DE2900786C2

DE2900786C2 - Inspektions- und Reparatureinrichtung für einen Wärmetauscher

Info

Publication number: DE2900786C2
Application number: DE2900786A
Authority: DE
Inventors: Gary E. Akron Ohio Abell
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1978-03-07
Filing date: 1979-01-10
Publication date: 1983-03-03
Also published as: GB2016172A; IT7909328A0; MX148386A; US4188167A; IT1165929B; CH636189A5; DE2900786A1; GB2016172B; CA1115513A; FR2419490B1; JPS5634795B2; ES477390A1; JPS54127058A; FR2419490A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Inspektionsund Reparatureinrichtung für einen Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (DE-PS 22 63 143) ist das Zentrieren bzw. Festlegen der Einrichtung relativ zur Rohrplatte mit Hilfe von Zentrierstiften und einem Distanzstück bzw. einem weiteren Distanzstück und zweier Klemmvorrichtungen recht kompliziert, ungenau und zeitaufwendig, was insbesondere bei einem strahlungsbelasleten Wärmetauscher eines Kernreaktors für das Montagepersonal nachteilig ist. Außerdem sind für die Positionierung der Instrumentenführung ein linear verschiebbar gelagerter Support, ein ebenfalls linear verschiebbar auf dem Support gelagerter Schlitten, wobei die Bewegungsrichtungen des Supports und des Schlittens rechtwinklig zueinander verlaufen, und ein drehbar auf dem Schlitten gelagerter Ausleger vorgesehen. Dies ist ein relativ großer apparativer Aufwand für die Positionierung der Instrumentenführung, wobei ohne Umrüstung der Einrichtung nur die Hälfte der kreisförmigen Rohrplatte überstrichen werden kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Inspektions* und Reparatureinrichtung der im Oberbegriff des Anpruchs I genannten Art zu schaffen, die einfacher, genauer und schneller im Wärmetauscher relativ zur Rohrplatte zentrierbar und feststellbar ist und die in einfacherer Weise eine axiale Ausrichtung der Instrumentenführung mit einem über den gesamten Bereich der Rohrplatte auswählbaren Rohr ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Inspektions· und

Reparatureinrichtung für einen Wärmetauscher der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst Durch den in der Nähe des Mittelpunkts der Rohrplatte ortsfest zu dieser festlegbaren Lagerbock, der hierzu vorzugsweise mit einer perforierten Grundplatte ausgerüstet ist, kann die Inspektions- und Reparatureinrichtung erfindungsgemäß einfach, genau und schnell im Wärmetauscher ;o relativ zur Rohrplatte zentriert und festgelegt werden. Durch den drehbaren Balken und den linear auf diesem verschiebbaren Laufwagen kann die Instrumentenführung erfindungsgemäß in einfacher Weise in einem Polarkoordinatensystem axial mit einem beliebigen Rohr über den gesaraten Bereich der Rohrplatte hinweg ausgerichtet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Drehung des Balkens und zur linearen Verschiebung des Laufwagens sind in den Unteransprüchen 3 und 4 angeführt

Im nachfolgenden wird beispielshaft eine Ausfühnsngsform der Inspektions· und Reparatureinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem nuklearen Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger (OTSG), F i g. 2 eine Drcafsicht der Einrichtung, Fig.3 eine Seitenansicht der in Fig.2 gezeigten Einrichtung und

F i g. 4 eine Endansicht der in F i g. 2 und 3 gezeigten Einrichtung längs der Linie 4-4 der F i g. 3 in Richtung der Pfeile

In F i g. 1 ist im vertikalen Querschnitt der obere Teil eines typischen OTSG 1 dargestellt mit einem zylindrischen Mantel 3, einem oberen Halbkugelkopf 4 und einer oberen Rohrplatte 8. Die Rohrplatte 8 dient sowohl zur Isolierung des Inneren der Rohre, allgemein mit 6 beziffert, und zusammen mit beabstandeten Halteplatten und einer unten«) Rohrplatte (nicht gezeigt) zur Halterung der Rohre in einer vorbestimmten festgelegten Konfiguration. Ein typischer OTSG der gezeigten Art kann ungefähr 20,72 m hoch, 3,96 m im Durchmesser sein und mehr als 16 000 Rohre aufweisen. Jedes Rohr hat einen Außendurchmesser von ungefähr 15,87 mm, eine Wandstärke von ungefähr 0,86 mm und eine Länge von ungefähr 18,28 m.

