技术领域
[0001] 本
发明属于
蒸汽发生器
传热管及类似换热设备的
无损检测与维修技术领域，具体涉及一种高温气冷堆传热管检查装置。
背景技术
[0002] 高温气冷堆是新一代核电堆型，与已运行堆型相比，高温气冷堆
蒸汽发生器换热管的结构形式存在较大差异，运行环境迥然不同，传统的换热管检查方式已不能满足检查的要求。高温气冷堆蒸汽发生器换热管的结构为螺旋盘管，且弯曲半径小，主给
水入口有节流组件，其与换热管管口的连接和固定形式，会影响检查装置与蒸汽发生器水室
管板的密封。高温气冷堆蒸汽发生器环境空间尺寸远远小于压水堆核电站的水室，对传热管检查设备的尺寸限制比较大。目前国内外核电厂还没有对高温气冷堆蒸汽发生器的螺旋盘管式换热管进行在役检查的先例，国外的一些研究机构虽然开展了螺旋盘管式换热管无损检验的研究，但是还未用于工程实践。
发明内容
[0003] 为了解决高温气冷堆蒸汽发生器传热管实施无损检测难度大的问题，发明一种可应用于高温气冷堆蒸汽发生器换热管的氦质谱检查装置，该检查装置能够
覆盖蒸汽发生器所有管板孔，实现传热管的自动化检测。从而填补此项技术上的空白，同时，也可将该检查装置的核心技术推广到压水堆蒸汽发生器传热管检验设备中进行应用。
[0004] 本发明是这样实现的：
[0005] 一种高温气冷堆传热管检查装置，采用模
块化设计，包括吸枪装置、
导轨组件、回转机构和支腿机构；吸枪装置和导轨组件之间采用快换结构进行连接，吸枪组件快换结构，通过拨动快换结构的旋转卡盘可实现吸枪装置与导轨组件的快速
锁紧，实现两者之间的快速连接，支腿安装机构采用可折叠的形式，便于工作人员搬运。
[0006] 如上所述的导轨组件包括导轨、驱动
电机及减速器、原点
传感器、超程传感器和加长滑块；导轨组件用于实现吸枪组件在蒸汽发生器内水室半径方向的
位置改变，导轨组件除具有良好的重复
定位精度，能够进入蒸汽发生器给水管嘴内，且导轨组件的伸缩行程能够覆盖到蒸汽发生器的所有管板孔；导轨的
驱动电机驱动导轨上的加长滑块运动，从而实现在
蒸发器水室半径方向的直线运动；通过导轨上的加长滑块的作用，导轨组件可带动吸枪装置运动，运动范围可全面覆盖所有位置的管板孔。
[0007] 如上所述的导轨组件还可通过原点传感器实现零点校正，从而实现对定位精度的控制，并利用超程传感器的限位，使得检查装置以任何轨迹运动都不会对蒸汽发生器水室产生碰撞。
[0008] 如上所述的回转机构主要由导轨连接件、
旋转机构壳体、谐波减速器、安装底座、旋转电机、底座壳体、微动
开关固定座、微动开关、活动挡块、固定挡块等组成；用于为检查装置实现圆周运动，控制检查装置的旋转
角度，谐波减速器搭载高刚性
轴承，
法兰盘输出，能直接与导轨组件进行连接；回转机构机械限位由一个可在一定角度内摆动的活动挡块实现，通过微动开关实现回转机构的传感器限位；安装底座分别与谐波减速器和旋转电机连接；并且在安装底座上留有法兰安装定位面，用于与支腿机构连接；微动开关固定座安装在导轨连接件上，微动开关和活动挡块安装在微动开关固定座上，且跟随电机转动，固定挡块安装在旋转机构壳体保持不动，旋转机构机械限位由可在一定角度内摆动的活动挡块实现。
[0009] 定义活动挡块常态下旋转角度为0°，当回转机构转动，活动挡块旋转360°之后会继续旋转到大于360°的一个角度，从而触发微动开关给出限位
信号，电机停止转动；这个α角度大小为活动挡块摆动角度范围的一半大小；翻转时，活动挡块转动到0°以下的α角度后触发微动开关，从而电机停止转动。
