FR2559090A1

FR2559090A1 - Remote manipulator for nuclear power station steam generators

Info

Publication number: FR2559090A1
Application number: FR8401588A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-02-02
Filing date: 1984-02-02
Publication date: 1985-08-09

Abstract

The remote manipulator comprises a rail 930 applied against the perimeter of the bowl 901 and held on the tube plate 904, upon which rail there circulates a self-propelled bogey 931, a base 920 with a clevis free to rotate about a vertical axis, an arm 940 connected to the bogey and sliding in the clevis, a self-propelled tool-carrying carriage 943 serving the tube plate. A supplementary arm 950 which can be inclined on the clevis, whose inclination is controlled by a winch 953 on the beam-arm, with a carriage serving the bowl and the partition plate 930. It can be used for all types of checking, maintenance and repair intervention in steam generator water boxes.

Description

TELDSANIPUI.ATEUR POUR GENERATEURS DE VAPEUR DE CENTRALES NUCLEAIRES
L'invention concerne un appareillage télécommandé, polyvalent, destine à des interventions de nature multiple (controles, maintenance, réparations, etc..) à l'interîeur des boites à eau des GV (generateurs de vapeur) de centrales nucléaires.TELDSANIPUI.ATEUR FOR STEAM GENERATORS OF NUCLEAR POWER PLANTS
The invention relates to a remote-controlled, multipurpose apparatus, intended for interventions of multiple nature (checks, maintenance, repairs, etc.) inside the water boxes of the steam generators of nuclear power plants.

Cet appareillage est assemblé à l'intérieur de la boite à eau (bol), manuellement et simplement, par un executant opérant dans la boite à eau contamitlée, dans un laps de temps compatible avec sa sécurité.This equipment is assembled inside the water box (bowl), manually and simply, by an operator operating in the contaminated water box, in a period of time compatible with its safety.

Ce manipulateur d'intervention (HI) balaye l'entière surface de la plaque tubulaire. Il peut également balayer la plaque de partition ainsi que la surface sphérique du bol GV. This intervention manipulator (HI) scans the entire surface of the tube plate. It can also sweep the partition plate as well as the spherical surface of the GV bowl.

Il est caractérisé en ce qu'il comporte en totalité ou partie: - une embase rotative, d'axe vertical, qui vient se fixer dans des tubes au voisinage du centre théorique de la plaque tubulaire.It is characterized in that it includes all or part: - a rotary base, of vertical axis, which is fixed in tubes in the vicinity of the theoretical center of the tube plate.

- un chemin de roulement compose d'éléments de rail venant se fixer dans des tubes de périphérie de la plaque tubulaire et qui épousent le périmètre du bol, et d'un boogie motorise circulant sur ce rail, - un bras poutre, centré sur embase, dont une extremite est montee solidaire du boogie, et dont 17autre extraite coulisse dans une pièce solidaire de l'axe de rotation de l'embase. Sur ce bras circula un chariot porte-outils.- a raceway composed of rail elements which are fixed in the periphery tubes of the tubular plate and which follow the perimeter of the bowl, and a motorized boogie circulating on this rail, - a beam arm, centered on base , one end of which is mounted integral with the boogie, and of which the other extracted slides in a part integral with the axis of rotation of the base. On this arm circulated a tool cart.

- un bras amovible, monté sur l'embase, inclinable, dont le site (inclinaison) est commandé à partir du chariot du bras poutre. Ce bras amovible est équipé d'un chariot porte-outil motorisé, destiné aux interventions sur la plaque de partition et la surface sphérique du bol, - éventuellement des dispositifs spécifiques d'intervention en remplacement du bras amovible, - diverses combinaisons d'outils, interchangeables, se montant directement à partir du trou d'homme d'accès au bol sur le chariot du bras poutre et/ou du bras amovible, sans qu'un exécutant ait à y opérer de nouveau.- a removable arm, mounted on the tilting base, whose site (tilt) is controlled from the beam arm carriage. This removable arm is equipped with a motorized tool-carrying trolley, intended for interventions on the partition plate and the spherical surface of the bowl, - possibly specific intervention devices to replace the removable arm, - various combinations of tools, interchangeable, mounted directly from the access hole to the bowl on the trolley of the beam arm and / or of the removable arm, without having to perform an operation again.

Dans ce qui suit, l'invention est exposée plus en détail à l'aide de dessins représentant seulement un mode d'exécution.In the following, the invention is explained in more detail using drawings representing only one embodiment.

