CN218211223U - 一种用于海泥厚度测量的测量探头以及相应测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于海泥厚度测量的测量探头以及相应测量装置。所述测量探头包括声波传感器、压力传感器、电缆连接盒以及配重块，所述声波传感器和压力传感器等高度设置，所述电缆连接盒设置于声波传感器和压力传感器上方，所述电缆连接盒的上方设置配重块，所述配重块中部中空，用于设置通信和承重电缆，所述配重块的上方通孔铠装电缆承载锁连接到通信和承重电缆。本实用新型针对核电厂泵房无法准确测深的问题提出了一种能够准确控制测量探头入水深度，提供高质量测深的测量探头。本实用新新型在保证系统对水下淤泥连续测量的同时，有效避免了测量探头在水下存在的激荡摆动和测量点位的调整等难点，提高了该装置测量的准确性、连续性和可靠性。

Description

一种用于海泥厚度测量的测量探头以及相应测量装置

技术领域

本实用新型涉及核电厂冷源取水系统技术领域，具体涉及一种用于核电厂泵房海泥厚度测量的测量探头以及相应测量装置。

背景技术

当前，随着海洋环境趋于恶化，近岸海域水体富营养化趋势严重，导致各类异物堵塞频繁发生，给我国多个滨海核电厂冷源系统带来了不利影响，严重时导致机组降功率、甩负荷乃至紧急停堆等事件的发生。重要厂用水系统(SEC系统，为一个开放式循环系统，流动工质为海水) 则作为核岛的最终热阱，也是冷源系统的重要环节之一，负责导出设备冷却水系统所传输的热量，最终将热量输送回海水中，确保核电厂重要厂用水系统的冷却水取水安全，也就是确保核电厂的最终热阱安全，对核电厂核安全具有至关重要的意义。因此，为避免SEC系统暗渠内沉积大量的泥沙堵塞水泵的吸水口，需对核电厂取水口泵房淤泥厚度进行定期测量，以避免引发堵塞风险，对于核电厂取水口泵房淤泥测量方法，主要通过人工采用铅锤或标尺伸入测口进行多次反复测量，需耗费大量人力，从而效率低下。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决传统海泥测量方法存在的效率低下、测量数据不连续、水下暗流激荡影响大等问题，提供一种核电厂泵房淤泥厚度一体化自动测量装置及测量方法。本申请的发明人解决了现有测量方式应用于水下时的暗流激荡问题，提出了能够进行稳定的海泥深度测量的装置和方法。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种用于核电厂泵房海泥厚度测量的测量探头，其特征在于，所述测量探头包括声波传感器、压力传感器、电缆连接盒以及配重块，所述声波传感器和压力传感器等高度设置，所述电缆连接盒设置于声波传感器和压力传感器上方，所述电缆连接盒的上方设置配重块，所述配重块中部中空，用于设置通信和承重电缆，所述配重块的上方通孔铠装电缆承载锁连接到通信和承重电缆。

优选地，所述电缆接线盒为两半式法兰连接，其下方设置固定板，所述声波和压力传感器连接在固定板上。

另一方面，本实用新型提供一种采用所述测量探头的测量装置，其特征在于，其包括移动式操控台架(01)、操控系统、显示系统、升降传动系统、位置调节机构，

移动式操控台架(01)用于安装操控系统、显示系统、升降传动系统、位置调节机构；

所述操控系统用于操控升降传动系统和位置调节机构，进而控制所述水下密封功能件的升降运动的位置移动，

所述升降传动系统包括电缆滑轮、电缆卷扬组件、电鼓卷线器，所述电缆卷扬组件上缠绕的电缆经所述电缆滑轮、所述电鼓卷线器与所述测量探头连接，所述位置调节机构包括探头左右调节轮、探头前后调节轮和滑轮架，所述电缆滑轮安装在所述滑轮架上，能够随探头左右调节轮、探头前后调节轮的调节而运动，所述电缆绕经所述电缆滑轮与所述测量探头连接。

进一步地，所述移动式操控台架(01)包括前定向轮(09)、后万向轮(10)以及电控柜(07)，所述前定向轮和所述后万向轮通过现场安装的限位导轨自动精准定位于测口上方位置。

进一步地，还包括调速器(03)，所述调速器(03)安装于所述移动式操控台架(01)的前面板用于控制升降传动系统的电缆卷扬组件在同一个档位下的驱动卷扬速度变化。

进一步地，还包括库仑计(04)和蓄电池，所述库仑计(04)安装于所述移动式操控台架(01)的前面板，用于测量蓄电池电量，实现对所述蓄电池电量的实时监测。

进一步地，还包括操作手柄(05)，所述操作手柄(05)安装于所述移动式操控台架(01)的前面板，用来控制所述电缆卷扬组件的上升和下降，所述操作手柄按三个档位进行设置，控制所述电缆卷扬组件的低速、中速和高速上升或下降。