Das Reaktorkühlmittel tritt in den OTSG über einen Stutzen 2 ein, strömt durch die Rohre nach unten und tritt am Boden wieder aus. Die Rohre umgebendes Speisewasser wird in Dampf umgewandelt und bei einem einzigen Durchtritt überhitzt und vom OTSG durch geeignete Öffnungen oder Stutzen (nicht gezeigt) abgegeben.

Es ist wichtig, daß periodisch eine bestimmte Anzahl von Rohren, ausgewählt gemäß einem vorgestimmten Schema, inspiziert wird. Die Inspektion wird normalerweise durchgeführt, indem jedes ausgewählte Rohr von einem Wirbelstrommeßfühler durchquert wird. Zur ω Illustration ist in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab ein besonderes Rohr BA gezeigt, das zur Inspektion ausgewählt ist. Ein lokalisierter Defekt wird dann durch Einführung einer geeigneten Reparaturvorrichtung repariert. Wenn dies unmöglich ist, kann das Rohr ersetzt oder an der oberen und unteren Rohrplatte verstopft werden. Aufgrund der feindseligen Umgebung innerhalb des OTSG ist es erforderlich, daß die Positionierung des Inspektionsmeßfühlers oder der

Reparaturvorrichtung in Ausrichtung mit den ausgewählten Rohren von einem entfernten Punkt aus gesteuert wird, an welchem die Bedienungspersonen mit weniger Röcksicht auf die Zeit, in welcher sie schädlicher Strahlung und dergleichen ausgesetzt sind, stationiert werden können.

Für die Durchführung einer Rohrinspektion ist in dem OTSG über einen Durchlaß 5 eine Betätigungseinrichtung 7 installiert, welche eine Fahrschiene oder einen Balken 16 enthält der von einem Lagerbock 9 getragen und um diesen drehbar ist, der im Mittelpunkt der Rohrplatte 8 angeordnet ist, und von einem Raupenschlepper U, der so angeordnet ist, um den äußeren Umfang der Rohrplatte zu durchfahren. Die Betätigungseinrichtung weist darüber hinaus einen radial bewegbaren Laufwagen 12 auf, der ein mehr oder weniger biegsames Rohranschlußstück 14 trägt, das in einer Instrumentenführung 13 endet, durch welche ein Inspektion«- oder Reparaturinstrument in ein ausgewähltes Rohr eingeführt oder aus diesem herausgezogen werden kann. Die Winkelpositionierung des Balkens 16 um den Lagerbock 9 und die radiale Positionierung des Laufwagens 12, welche erfo' derlich sind, um die Instrumentenführung 13 in axiale Ausrichtung mit dem ausgewählten Rohr zu bringen, werden von einem Steuer- und Regelzentrum 15 ferngesteuert

Der Lagerbock 9 ist mit einer perforierten Grundplatte 22 ausgerüstet, welche eine genaue Anordnung und Stabilisierung der Betätigungseinrichtung am Mittelpunkt der Rohrplatte 8 unterstützt. Der Laufwagen 12 wird mittels Räder 24 unterstützt, die ihn auch längs des Balkens 16 führen und mit V-förmigen Bahnen im Balken in Eingriff stehen, der vom Drehzentrum mittels eines Bügels 25 derart versetzt ist, daß die Instrumentenführung 13 in Ausrichtung mit dem Drehzentrum bleibt, wenn der Laufwagen am Balken entlang läuft. Der Raupenschlepper 11 ist winkelmäßig relativ zum Balken 16 angeordnet, so daß die Mittellinie der Lauffläche rechtwinklig zu einem Radius verläuft, der die Mitte der Fahrschiene oder des Balkens 16 durchquert.

