申请/专利权人：核动力运行研究所;中核武汉核电运行技术股份有限公司;华能山东石岛湾核电有限公司

申请日：2018-12-21

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN109461508B

主分类号：G21C17/017

分类号：G21C17/017;G01M3/22

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2020.09.01#专利申请权的转移;2019.04.05#实质审查的生效;2019.03.12#公开

摘要：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氦质谱检漏吸枪装置，配合检查装置实现高温气冷堆蒸汽发生器传热管氦检漏工作。其特征在于：它具备升降功能，能够完全容纳整个节流阻力件，吸枪装置采用双吸枪结构，一次性可对两个管板孔进行泄漏检查。

主权项：1.一种高温气冷堆传热管氦质谱检漏吸枪装置，其特征在于：它具备升降功能，能够完全容纳整个节流阻力件，吸枪装置（1）采用双吸枪结构，一次性可对两个管板孔进行泄漏检查，两个吸枪采用间隔1个管板孔的方式布局，所述的吸枪装置（1）主要包括升降机构（2）、角度调整机构（3）和快换机构（4）；通过第一同步带（6）传动实现角度调整，通过第二同步带（8）和丝杠（9）两级传动实现升降功能；吸枪（10）下端部具有缓冲弹簧（20），吸枪（10）上升到顶端且与管板面接触后，吸枪在第二电机（7）的驱动下会继续运行，由于吸枪（10）被管板限位，则会压缩缓冲弹簧（20），缓冲弹簧（20）提供的弹簧压力使得吸枪（10）顶端与蒸发器管板紧密贴合；吸枪（10）安装有端面密封件（11），在实现密封的同时还可以减小吸枪对管板的冲击，实现软接触，所述的升降机构（2）安装于角度调整机构（3）的回转轴上端法兰上；升降机构（2）主要包括第二电机（7）、丝杠（9）、吸枪（10）、端面密封件（11）、上端盖（12）、接近开关（13）、导轨（14）、第一带轮箱（15）、升降机构底座（16）、电缆接头（17）、旋转螺母（18）、法兰轴承（19）、弹簧（20）、丝杠螺母（21）、气管接头（22）、第一同步带轮（23）、第二同步带轮（24）、球轴承（25），第二电机（7）通过第二同步带（8）传递扭矩给与丝杠（9），导轨（14）是中心开有竖直方向导向槽的空心筒体，导轨（14）上安装有接近开关（13）防止丝杠螺母（21）超程，丝杠螺母（21）在丝杠（9）的驱动下可上下移动，实现吸枪（10）的升降功能；同时，第一带轮箱（15）上还装有电缆接头（17），用于电机、编码器和限位开关与通讯电缆的连接，所述的升降机构（2）顶端丝杠（9）端部有旋转螺母（18），会随着丝杠（9）转动，当出现断电情况时，若吸枪（10）正好处于举升状态，套住节流阻力件时，通过拧旋转螺母（18），能够手动将吸枪（10）收回，所述的吸枪装置（1）具备角度调节功能，吸枪装置（1）在检测不同管板孔时，两吸枪（10）的中心连线与检查装置的导轨夹角不同，角度调整机构（3）包括轴承端盖（26）、交叉滚子轴承（27）、第三同步带轮（28）、带轮轴（29）、滑动轴承（30）、角度调整机构底座（31）、第一同步带（6）、第一电机（5）、电机驱动带轮（32）、第二带轮箱（33）；角度调整机构（3）驱动第一电机（5）通过第一同步带（6）传递扭矩，第三同步带轮（28）通过螺栓直接与升降机构（2）连接，并通过交叉滚子轴承（27）承受竖直方向的轴向力；角度调整机构（3）在第一电机（5）作用下，驱动整个升降机构（2）旋转，实现吸枪装置（1）的角度调整；第二带轮箱（33）安装有机械限位机构（35）和原点开关（34），机械限位机构（35）由一个可摆动的活动挡块实现，升降机构（2）底座上有固定挡块。