[0010] 如上所述的支腿机构包括支腿、快速卡扣、定位
螺栓、紧固套筒、固定半卡扣、活动半卡扣、蝶形
螺母、
弹簧柱塞等部分组成；支腿机构与安装底座间采用
铰链销的形式，可实现支腿的折叠，并通过带“L”型槽的支腿紧固套筒实现支腿的固定，弹簧柱塞可实现紧固套筒的轴向定位和锁紧，其前端快速卡扣用于将支腿机构快速锁紧在安装在
蒸发器水室法兰端面定位螺栓上，实现整个检查装置的固定。
[0011] 如上所述的支腿机构的快速卡扣由固定半卡扣和活动半卡扣组成，两者通过铰链销连接，固定半卡扣上安装有防脱落蝶形螺母。
[0012] 如上所述的支腿相互之间呈120°夹角分布，结构紧凑轻便，可保证检查装置的旋转中心与蒸发器水室的中
心轴线重合。
[0013] 本发明的有益效果是：
[0014] 1.一种高温气冷堆传热管检查装置，检查装置采用模块化设计，主要包括吸枪装置、导轨组件和回转机构，支腿机构等部分组成。根据管板和水室在几何特征上的轴对称特征，检查装置运动方式运用了圆柱坐标形式，克服了水室口小腔大的空间结构的限制。利用回转机构实现圆周运动、利用导轨组件实现半径方向的直线滑动，两个动作的组合能够驱动吸枪装置覆盖全部管板孔；
[0015] 2.吸枪装置整体安装在导轨的加长滑块上，通过
人孔口时加长滑块带动吸枪装置运动至导轨组件中间位置，从而可以顺利通过人孔，进入水室腔体后，加长滑块运动到导轨边缘位置，可运送吸枪到最边缘的孔位。吸枪装置通过举升和下放、吸枪角度调整等实现对管板孔的密封对接；
[0016] 3.导轨组件主要包括导轨、驱动电机及减速器、原点传感器、超程传感器、加长滑块。导轨组件用于实现吸枪组件在蒸气发生器内水室半径方向的位置改变，由于蒸气发生器水室口小腔大的空间结构的限制，导轨组件除需具有良好的重复定位精度外，还要能够进入蒸汽发生器给水管嘴内，并且导轨组件的伸缩行程能够覆盖到蒸汽发生器的所有管板孔。
[0017] 4.导轨组件通过原点传感器实现零点校正，从而实现对定位精度的控制，并利用超程传感器的限位，使得检查装置以任何轨迹运动都不会对蒸汽发生器水室产生碰撞。
[0018] 5.回转机构主要由导轨连接件、旋转机构壳体、谐波减速器、安装底座、旋转电机、底座壳体、微动开关固定座、微动开关、活动挡块等组成。回转机构用于实现检查装置的圆周运动，控制检查装置的旋转角度，谐波减速器搭载高刚性轴承，法兰盘输出，能直接与导轨组件进行连接；
[0019] 6.回转机构机械限位由一个可在一定角度内摆动的活动挡块实现，通过微动开关实现回转机构的传感器限位，使导轨和吸枪能够在周向0-360°上对管板孔达到完全覆盖的目的；
[0020] 7.支腿机构主要包括支腿、快速卡扣、定位螺栓、紧固螺栓、固定半卡扣、活动半卡扣、蝶形螺母等部分组成。支腿机构与安装底座间采用铰链销的形式，可实现支腿的折叠，便于人员操作和运输。
[0021] 8.支腿机构通过带“L”型槽的支腿锁紧螺母实现支腿的固定，快速卡扣用于将支腿机构快速锁紧在安装在蒸发器水室法兰端面定位螺栓上，实现整个检查装置的固定。固定半卡扣上安装有防脱落蝶形螺母；
[0022] 9.依靠法兰的三个螺栓孔提供为机械手整体提供定位，支腿相互之间呈120°夹角分布，结构紧凑轻便，可保证检查装置的旋转中心与蒸发器水室的中心轴线重合。
[0023] 10.检查系统运行过程中，有摄像机进行
图像采集，其中一台负责实时监测吸枪装置的工作状态以及吸枪与节流阻
力件的对中情况并为