Der Balken 16 kann um den Lagerbock 9 im Uhrzeiger- und Gegenuhrzeigersinn mit Hilfe eines Servomotors 26 gedreht werden, der wirksam über geeignete Zahnräder 28 mit der Lauffläche 20 in Verbindung steht. Der Laufwagen 1? wird linear in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung längs des Balkens 16 mit Hilfe eines Servomotors 18 angetrieben, der ein Ritzel 30 aufweist, daß mit einer Zahnstange 32 am Balken 16 in Eingriff st-?ht Von einem absoluten Kodierer 34, der an der Drehachse des Balkens 16 angeordnet ist, wird ein Rückkopplungssignal der Winkelposition der Instrumentenführung 13 von einer beliebig ausgewählten Achse der Rohrplatte 8 aus erzeugt In einem absoluten Kodierer 36, der auf dem Laufwagen 12 gelagert ist und wirksam mit der Zahnstange 32 über ein geeignetes Getriebe (nicht gezeigt) verbunden ist, wird ein Rückkopplungssignal des radialen Abstandes der Instrumentenführung 13 von der Drehachse aus erzeugt

Wie in F i g. 1 gezeigt ist, werden die Rückkopplungssignale entsprechend der tatsächlichen winkligen und radialen Position der Instrumentenführung 13, wie sie von den Kodierern 34 und 36 geliefert werden, zum Steuerzentrum 15 übertragen und auf Ausgabevorrichtungen wie z. B. Leüchtanzeigedioden 38 und 40 angezeigt. Mit Hilfe manuell betätigbarer Einstellknöpfe 43 und 42 werden Sollwertsignale entsprechend den Winkel- und Radialkoordinaten des ausgewählten Rohres erzeugt und jeweils auf Ausgabevorrichtungen 45 und 44 angezeigt.

Im Steuerzentrum wird ein Ausgangssignal entsprechend der Differenz zwischen dem Winkelrückkopplungssignal und dem WinkelsoUwertsignal, wie es durch die Einstellknöpfe 43 geliefert wird, erzeugt, welches direkt oder indirekt den Servomotor 26 betätigt, bis das Rückkopplungssignal gleich dem Sollwertsignal ist In ähnlicher Weise wird im Steuerzentrum ein Ausgangssignal entsprechend der Differenz zwischen dem radialen Rückkopplungssignal und dem radialen Sollwertsignal, wie es von den Einstellknöpfen 42 geliefert wird, erzeugt, welches direkt oder indirekt den Servomotor 18 betätigt, bis das Rückkopplungssignal gleich dem Sollwertsignal ist Wenn die Rückkopplungsund Sollwertsignale gleich sind oder >ji einer vorbestimmten Beziehung zueinander stehen, ist die Instrumentenführung 13 axial mit einem Rohr 6 ausgerichtet das die Koordinaten entsprechend den Sollwertsignalen aufweist die auf den Ausgabevorrichtungen 45 und 44 angezeigt sind.

Die für die Erzeugung der Ausgangssignale aus den Sollwert- und Rückkopplungssignalen erforderlichen Schaltungskreise sind per se bekannt und sind daher nicht im einzelnen illustriert und beschrieben worden. Es ist darüber hinaus für den Durchschnittsfachmann klar, daß die Sollwert- und Rückkopplungssignale Schaltungskomponenten oder einem programmierten Mikrocomputer für die erforderliche Betätigung eingegeben werden können, um Ausgangssignale mit gewünschten Eigenschaften wie z. B. proportional-integralen, proportional-differenzierenden Eigenschaften oder dergleichen zu erzeugen, so daß die Betätigungseinrichtung die Instrumentenführung 13 genau von einem Koordinatensatz zu einem anderen mit maximaler Geschwindigkeit ohne Übersteuerung oder Nachlauf bewegt. Darüber hinaus ist es für den Durchschnittfachmann klar, daß die Schaltung Komponenten aufweisen kann oder ein im Steuerzentrum eingebauter Computer programmiert sein kann, so daß die Betätigungseinrichtung den kürzesten Weg bei der Bewegung der Instrumentenführung 13 von einem Koordinatensatz zum anderen durchläuft.