进一步地，所述探头位置调节机构(15)通过探头左右调节轮(13) 和探头前后调节轮(14)的手动控制，驱动所述电缆滑轮的前后左右移动，并进一步带动所述测量探头的前后左右移动，最终实现所述量探头对测口平面任意点位的移动调整。

进一步地，所述测量探头(20)通过所述水下密封功能件(19)与承载电缆连接，所述测量探头包括声波传感器和压力传感器，所述声波传感器用于进行所述探头至淤泥距离的测量，所述压力传感器用于进行所述探头入水深度数据的测量。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型的测量探头采用声波传感器和压力传感器并行设置的构造，通过基于压力传感器测得的入水深度进行实时测量深度反馈，直到达到最佳测量深度，可以有效提高信号测量质量。

2、本实用新型能够实现水下海泥厚度的一键测量和测量探头的一键回收，避免了复杂繁琐的操作流程，同时测量时无须考虑测口水位深度。

3、本实用新型采用探头位置调节机构，通过对测量探头的前后左右移动，可实现测口全面任意点位连续测量，提高了海泥测量数据可靠性。

4、本实用新型采用水下密封功能件，实现了多传感器单一电缆的集成复合测量，提高了水下连接的密封性和系统接线的可靠性；另外本实用新型通过测量深度选择以及水下密封功能件的采用，有效避免了水下暗流激荡作用对测量传感器的扰动，提高了装置测量的准确性。

附图说明

图1为本实施例提供的测量探头的结构示意图；

图2是采用图1所示测量探头的测量装置的外部结构示意图；

图3是测量装置的内部结构示意图；

图4为本实用新型的测量探头上方安装的功能密封件的透视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步地说明。

如图1所示，为本实施例中的测量探头结构示意图。在本实施例中，水下密封功能件安装座顶部设计有铠装电缆承载锁(0201)密封装置211，与承载电缆密封连接；底座设计有电缆接线盒(0203)，承载电缆与上述测量探头的声波(0206)及压力(0205)传感器在电缆接线盒内进行信号线及电源线连接，电缆接线盒(0203)为两半式法兰连接，方便维护；声波(0206)及压力(0205)传感器连接在固定板(0204)上，螺栓固定，结构稳定可靠不掉落；根据需要安装所需重量的配重块(0202)，确保测量探头在水底被水流冲击和水流激荡时不产生大角度偏移。

图2所示为采用图1所示探头的测量装置结构组成图。如图，所述海泥厚度一体化自动测量装置可以包括移动式操控台架、指示灯及开关、调速器、库仑计、操作手柄、不锈钢键盘、电控柜、嵌入式显示屏、前定向轮、后万向轮、控制器、蓄电池、探头左右调节轮、探头前后调节轮、探头位置调节机构、电缆滑轮、电缆卷扬组件、电鼓卷线器、水下密封功能件、测量探头。

如图2所示，所述指示灯及开关、调速器、库仑计、操作手柄、不锈钢键盘、嵌入式显示屏均安装于所述移动式操控台架的前面板位置。在本实施例中，前面板安装的显示、操作开关以便操作人员对装置的测量数据的直观观察和操作便捷；所述前定向轮、后万向轮分别安装于所述移动式操控台架前后四个脚，在本实施例中，其中前端采用定向轮方便与测口限位器进行契合，后端采用万向轮方便操作人员对装置灵活转向和定位修正，同时后万向轮带刹车功能，测量位置确定后，通过刹车功能使装置处于测口正上方锁定状态，满足可靠测量需求。

如图2所示，所述控制器与所述电缆卷扬组件连接，用于控制所述水下密封功能件和测量探头上升和下降。在本实施例中，在控制器中预先设定相应的预设值，控制器会根据电缆卷扬组件内码盘反馈的位置信息和测量探头反馈的压力信息以及上述预设值来控制与其连接的测量探头的上升、下降或停止，极大方便了系统对不同测量环境下的适用性；其中，上述预设值包括但不限于每次上升下降速度、初始位置、入水深度、报警阈值等。

如图2所示，所述电缆卷扬组件通过承载电缆与所述电缆滑轮连接。在本实施例中，电缆卷扬组件包括伺服电机、行星减速机、电缆滚筒、电滑环、码盘等组成，其中驱动电机选择低压直流伺服电机，实现高精度的自由控制，同时具低速大转矩的优点；减速机选择L型精密行星减速机，减速比1：30，设计为15～30转/min；上述伺服电机驱动行星减速机，行星减速机作为最终输出动力带动电缆滚筒实现上述承载电缆的收放，同时在上述电缆滚筒中心轴一端位置安装有电滑环，实现电缆接头可靠连接；上述码盘安装于伺服电机转轴位置，上述控制器通过获取码盘的圈脉冲数量、已知的转速比和滚筒半径，从而快速获得测量探头移动的绝对位置信息；电缆滑轮作为所述电缆卷扬组件和所述水下密封功能件通过上述承载电缆贯通连接的支撑点，可实现承载电缆上升下降的疏导和排线。