Les figures la,b situent les boites à eau des échangeurs (GV) des réacteurs à eau pressurisée.Figures la, b locate the water boxes of the exchangers (GV) of pressurized water reactors.

La boite à eau du CV est une demi sphère formée de deux chambres 901 et 902 séparées par une plaque de partition verticale 903; ces chambres sont surplombées par une plaque tubulaire (PT) 904 d'où partent et aboutissent les tubes de l'échangeur (GV) montés en épingle. Chaque chambre (boi) possède deux ouvertures: le trou d'homme d'accès 905, de diamètre 400mm., et la tubulure 906 du circuit primaire, de diamètre 8O0mm. environ.The CV water box is a half sphere formed by two chambers 901 and 902 separated by a vertical partition plate 903; these chambers are overhung by a tubular plate (PT) 904 from which start and end the exchanger tubes (GV) mounted in a pin. Each chamber (boi) has two openings: the access manhole 905, with a diameter of 400 mm., And the tubing 906 of the primary circuit, with a diameter of 80 mm. about.

Description:
Le manipulateur est décrit ci-dessous d'abord dans sa configuration de base, la plus simple, où les interventions ne portent que sur les tubes de l'échangeur à partir de la plaque tubulaire (PT), puis équipé d'un bras amovible inclinable.Description:
The manipulator is described below first in its basic configuration, the simplest, where the interventions relate only to the tubes of the exchanger from the tubular plate (PT), then equipped with a removable arm reclining.

Il comprend dans l'ordre chronologique de sa mise en place par un opérateur (Fig.2a,b,c): a) une embase 920 constituée d'une semelle 921 supportant des butées de positionnement sur PT et des pions 922 de clampage dans les tubes, d'un chassis 923 contenant un axe vertical 924 traversant libre en rotation sur butée à rouleaux, d'un fer U 925 solidaire de la base de l'axe et équipé de deux glissières à galets, et d'un codeur de positionnement angulaire relié à l'axe 924 par un jeu de pignons à rattrapage de jeux (f ig.2a). It comprises, in chronological order of its installation by an operator (Fig. 2a, b, c): a) a base 920 consisting of a sole 921 supporting positioning stops on PT and pins 922 for clamping in the tubes, of a frame 923 containing a vertical axis 924 crossing freely in rotation on a roller thrust bearing, of a U 925 iron secured to the base of the axis and equipped with two roller slides, and of an encoder angular positioning connected to axis 924 by a set of backlash gears (f ig.2a).

b) un rail 930 installé en périphérie de PT, en appui sur le-bol, constitué de 6 éléments montés bout à bout et tenus chacun par deux pions de clampage dans des tubes, dont la section présente une surface plane de roulement et une saillie verticale de guidage et d'entrainement du boogie. Le boogie est composé d'un cadre 931 terminé en partie supérieure par deux billes porteuses 932 d'appui sur la surface plane du rail et en partie inférieure par une attente 933 de fixation du bras poutre. Il porte un motoréducteur 934 commandant un galet frotteur, antagoniste avec un galet de serrage libre en rotation, et montés de part et d'autre de la saillie verticale du rail (f ig.2b). b) a rail 930 installed on the periphery of PT, resting on the bowl, consisting of 6 elements mounted end to end and each held by two clamping pins in tubes, the section of which has a flat rolling surface and a projection vertical guiding and driving of the boogie. The boogie is composed of a frame 931 terminated in the upper part by two supporting balls 932 bearing on the flat surface of the rail and in the lower part by a wait 933 for fixing the beam arm. It carries a 934 gearmotor controlling a friction roller, antagonistic with a rotationally free clamping roller, and mounted on either side of the vertical projection of the rail (f ig.2b).

c) un bras poutre 940 de section rectangulaire, équipé à l'une de ses extrémités de deux galets à gorge 941 sur chaque flanc qui s'engagent sur les glissières de l'embase 920, et à l'autre d'un plat 942 qui prend place dans l'attente 933 du boogie, où le bras est rendu solidaire par deux goupilles. Des patins à billes permettent au chariot 943 de coulisser le long du bras, entrainé par une chaine 944 commandée par un motoréducteur 945 et un jeu de pignons coniques sur une roue dentée 946. Un codeur sur la roue dentée de renvoie 947 signale la position du chariot sur le bras (fig.2c).c) a beam arm 940 of rectangular section, equipped at one of its ends with two grooved rollers 941 on each side which engage on the slides of the base 920, and at the other with a plate 942 which takes place while waiting 933 for the boogie, where the arm is made integral by two pins. Ball pads allow the carriage 943 to slide along the arm, driven by a chain 944 controlled by a gearmotor 945 and a set of bevel gears on a toothed wheel 946. An encoder on the return toothed wheel 947 signals the position of the carriage on the arm (fig. 2c).

