动，进行准确定位，继续下放吊具。下放过程中通过摄像头观察对中情况，当观察到所有吊具体都给出对中信号时，行车停止下降，操作吊具体自动扣合抓牢，并通过传感器检测各吊具体有无抓空和是否操作正常。当系统给出抓取正常的信号时，提升伸缩套筒，并检测各吊具体的称重，根据水平位移传感器进行自平衡自动调节，当平衡调节完成后，废物桶上升到一定高度，然后进行吊车行走操作，将废物桶运输至储置场所的设定坐标。下放伸缩杆，直至废物桶与地面接近或者与其他废物桶表面接近，通过视觉监控系统和激光测距监测对废物桶进行码放，并确定是否需要调整废物桶位置，以保证废物桶整齐码放。废物桶对齐后继续下放，通过重力传感器判断废物桶码放稳定，伸缩杆自动停止下放。操作吊具体抓钩松开，提升伸缩杆，完成对废物桶的起吊。

Claims (8)

1.放射性废物桶多桶机械吊装设备，包括机械部分和控制部分，机械部分与控制部分通信连接，机械部分包括设备机架、旋转系统和机械吊具，其特征在于，机械部分还包括平衡系统；设备机架包括固定座、平衡箱梁、连接法兰、吊具连接轴；旋转系统包括回转驱动、减速电机和编码器；平衡系统包括平衡块、减速机、电机、传感器、驱动轴、减速支架、支撑轨、链轮和行程开关；机械吊具包括吊耳、连接法兰、顶部连接块、伸缩电机、传感器、电动推杆、上板、固定块、楔形板和抓钩；机械吊具通过销轴连接在平衡箱梁下部。

2.根据权利要求1所述的放射性废物桶多桶机械吊装设备，其特征在于，平衡箱梁整体结构为一字形箱型结构，与旋转系统通过法兰连接固定，平衡箱梁包括筋板、强筋板、底板、侧板、盖板、堵板、连接板、加固板和螺栓组件。

3.根据权利要求2所述的放射性废物桶多桶机械吊装设备，其特征在于，平衡箱梁内部装有机械限位装置。

4.根据权利要求1所述的放射性废物桶多桶机械吊装设备，其特征在于，机械部分和控制部分的通信连接具有远程连接和近程无线连接两种方式。

5.根据权利要求1所述的放射性废物桶多桶机械吊装设备，其特征在于，控制部分包括上位操作系统、吊具核心控制系统、吊具视觉监控系统、吊具防碰撞系统和吊具自平衡系统。

6.根据权利要求1所述的放射性废物桶多桶机械吊装设备，其特征在于，控制部分包括图像获取装置、图像识别装置和坐标计算装置。

7.根据权利要求6所述的放射性废物桶多桶机械吊装设备，其特征在于，控制部分还包括坐标记忆装置。

8.根据权利要求1所述的放射性废物桶多桶机械吊装设备，其特征在于，所述吊装设备与吊车伸缩套筒之间采用硬连接方式，连接处采用销轴作为承重连接件。

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