如图2所示，所述电缆滑轮安装在所述探头位置调节机构上，通过其调节电缆滑轮的位置，进而控制测距仪(测量探头中的声学传感器) 的位置。

在本实施例中，电缆滑轮安装于探头位置调节机构两侧横梁的导轨上，电缆滑轮底部中间位置与探头位置调节机构中间丝杆上的滑动螺栓固定，通过所述探头左右调节手轮的摇动，实现缆滑轮的左右移动，探头位置调节机构两端安装于上述移动式操控台架内部左右两侧的导轨上，通过所述探头前后调节手轮摇动，实现上述电缆滑轮和探头位置调节机构的前后移动；由于电缆滑轮作为上述承载电缆贯通连接的支撑点，电缆滑轮的移动进一步带动所述水下密封功能件、测量探头的位置移动，本实施例中，在测口处调整上述水下密封功能件和测量探头的最大移动范围为450mm×400mm。

如图1所示，所述测量探头与所述控制器通过上述铠装电缆连接。在本实施例中，测量探头主要由声波传感器和压力传感器组成，声波传感器通过回波反射实现测口底部海泥的扫描，所述控制器通过上述铠装电缆获得声波传感器测量信号，经过分析处理得到测量探头至海泥表层的距离数据和扫描图像信息；上述压力传感器采用静态式浸入压力传感器，实现上述测量探头入水深度的实时测量，确保测量探头始终处于水下一定距离。

如图所示，所述电鼓卷线器与所述蓄电池连接。在本实施例中，电鼓卷线器用于蓄电池需要充电时与市电的连接，实现充电线缆快速插拔和收放；所述蓄电池内置充电器实现市电转化为可用的直流电，同时内置逆变器，实现蓄电池的直流电至交流电的转换，满足装置内部分设备对交流电源的需求。同时上述蓄电池与所述库仑计连接，通过库仑计实时监测蓄电池电量，并显示于自带液晶屏幕上，确保每次测量作业电量充足，本次实施例蓄电池容量为72V/40AH，蓄电池一次充满，即可满足装置连续工作不少于6小时。

如图所示，所述指示灯及开关与所述控制器连接。在本实施例中，指示灯及开关包括：启动按钮、启动指示灯、回收按钮、回收指示灯、紧急停止按钮、停机指示灯、故障指示灯；上述启动按钮连接上述控制器I/O，并向控制器发送整机启动指令，控制器通过控制I/O的输出启动装置内其它设备供电电源开关，并点亮上述启动指示灯；上述回收按钮为一键式回收，所述测量探头测量完成后，通过该按钮向所述控制器I/O 发送一键回收指令，并点亮上述启动指示灯，将所述测量探头自动收缩至所述电控箱内；上述紧急停止按钮连接上述控制器I/O，当上述测量探头处于上升下降状态时，通过该按钮向所述控制器I/O发送紧急停止指令，并点亮上述停机指示灯，上述电缆卷扬组件紧急制动，并自动锁止，在出现紧急状态时对所述测量探头实现有效保护；上述故障指示灯，主要对所述控制器读取数据和操作指令异常发出的状态指示。

如图所示，所述操作手柄与所述控制器连接。在本实施例中，操作手柄用来控制上述测量探头的下降，并按低速、中速和高速三个档位划分，上述操作手柄与所述控制器I/O连接，当拨动操作手柄至低速档位，控制器I/O获得下降运行指令，控制器驱动上述伺服电机向下降方向低速旋转，直到上述测量探头达到预设的下降深度，锁止上述电缆卷线组件，并将操作手柄拨回初始位置，完成测量；中、高速档位运行原理同低速档位一样，不再赘述。

如图所示，所述不锈钢键盘和所述嵌入式显示屏与所述控制器连接。在本实施例中，上述显示器作为操作人员与上述控制器的交互窗口，显示器主要显示信息包括上述声波传感器回波图像信息、距离信息、压力传感器距离信息、初始位置设置信息、测量探头入水深度设置信息、海泥厚度信息和报警阈值信息；上述不锈钢键盘可对控制器上述设置信息进行参数的重新设置。