Mise en place (fig.3a, 3b):
Une fois l'opérateur à l'intérieur du bol GV, un aide lui passe successivement les éléments du MI.Installation (fig.3a, 3b):
Once the operator inside the GV bowl, an assistant successively passes him the elements of the MI.

A partir d'un tube repéré précisément à l'avance au voisinage du centre de la plaque tubulaire (PT), l'opérateur lui fait coincider le pion de centrage repère de l'embase 920, tout en plaquant sa semelle contre la plaque de partition et PT. Il n'y a ainsi pas d'erreur de positionnement, et l'embase est clampée par vissage des têtes de pions dans les tubes (Fig.3a).From a tube precisely identified in advance in the vicinity of the center of the tubular plate (PT), the operator makes it coincide with the reference centering pin of the base 920, while pressing its sole against the plate partition and PT. There is thus no positioning error, and the base is clamped by screwing the pawn heads into the tubes (Fig.3a).

Du fait de la disposition des tubes par rapport au périmètre du bol sur la plaque tubulaire, un mauvais positionnement des éléments de rail 930 est impossible s'ils sont assemblés en ordre. L'opérateur doit simplement plaquer chaque élément contre le bol, engager les pions de clampage et les visser (Fig.3a).Due to the arrangement of the tubes relative to the perimeter of the bowl on the tube plate, improper positioning of the rail elements 930 is impossible if they are assembled in order. The operator must simply press each element against the bowl, engage the clamping pins and screw them (Fig.3a).

Le bras poutre 940 est introduit par son extrémité équipée de galets 941 qui viennent se placer sur les glissières en attente sur l'embase 920.The beam arm 940 is introduced by its end equipped with rollers 941 which are placed on the slides pending on the base 920.

L'opérateur redresse alors le bras le long de la plaque de partition, et engage le plat 942 dans l'attente 933 du boogie pour l'y fixer par goupillage (Fig.3b).The operator then straightens the arm along the partition plate, and engages the dish 942 while waiting 933 for the boogie to fix it by pinning (Fig.3b).

Cinématique:
Le principe de cinématique, et donc de conception, de cet appareillage repose sur deux constats: - d'une part, le bras poutre doit pouvoir se présenter parallèlement à la plaque de partition afin d'avoir accès aux premières rangées de tubes le long de celle-ci, et de ce fait, le centre de rotation de l'embase doit être déplacé vers l'intérieur du bol sur son axe de symétrie; - d'autre part, puisque le centre de rotation est décalé par rapport au centre théorique du bol, et que le rail en suit le périmètre, le bras poutre doit posséder une course d'alongement pour corriger ce décentrement. Ce rattrapage est obtenu par le montage des galets de l'extrémité du bras sur les glissières de l'embase.Cinematic:
The principle of kinematics, and therefore of design, of this apparatus rests on two observations: - on the one hand, the beam arm must be able to present itself parallel to the partition plate in order to have access to the first rows of tubes along the latter, and therefore the center of rotation of the base must be moved towards the inside of the bowl on its axis of symmetry; - on the other hand, since the center of rotation is offset from the theoretical center of the bowl, and the rail follows the perimeter, the beam arm must have an elongation stroke to correct this offset. This catching-up is obtained by mounting the rollers of the end of the arm on the slides of the base.

Le manipulateur une fois monté, le bras est amené parallèlement à la plaque de partition sous une ligne de tubes par la venue en butée du boogie en bout d'un des rails d'extrémité, et le chariot en bout de course sur le boogie. Les codeurs sont ensuite initialisés, avec comme points repères les tubes de fixation de l'embase et la position du chariot. Il est alors facile de présenter le chariot en n'importe quel point sous la plaque tubulaire.The manipulator once mounted, the arm is brought parallel to the partition plate under a line of tubes by the abutment of the boogie at the end of one of the end rails, and the carriage at the end of travel on the boogie. The encoders are then initialized, with the reference points being the base mounting tubes and the position of the carriage. It is then easy to present the trolley at any point under the tube plate.