Die Polarkoordinaten eines jeden Rohres in dem OTSG können empirisch bestimmt werden, indem die Instrumentenführung 13 in Ausrichtung mit jedem Rohr gebracht wird und der Radius R und der Winkel Θ, wie sie auf den Ausgabevorrichtungen 40 und 38 angezeigt sind, notiert werden. Da die Löcher in der Rohrplatte eines Kerndampferzeugers zur Aufnahme der Rohre mit extremer Genauigkeit angeordnet sind, können die Abmessungen, welche bei der Lokalisierung der axialen Mittsllii.ien der Löcher verwendet werden, zur Bestimmung der Sollwerte eines jeden Rohres verv/endet werden. Wie gezeigt, können die so festgelegten Sollwerte, falls erforderlich, mit Hilfe eines geschlossenen Schaltungsfernsehens bestätigt werden, das eine Kamera 52, die auf die Rohrplatte 8 nahe der Instrumentenführung 13 fokussiert ist und eine Empfangseinheit Sl, die im Steuerzentrum 15 angeordnet ist, aufweist. Wenn eine Diskrepanz aufgedeckt wird, kann der Betrieb der Servomotoren 26 und 18 vom automatischen Betrieb auf Fernhandbetrieb mit Hilfe eines Umschalters 41 umgeschaltet werden, und die Servomotoren können mit Hilfe von Druckknöpfen 46—49 betätigt werden, um die Instrumentenführung 13

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in Ausrichtung mit dem ausgewählten Rohr zu bringen. Die Sollwerte des ausgewählten Rohres können dann korrigiert werden, um mit denjenigen übereinzustimmen, die auf den Ausgabevorrichtungen 38 und 40 angezeigt sind. Bei einem Versagen der Steuerschaltung oder wenn es aus irgend einem Grund wünschenswert oder erforderlich erscheint, kann die Instrumentenführung 13 an den Koordinaten eines ausgewählten Rohres positioniert werden mit Hilfe der Druckknöpfe 46—47 und 48—49, wobei der Umschalter 41 auf Handbetrieb eingestellt ist und des Betriebs der Ausgabevorrichtung 38,40 oder der Fernsehempfangseinheit 51.

Beim Beginn einer Abtastung oder wenn anschließend während einer Abtastung eine Diskrepanz zwischen den auf den Ausgabevorrichtungen 40 und 38 angezeigten Koordinaten und den von den Sollwertvorrichtungen 42 und 43 angezeigten Koordinaten entdeckt wird, können die ersteren in Übereinstimmung mit den letzteren mit Hilfe des Rückstellychalters 54 gebracht werden, welcher Vorspannungs- oder Regelabweichungssignale in die Steuerschaltung einfahrt die zu den ROckkopplungssignalen addiert oder von diesen subtrahiert werden, um die Diskrepanz zu eliminieren.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Inspektions- und Reparatureinrichtung für einen Wärmetauscher mit einer flachen kreisförmigen Rohrplatte, in welcher eine Vielzahl von Rohren gehalten ist, mit einer linear verschiebbar und drehbar gelagerten ferngesteuerten Instrumentenführun^ zu deren axialer Ausrichtung mit einem ausgewählten Rohr, gekennzeichnet durch einen in der Nähe des Mittelpunkts der Rohrplatte (8) ortsfest zu dieser festlegbaren Lagerbock (9), einen Balken (16), der um diesen in einer parallel zur Rohrplatte verlaufenden Ebene drehbar ist, und einen Laufwagen (12), der auf dem Balken linear verschiebbar ist und die Instrumentenfühmng (13) trägt

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbock (9) mit einer perforierten Grundplatte (22) ausgerüstet ist

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Ende des Balkens (16) ein Raupenschlepper (11) vorgesehen ist, der rechtwinklig zum Balken angeordnet und durch einen ersten ferngesteuerten Servomotor (26) antreibbar ist

4. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Laufwagen (12) ein zweiter femgesteuerter Servomotor (18) gelagert ist und daß der Balken (16) eine Zahnstange (32) aufweist, die mit einem durch den zweiten ferngesteuerten Servomotor antreibbaren RitzeZ i30) in Eingriff steht