如图4所示，本实用新型还提供了一种优选的水下密封功能件。该水下密封功能件替换图1中配重铅块212的位置(这样电缆接线盒可以选择省略或者保留)。测量探头采用超声波换能器213和静态浸入式压力传感器。从图中可以看出，水下密封功能件上方连接单根铠装电缆，与铠装电缆密封连接进而实现了采用单根线缆的承重和信号传输任务，铠装电缆内部信号线铠装电缆承载锁紧密封装置连接到水下密封功能件的上部；水下密封功能件上部采用倒T型支架实现上述铠装电缆与密封舱连接处的承重。水下功能密封件为筒状结构，同比内部设置隔离板，隔离板中间部分中空允许铠装电缆的信号线从中部向下穿过。筒状结构的中下部的外环部分，通过隔离板承载配重铅粉或铅块。

测深换能器和压力传感器并排安装在密封功能件下底板的下方，测深换能器下方为保护板214，两个传感器的信号线穿过密封功能件下部密封板连接到密封功能件内部，两个传感器的信号线在密封功能件内部分别连接到铠装电缆的不同线路，实现信号的单根线缆传送。水下密封功能件采用硫化橡胶密封室进行二次密封，选用橡胶O型圈实现与密封舱接触部位的密封。

本申请实施例中所述控制器与所述电缆卷线组件连接，用于控制所述水下密封功能件与所述测量探头的自动升降；所述测量探头与所述电缆卷线组件通过承载电缆连接，用于通过所述电缆卷线组件将所述测量探头移动到预设入水深度；所述测量探头与所述控制器通过承载电缆连接，用于所述控制器获得海泥厚度扫描图像和厚度信息，通过所述控制器获得的所述测量探头至海泥表面距离、入水深度信息、测口至海泥底部信息，并做简单运算将自动获得海泥的实际厚度测量值，最终显示于所述嵌入式显示屏上。该过程通过自动进行升降并自动进行测量，节约了人力成本，从而提升了整体效率。

Claims (9)

1.一种用于海泥厚度测量的测量探头，其特征在于，所述测量探头包括声波传感器、压力传感器、电缆连接盒以及配重块，所述声波传感器和压力传感器等高度设置，所述电缆连接盒设置于声波传感器和压力传感器上方，所述电缆连接盒的上方设置配重块，所述配重块中部中空，用于设置通信和承重电缆，所述配重块的上方通过铠装电缆承载锁连接到通信和承重电缆。

2.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，所述电缆连接盒为两半式法兰连接，其下方设置固定板，所述声波和压力传感器连接在固定板上。

3.根据权利要求1所述的测量探头，其特征在于，还包括水下密封功能件，所述测量探头(20)通过所述水下密封功能件(19)与所述通信和承重电缆连接，所述水下密封功能件通过承载电缆与声波传感器、压力传感器的信号、供电线缆连接，并且所述水下密封功能件的接头处被灌胶密封处理，所述配重块设置于水下密封功能件内部。

4.一种采用权利要求3所述测量探头的测量装置，其特征在于，其包括移动式操控台架(01)、操控系统、显示系统、升降传动系统、位置调节机构，

移动式操控台架(01)用于安装操控系统、显示系统、升降传动系统、位置调节机构；

所述操控系统用于操控升降传动系统和位置调节机构，进而控制所述水下密封功能件的升降运动的位置移动，

所述升降传动系统包括电缆滑轮、电缆卷扬组件、电鼓卷线器，所述电缆卷扬组件上缠绕的电缆经所述电缆滑轮、所述电鼓卷线器与所述测量探头连接，所述位置调节机构包括探头左右调节轮、探头前后调节轮和滑轮架，所述电缆滑轮安装在所述滑轮架上，能够随探头左右调节轮、探头前后调节轮的调节而运动，所述电缆绕经所述电缆滑轮与所述测量探头连接。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述移动式操控台架(01)包括前定向轮(09)、后万向轮(10)以及电控柜(07)，所述前定向轮和所述后万向轮通过现场安装的限位导轨自动精准定位于测口上方位置。

6.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，还包括调速器(03)，所述调速器(03)安装于所述移动式操控台架(01)的前面板用于控制升降传动系统的电缆卷扬组件在同一个档位下的驱动卷扬速度变化。

7.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，还包括库仑计(04)和蓄电池，所述库仑计(04)安装于所述移动式操控台架(01)的前面板，用于测量蓄电池电量，实现对所述蓄电池电量的实时监测。

8.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，还包括操作手柄(05)，所述操作手柄(05)安装于所述移动式操控台架(01)的前面板，用来控制所述电缆卷扬组件的上升和下降，所述操作手柄按三个档位进行设置，控制所述电缆卷扬组件的低速、中速和高速上升或下降。

9.根据权利要求8所述的测量装置，其特征在于，还包括探头位置调节机构(15)，所述探头位置调节机构(15)通过探头左右调节轮(13)和探头前后调节轮(14)的手动控制，驱动所述电缆滑轮的前后左右移动，并进一步带动所述测量探头的前后左右移动，最终实现所述测量探头对测口平面任意点位的移动调整。

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