机器视觉辅助定位提供依据，另一台负责监测水室内的整体状态，实时回传视频数据；水室内部的两个
温度传感器、一个
压力传感器实时向控制终端回传水室内部环境数据；安装于吸枪装置气路上的温度传感器能够实时监控氦气温度是否在规定范围内。
附图说明
[0024] 图1为本发明的高温气冷堆传热管检查装置示意图1；
[0025] 图2为本发明的高温气冷堆传热管检查装置示意图2；
[0026] 图3为本发明的导轨组件示意图；
[0027] 图4为本发明的旋转机构示意图；
[0028] 图5为本发明的安装底座示意图；
[0029] 图6为本发明的支腿机构示意图；
[0030] 图7为本发明的机械手定位图。
[0031] 其中：1.检查装置，2.吸枪装置，3.导轨组件，4.回转机构，5.支腿机构，6.导轨，7.驱动电机，8.减速器，9.原点传感器，10.超程传感器，11.加长滑块，12.导轨连接件，13.旋转机构壳体，14.谐波减速器，15.安装底座，16.旋转电机，17.底座壳体，18.微动开关固定座，19.微动开关，20.活动挡块，21.支腿，22.快速卡扣，23.定位螺栓，24.紧固套筒，25.固定半卡扣，26.活动半卡扣，27.蝶形螺母，28.弹簧柱塞，29.固定挡块。
具体实施方式
[0032] 下面结合附图和
实施例对本发明进行进一步描述。
[0033] 根据高温气冷堆蒸汽发生器的结构特征，检查装置的主要动作分为圆周运动、径向伸缩和竖直方向升降。这种圆柱坐标结构形式充分利用了管板和水室的轴对称特征，检查装置通过回转机构实现圆周运动、利用导轨实现径向的直线滑动，两个动作的组合能够驱动吸枪覆盖整个管板孔的分布区域。而竖直方向升降主要用来控制吸枪动作。
[0034] 如图1至图7所示，一种高温气冷堆传热管检查装置，采用模块化设计，主要包括吸枪装置2、导轨组件3和回转机构4，支腿机构5等部分组成，吸枪装置2和导轨组件3之间采用快换结构进行连接，吸枪组件快换结构，通过拨动快换结构的旋转卡盘可实现吸枪装置2与导轨组件3的快速锁紧，实现两者之间的快速连接，支腿安装机构5采用可折叠的形式，便于工作人员搬运。
[0035] 所述的导轨组件3主要包括导轨6、驱动电机7及减速器8、原点传感器9、超程传感器10、加长滑块11。导轨组件3用于实现吸枪组件2在蒸气发生器内水室半径方向的位置改变，由于蒸汽发生器水室口小腔大的空间结构的限制，导轨组件3除需具有良好的重复定位精度外，还要能够进入蒸汽发生器给水管嘴内，并且导轨组件3的伸缩行程能够覆盖到蒸汽发生器的所有管板孔。导轨6的驱动电机7驱动导轨上的加长滑块11运动，从而实现在蒸发器水室半径方向的直线运动；通过导轨6上的加长滑块11的作用，导轨组件3可带动吸枪装置2运动，运动范围可全面覆盖所有位置的管板孔。导轨组件3还可通过原点传感器9实现零点校正，从而实现对定位精度的控制，并利用超程传感器10的限位，使得检查装置1以任何轨迹运动都不会对蒸汽发生器水室产生碰撞。
[0036] 所述的回转机构4主要由导轨连接件12、旋转机构壳体13、谐波减速器14、安装底座15、旋转电机16、底座壳体17、微动开关固定座18、微动开关19、活动挡块20、固定挡块29等组成。用于为检查装置1实现圆周运动，控制检查装置1的旋转角度，谐波减速器14搭载高刚性轴承，法兰盘输出，能直接与导轨组件3进行连接；回转机构4机械限位由一个可在一定角度内摆动的活动挡块实现，通过微动开关19实现回转机构4的传感器限位。