Le chariot porte-outil se présente en premier lieu à l'aplomb du trou d'homme d'accès, par où les outillages embarqués sont amenés verticalement pour y être arrimés sur ses flancs (Fig.4a). Suivant que la zone d'intervention se situe en périphérie ou au centre de PT, ces outils peuvent être montés décentrés en avant ou en arrière du chariot. De ce fait, moins de 5% des tubes restent inaccessibles par la présence ou la proximité immédiate de l'embase et du rail (zone ombrée Fig.3c).The tool-holder trolley is first of all plumb with the access manhole, through which the on-board tools are brought vertically to be stowed on its sides (Fig.4a). Depending on whether the intervention zone is located on the periphery or in the center of PT, these tools can be mounted off-center in front of or behind the carriage. As a result, less than 5% of the tubes remain inaccessible due to the presence or immediate proximity of the base and the rail (shaded area Fig.3c).

Pour des interventions sur la plaque de partition et la surface sphérique du bol, un bras complémentaire inclinable est monté sur MI (Fig.4a,b,c,d).For interventions on the partition plate and the spherical surface of the bowl, an additional tilting arm is mounted on MI (Fig. 4a, b, c, d).

Le bras 950, de section rectangulaire, porte à l'une de ses extrémités une ferrure d'accrochage 951 sur l'axe de l'embase* et à l'autre une attente 952 de raccordement au filin d'un treuil 953 monté sur le chariot du bras poutre 940.The arm 950, of rectangular section, carries at one of its ends a hooking fitting 951 on the axis of the base * and at the other a wait 952 for connection to the rope of a winch 953 mounted on the beam arm carriage 940.

Un chariot 954 monté sur patins à billes coulisse le long du bras, entrainé par un système à chaine et motoréducteur identique à celui du chariot 943. Un vérin 955 monté en bout de bras assure son bridage sur la paroie sphérique du bol lors des phases de travail des outillages embarqués.A carriage 954 mounted on ball bearings slides along the arm, driven by a chain and geared motor system identical to that of carriage 943. A jack 955 mounted at the end of the arm ensures its clamping on the spherical wall of the bowl during the phases of on-board tooling work.

Mise en place (Fig.4a,b,c):
Au préalable, un treuil est fixe sur le chariot du bras poutre suivant la cinématique décrite précédemment, puis le bras est introduit par le trou d'homme, et engagé dans son attente sur embase. Dans cette position, il est alors possible de fixer manuellement de l'extérieur du bol un outil sur son chariot, pour ensuite raccorder le bras au filin du treuil. Toute la cinématique de montage est exécutée sans qu'un opérateur ait à pénétrer dans le bol, il en est de même pour son démontage et pour tout changement d'outil.Installation (Fig. 4a, b, c):
Beforehand, a winch is fixed on the carriage of the beam arm according to the kinematics described above, then the arm is introduced through the manhole, and engaged in its expectation on a base. In this position, it is then possible to manually fix a tool on the carriage from the outside of the bowl, then connect the arm to the winch rope. All the assembly kinematics are carried out without an operator having to enter the bowl, it is the same for its disassembly and for any tool change.

Cinématique: L'azimuth et le site du bras 950 sont donnés respectivement par le mouvement du bras poutre 940 et l'action du treuil 953. La valeur de l'azimuth étant donnée par le codeur sur l'embase, le site est déterminé par un codeur sur le motoréducteur du treuil, avec une initialisation préalable lorsque le bras 950 se trouve en position horizontale, parallèle au bras poutre 940. Une fois correctement positionné, le vérin de bridage 955 prend appui sur le bol, puis le chariot amène l'outil au contact de la surface à traiter (Fig.4d). L'outil travaille donc à poste fixe pour les interventions sur la surface sphérique du bol, et dans un plan passant par l'axe du bras bridé pour la plaque de partition.Kinematics: The azimuth and the site of the arm 950 are given respectively by the movement of the beam arm 940 and the action of the winch 953. The value of the azimuth being given by the coder on the base, the site is determined by an encoder on the winch gearmotor, with initialization when the arm 950 is in a horizontal position, parallel to the beam arm 940. Once correctly positioned, the clamping cylinder 955 rests on the bowl, then the carriage brings the tool in contact with the surface to be treated (Fig.4d). The tool therefore works at a fixed position for interventions on the spherical surface of the bowl, and in a plane passing through the axis of the flanged arm for the partition plate.