全文数据：一种高温气冷堆传热管氦质谱检漏吸枪装置技术领域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氦质谱检漏吸枪装置。背景技术高温气冷堆是我国自主开发的运用新一代核电技术的先进机组，蒸汽发生器传热管的检验技术及检验设备是今后需要大力发展的方向，由于其蒸汽发生器完全不同于常规压水堆，其运行环境、结构尤其管板结构均不相同，目前暂无相应的检测技术和专门的检测设备。高温气冷堆蒸汽发生器传热管结构形式，也不同于常规压水堆，为螺旋盘管，而且弯曲半径小，无法使用目前常规的传热管涡流检测方式进行检查，较为可行的检查方案是实施氦质谱检查，通过蒸汽发生器传热管自动化检查装置运载氦检吸枪装置按规划的路径，将吸枪和传热管连接上，并保持密封性，将氦气抽送至传氦质谱检漏仪，分析仪器氦气浓度，从而检查出每个传热管是否存在泄漏的情况。发明内容高温气冷堆蒸汽发生器传热管为螺旋盘管，弯曲半径小，无法使用涡流检测方式进行检查，且高温气冷堆蒸汽发生器水室内安装有节流组件，为了在不拆除节流阻力件的情况下进行传热管无损检测，需要发明一种吸枪装置，配合检查装置实现高温气冷堆蒸汽发生器传热管氦检漏工作。本发明是这样实现的：一种高温气冷堆传热管氦质谱检漏吸枪装置，具备升降功能，能够完全容纳整个节流阻力件，吸枪装置采用双吸枪结构，一次性可对两个管板孔进行泄漏检查。如上所述的吸枪装置主要包括升降机构、角度调整机构和快换机构；通过同步带传动实现角度调整，通过同步带和丝杠两级传动实现升降功能；吸枪下端部具有缓冲弹簧，吸枪上升到顶端且与管板面接触后，吸枪在升降电机的驱动下会继续运行，由于吸枪被管板限位，则会压缩缓冲弹簧，缓冲弹簧提供的弹簧压力使得吸枪顶端与蒸发器管板紧密贴合；吸枪安装有端面密封件，在实现密封的同时还可以减小吸枪对管板的冲击，实现软接触。如上所述的升降机构安装于角度调整机构的回转轴上端法兰上；升降机构主要包括电机、丝杠、吸枪、端面密封件、上端盖、接近开关、导轨、带轮箱、升降机构底座、电缆接头、旋转螺母、法兰轴承、弹簧、丝杠螺母、气管接头、同步带轮、同步带轮、球轴承，电机通过同步带传递扭矩给与丝杠，导轨是中心开有竖直方向导向槽的空心筒体，导轨上安装有接近开关防止丝杠螺母超程，丝杠螺母在丝杆的驱动下可上下移动，实现吸枪的升降功能；同时，带轮箱上还装有电缆接头，用于电机、编码器和限位开关与通讯电缆的连接。如上所述的升降机构顶端丝杠端部有旋转螺母，会随着丝杠转动，当出现断电情况时，若吸枪正好处于举升状态，套住节流阻力件时，通过拧旋转螺母，能够手动将吸枪收回。如上所述的吸枪装置具备角度调节功能，吸枪装置在检测不同管板孔时，两吸枪的中心连线与检查装置的导轨夹角不同，角度调整机构包括轴承端盖、交叉滚子轴承、同步带轮、带轮轴、滑动轴承、角度调整机构底座、同步带、电机、电机驱动带轮、带轮箱；角度调整机构驱动电机通过同步带传递扭矩，同步带轮通过螺栓直接与升降机构连接，并通过交叉滚子轴承承受竖直方向的轴向力；角度调整机构在电机作用下，驱动整个升降机构旋转，实现吸枪装置的角度调整；带轮箱安装有机械限位机构和原点开关，机械限位机构由一个可摆动的活动挡块实现，升降机构底座上有固定挡块。如上所述的当升降机构运动到+180位置时，活动挡块摆到正极限位置，并阻挡升降机构继续正转；相反当吸枪装置升降机构运动到-180位置时，活动挡块摆到负极限位置，并阻挡升降机构继续反转；如此角度调整机构可实现360度全覆盖调整，且不会因为按一个方向一致旋转造成电缆缠绕。如上所述的吸枪装置快换机构主要包括吸枪装置底座、旋转卡盘、卡盘固定块、锁紧销、定位销、水平导轨滑块等部分组成；快换结构主要实现与高温气冷堆氦质谱检查装置的快速稳定连接；水平导轨滑块安装在检查装置上，水平导轨滑块固定有3个定位销以及3个锁紧销，吸枪装置底座上开有对应的销孔，卡盘固定块穿过旋转卡盘与吸枪装置底座通过3个螺栓连接，旋转卡盘可绕卡盘固定块旋转，同时开有腰形孔。如上所述的腰形孔的孔大小是变化的，处于大孔径端是松开状态，处于小孔径端是锁紧状态。