安装底座15分别与谐波减速器14和旋转电机16连接；并且在安装底座15上留有法兰安装定位面，用于与支腿机构5连接；微动开关固定座18安装在导轨连接件12上，微动开关19和活动挡块20安装在微动开关固定座18上，且跟随电机转动，固定挡块29安装在旋转机构壳体13保持不动，旋转机构机械限位由可在一定角度内摆动的活动挡块20实现，定义活动挡块20常态下旋转角度为0°，当回转机构4转动，活动挡块20旋转360°之后会继续旋转到大于360°的一个角度，从而触发微动开关19给出限位信号，电机停止转动。这个α角度大小为活动挡块20摆动角度范围的一半大小。翻转也是同样的原理，活动挡块20转动到0°以下的α角度后触发微动开关19，从而电机停止转动。
[0037] 所述的支腿机构5主要包括支腿21、快速卡扣22、定位螺栓23、紧固套筒24、固定半卡扣25、活动半卡扣26、蝶形螺母27、弹簧柱塞28等部分组成。为方便操作人员操作和运输，支腿机构5与安装底座15间采用铰链销的形式，可实现支腿21的折叠，并通过带“L”型槽的支腿紧固套筒24实现支腿21的固定，弹簧柱塞28可实现紧固套筒24的轴向定位和锁紧，其前端快速卡扣用于将支腿机构5快速锁紧在安装在蒸发器水室法兰端面定位螺栓23上，实现整个检查装置1的固定。支腿机构5的快速卡扣由固定半卡扣25和活动半卡扣26组成，两者通过铰链销连接，固定半卡扣25上安装有防脱落蝶形螺母。支腿21相互之间呈120°夹角分布，结构紧凑轻便，可保证检查装置1的旋转中心与蒸发器水室的中心轴线重合。
[0038] 本发明的工作原理如下：
[0039] 检查装置的整体操作如上图1至图7所示。检查装置工作之前进行上电自检工作，验证各结构部分以及相关
软件等运行响应是否正常。在确定系统各部分均能够正常运行后。利用蒸发器给水法兰作为定位面，通过法兰上的
螺纹孔作为定位孔，安装定位螺栓，定位螺栓是一个带定位法兰面的
外螺纹结构，定位螺栓法兰面与给水口法兰端面贴合，三个定位螺栓呈120°均布分布；将检查装置送入蒸发器内，支腿展开，然后固定检查装置，当三个固定半卡扣的内侧面均与定位螺栓的定位圆柱面
接触后，闭合快速卡扣，将紧固螺栓旋转至活动半卡扣一侧，拧紧蝶形螺母，完成安装。
[0040] 检查装置将吸枪组件运送至待检孔位置，检查装置根据所选检测模式开始正式检测；回转电机、导轨驱动电机根据控制指令将吸枪装置准确送至检测位置；吸枪装置举升，使吸枪与相应位置节流阻力件套合，吸枪前端的柔性材料与管板紧密贴合。接着就进行氦质谱检漏工作，
真空泵开始工作并在气路中产生
负压，氦气从被检管板孔中进入气路；氦质谱检测仪将检测到的数据实时保存并显示至控制终端；系统根据相应的
算法，可向操作人员提供
泄漏点位置。
[0041] 完成当前传热管检查后，上位机根据当前实时位置以及下一个待检测管板孔的编号，计算出最优动作组合，驱动回转机构电机、导轨滑动电机由当前位置移动至
马上要检测的管板孔正下方；前期定位完成后，启动机器视觉辅助吸枪定位系统，由摄像机测算两个吸枪中心点与定位管板孔中心的偏差，并将该偏差值传输至上位机中电机驱动功能模块，指令几个执行电机联合动作在吸枪举升之前消除吸枪定位误差；完成辅助定位后吸枪装置整体举升，直至吸枪前端完全与待检测管板孔完全贴合密封。如此按规定路线，可实现蒸汽发生器所有传热管的检查。
[0042] 上面结合实施例对发明的实施方法作了详细说明，但是发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明
说明书中未作详细描述的内容均可以采用
现有技术。