Utilisation:
Ce télémanipulateur est principalement destiné à de multiples applications citées ci après à titre non limitatif: - controle et réfection des tubes GV, usinage et décontamination de leurs extrémités, pose et dépose de bouchons d'obturation, - décontamination de la plaque tubulaire, de la plaque de partition et de la surface sphérique du bol (par aspersion haute pression, électropolissage, meulage, etc..), - aide à la manutention et à la pose d'éléments lourds dans le bol, par adaptation de bras spécifiques en remplacement dut bras 950 (écrans protecteurs, tape d'obturation de la tubulure primaire, appareillages de controle et d'usinage des soudures, bride, clading,..).Use:
This remote manipulator is mainly intended for multiple applications cited below without limitation: - checking and repairing of GV tubes, machining and decontamination of their ends, fitting and removing plugs, - decontamination of the tube plate, partition plate and spherical surface of the bowl (by high pressure spraying, electropolishing, grinding, etc.), - assistance with handling and placing heavy elements in the bowl, by adapting specific arms to replace the arm 950 (protective screens, sealing tape for primary tubing, welding control and machining devices, flange, clading, etc.).

Le système de controle des tubes de l'échangeur ne permet de traiter actuellement qu'un seul tube à la fois, et nécessite une mise en chantier de longue durée dans un milieu difficile. Le télémanipulateur doit permettre de pallier cet inconvénient par l'adaptation sous le chariot 943 du bras 940 d'un outil 960 supportant de part et d'autre un plateau rotatif 961 équipé de trois sondes 962 de controle, soit la possibilité de traiter six tubes simultanément (Fig.5). De plus, par indexage de la rotation des plateaux 961 avec celle de l'axe de l'embase, la disposition des sondes reste alignés sur la trame des tubes quelque soit la position du bras, et leur positionnement se limite au repérage sur un seul tube (visée vidéo, photoélectrique, ultrasons,..). Compte tenu de la largeur de cet outillage, la ligne de tubes le long de la plaque de répartition ne peut être traitée. Aussi, il convient de choisir pour ce cas un outillage fixe constitué de têtes de controle 963 alignées (Fig.5). The exchanger tube control system currently allows only one tube to be treated at a time, and requires long-term construction in a difficult environment. The remote manipulator must make it possible to overcome this drawback by adapting under the carriage 943 of the arm 940 a tool 960 supporting on both sides a rotary plate 961 equipped with three control probes 962, that is to say the possibility of treating six tubes. simultaneously (Fig. 5). In addition, by indexing the rotation of the plates 961 with that of the axis of the base, the arrangement of the probes remains aligned on the frame of the tubes whatever the position of the arm, and their positioning is limited to locating on a single tube (video, photoelectric, ultrasound, etc.). Given the width of this tool, the line of tubes along the distribution plate cannot be treated. Also, it is advisable to choose for this case a fixed tool made up of aligned 963 control heads (Fig. 5).

Claims

Patent claims:

1. The invention relates to an intervention remote manipulator for steam generators (steam generators) of nuclear reactors, introduced by successive light elements in the water box, and assembled quickly by a single operator present in the bowl of the steam generator, remote manipulator which allows to work on almost all the tubes of the tube plate, caractdrisé'en that it has: - a base fixed to the tube plate (PT), carrying a yoke in free rotation around a vertical axis coinciding with the network of tubes, - a rail made up of elements fixed on PT and applied against the spherical surface of the bowl on which circulates a self-propelled boogie, - a horizontal beam-arm fixed on the boogie and sliding in the yoke of the base, - a self-propelled tool-carrier carriage sliding on this arm.

2. Remote manipulator according to 1, characterized in that the position of the tool is defined from the azimuth angle of the yoke, and from the relative position of the carriage measured relative to the boogie.

3. Remote manipulator according to claim 1, characterized in that the beam arm positions the carriage vertically from the access manhole to receive specific tools introduced vertically into the bowl, and without an operator having to enter it.

4. Remote manipulator according to 2, characterized in that it receives an additional arm, linked to the clevis of the base, tiltable in a vertical plane, the inclination (or site) of which is adjusted by a winch mounted on the carriage of the beam arm, and itself equipped with a tool carriage; also characterized in that these additional additions are made from outside the GV.

This assembly allows access to all points of the bowl and the partition plate.

5. Remote manipulator according to 4, characterized in that this complementary arm starches by the action of a jack on the spherical surface of the bowl for each intervention sequence

6. Remote manipulator according to 1, characterized in that the beam arm carriage receives one or two multi-head, rotating plates, the rotation of which is indexed to that of the yoke, in order to constantly maintain these heads oriented on the frame of the network of tubes, so as to allow the simultaneous inspection of several tubes.

7. Remote manipulator according to 4, characterized in that the tilting arm can be replaced by specific devices for assisting in the handling and positioning of heavy elements in the bowl, such as protective screens, a shutter tape for the primary tubing, special manipulators, etc.