如上所述的吸枪装置与水平导轨滑块进行快速连接时，将吸枪装置销孔对准水平导轨滑块的定位销，将锁紧销插入到定位销孔后，拨动旋转卡盘实现吸枪装置与机械手定位装置水平导轨滑块之间的快速锁紧。本发明的有益效果是：1.吸枪装置具备升降功能，能够完全容纳整个节流阻力件，为提高检漏效率，吸枪装置采用双吸枪结构设计，一次性可对两个管板孔进行泄漏检查。吸枪装置主要包含包三大部分：升降机构、角度调整机构和快换机构。2.缓冲弹簧提供的弹簧压力使得吸枪顶端与蒸发器管板紧密贴合，为了保证氦检在吸气过程吸中吸枪的气密性。吸枪安装有端面密封件，在实现密封的同时还可以减小吸枪对管板的冲击，实现软接触。3.升降机构中电机与丝杠通过同步带传递扭矩，丝杠导轨是中心开有竖直方向导向槽的空心筒体，丝杠导轨上安装有限位开关防止螺母超程，丝杠螺母在梯形丝杆的驱动下上下移动，实现吸枪的升降功能。4.升降机构顶端丝杠端部有旋转螺母，会随着丝杠转动，当出现断电等情况时，若吸枪正好处于举升状态，套住节流阻力件时，通过拧旋转螺母，能够手动将吸枪收回。5.角度调整机构通过电机驱动同步带传递扭矩，同步带轮通过螺栓直接与升降机构连接，并通过交叉滚子轴承承受竖直方向的轴向力。角度调整机构在电机作用下，驱动整个升降机构旋转，实现吸枪装置的角度调整。吸枪装置角度调整机构也可采用电机驱动直角减速器的形式实现角度调整。6.角度调整机构中机械限位机构由一个可在一定角度内摆动的活动挡块实现，升降机构底座上有固定挡块。当升降机构运动到+180位置时，活动挡块摆到正极限位置，并阻挡升降机构继续正转；相反当吸枪装置升降机构运动到-180位置时，活动挡块摆到负极限位置，并阻挡升降机构继续反转。如此角度调整机构可实现360度全覆盖调整，且不会因为按一个方向一致旋转造成电缆缠绕。7.吸枪装置与水平导轨滑块进行快速连接时，将吸枪装置销孔对准水平导轨滑块的定位销，将锁紧销插入到定位销孔后，拨动旋转卡盘实现吸枪装置与机检查装置水平导轨滑块之间的快速锁紧。旋转卡盘的腰形孔的孔大小是变化的，处于大孔径端是松开状态，处于小孔径端是锁紧状态。附图说明图1是本发明的一种高温气冷堆传热管氦质谱检漏吸枪装置的结构示意图；图2是本发明的一种高温气冷堆传热管氦质谱检漏吸枪装置的功能原理图；图3是本发明的升降机构的结构示意图；图4是本发明的角度调整机构的结构示意图；图5是本发明的角度调整机构的机械限位图；图6是本发明的吸枪装置快换机构的结构示意图；图7是本发明的双吸枪运动示意图；图8是本发明的吸枪装置安装图。其中：1.吸枪装置，2.升降机构，3.角度调整机构，4.快换机构，5.第一电机，6.同步带，7.第二电机，8.同步带，9.丝杠，10.吸枪，11.端面密封件，12.上端盖，13.接近开关，14.导轨，15.带轮箱，16.升降机构底座，17.电缆接头，18.旋转螺母，19.法兰轴承，20.弹簧，21.丝杠螺母，22.气管接头，23.第一同步带轮，24.第二同步带轮，25.球轴承，26.轴承端盖，27.交叉滚子轴承，28.同步带轮，29.带轮轴，30.滑动轴承，31.角度调整机构底座，32.电机驱动带轮，33.带轮箱，34.原点开关，35.活动挡块，36.吸枪装置底座，37.旋转卡盘，38.卡盘固定块，39.锁紧销，40.定位销，41.水平导轨滑块。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。如图1至图7所示，一种高温气冷堆传热管氦质谱检漏吸枪装置，具备升降功能，能够完全容纳整个节流阻力件，为提高检漏效率，吸枪装置1采用双吸枪结构设计，一次性可对两个管板孔进行泄漏检查。吸枪装置1主要包含包三大部分：升降机构2、角度调整机构3和快换机构4。其基本原理是通过同步带6传动实现角度调整，通过同步带8和丝杠9两级传动实现升降功能。同时吸枪10下端部具有缓冲弹簧20，吸枪10上升到顶端且与管板面接触后，吸枪在升降电机7的驱动下会继续运行，由于吸枪10被管板限位，则会压缩缓冲弹簧20，缓冲弹簧20提供的弹簧压力使得吸枪10顶端与蒸发器管板紧密贴合，为了保证氦检在吸气过程吸中吸枪10的气密性。吸枪10安装有端面密封件11，在实现密封的同时还可以减小吸枪对管板的冲击，实现软接触。升降机构2安装于角度调整机构3的回转轴上端法兰上。升降机构2主要包括电机7、丝杠9、吸枪10、端面密封件11、上端盖12、接近开关13、导轨14、带轮箱15、升降机构底座16、电缆接头17、旋转螺母18、法兰轴承19、弹簧20、丝杠螺母21、气管接头22、同步带轮23、同步带轮24、球轴承25等部分，电机7通过同步带8传递扭矩给与丝杠12，导轨14是中心开有竖直方向导向槽的空心筒体，导轨14上安装有接近开关13防止丝杠螺母18超程，丝杠螺母21在丝杆9的驱动下可上下移动，实现吸枪10的升降功能。同时，带轮箱15上还装有电缆接头17，用于电机、编码器和限位开关与通讯电缆的连接。升降机构2顶端丝杠9端部有旋转螺母18，会随着丝杠12转动，当出现断电等情况时，若吸枪10正好处于举升状态，套住节流阻力件时，通过拧旋转螺母18，能够手动将吸枪10收回。吸枪装置1具备角度调节功能，吸枪装置1在检测不同管板孔时，两吸枪10的中心连线与检查装置的导轨夹角不同，角度调整机构3主要包括轴承端盖26、交叉滚子轴承27、同步带轮28、带轮轴29、滑动轴承30、角度调整机构底座31、同步带6、电机5、电机驱动带轮32、带轮箱33等部分组成。角度调整机构3驱动电机5通过同步带6传递扭矩，同步带轮28通过螺栓直接与升降机构2连接，并通过交叉滚子轴承27承受竖直方向的轴向力。角度调整机构3在电机5作用下，驱动整个升降机构2旋转，实现吸枪装置1的角度调整。这里的角度调整机构也可采用直角减速器的形式实现吸枪的角度调整。带轮箱33安装有机械限位机构35和原点开关34，机械限位机构35由一个可在一定角度内摆动的活动挡块实现，升降机构2底座上有固定挡块。当升降机构2运动到+180位置时，活动挡块摆到正极限位置，并阻挡升降机构继续正转；相反当吸枪装置升降机构运动到-180位置时，活动挡块摆到负极限位置，并阻挡升降机构2继续反转。如此角度调整机构可实现360度全覆盖调整，且不会因为按一个方向一致旋转造成电缆缠绕。吸枪装置快换机构主要包括吸枪装置底座36、旋转卡盘37、卡盘固定块38、锁紧销39、定位销40、水平导轨滑块41等部分组成。快换结构主要实现与高温气冷堆氦质谱检查装置的快速稳定连接。水平导轨滑块41安装在检查装置上，水平导轨滑块41固定有3个定位销40以及3个锁紧销39，吸枪装置底座36上开有对应的销孔，卡盘固定块38穿过旋转卡盘与吸枪装置底座36通过3个螺栓连接，旋转卡盘37可绕卡盘固定块38旋转，同时开有腰形孔。腰形孔的孔大小是变化的，处于大孔径端是松开状态，处于小孔径端是锁紧状态。吸枪装置1与水平导轨滑块41进行快速连接时，将吸枪装置1销孔对准水平导轨滑块41的定位销40，将锁紧销39插入到定位销孔后，拨动旋转卡盘37实现吸枪装置1与机械手定位装置水平导轨滑块41之间的快速锁紧。本发明的工作原理如下：如图8所示，吸枪装置安装在检查装置上后，控制系统根据当前吸枪实时位置，计算出下一个待检测管板孔消耗时间最小路径，检查装置在吸枪角度调整机构的配合下迅速将吸枪移动至待检管板孔正下方。由于吸枪装置采用双吸枪结构设计，如图7所示，可一次性对两个管板孔进行泄漏检查，两个吸枪采用间隔1个管板孔的方式布局。当前实时位置升降机构的轴线将对准2#管板孔轴心，吸枪同时检测1#和3#管板孔，吸枪定位完成后，上升贴合管板并密封，吸枪1和吸枪2分别对准1#和3#管板孔进行吸气检测；若下一个待检测管板孔的编号是4#和6#管板孔时，高温气冷堆传热管检查装置需通过旋转和位移运动运载吸枪装置，将吸枪装置升降机构的轴线将对准5#板孔轴心，由于高温气冷堆传热管检查装置发生了旋转，此时要检查4#和6#传热管，吸枪定位需通过角度调整机构反向旋转相应角度，完成对4#和6#传热管定位。此时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，电机联合动作在吸枪升降之前消除吸枪定位误差；完成辅助定位任务之后升降机构驱动吸枪整体升降，直至吸枪前端完全与待检测管板孔完全贴合密封。按照此种步骤和规划好的路径，可完成所有传热管的检查工作。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。

权利要求：1.一种高温气冷堆传热管氦质谱检漏吸枪装置，其特征在于：它具备升降功能，能够完全容纳整个节流阻力件，吸枪装置1采用双吸枪结构，一次性可对两个管板孔进行泄漏检查。2.根据权利要求1所述的高温气冷堆传热管氦质谱检漏吸枪装置，其特征在于：所述的吸枪装置1主要包括升降机构2、角度调整机构3和快换机构4；通过同步带6传动实现角度调整，通过同步带8和丝杠9两级传动实现升降功能；吸枪10下端部具有缓冲弹簧20，吸枪10上升到顶端且与管板面接触后，吸枪在升降电机7的驱动下会继续运行，由于吸枪10被管板限位，则会压缩缓冲弹簧20，缓冲弹簧20提供的弹簧压力使得吸枪10顶端与蒸发器管板紧密贴合；吸枪10安装有端面密封件11，在实现密封的同时还可以减小吸枪对管板的冲击，实现软接触。3.根据权利要求2所述的高温气冷堆传热管氦质谱检漏吸枪装置，其特征在于：所述的升降机构2安装于角度调整机构3的回转轴上端法兰上；升降机构2主要包括电机7、丝杠9、吸枪10、端面密封件11、上端盖12、接近开关13、导轨14、带轮箱15、升降机构底座16、电缆接头17、旋转螺母18、法兰轴承19、弹簧20、丝杠螺母21、气管接头22、同步带轮23、同步带轮24、球轴承25，电机7通过同步带8传递扭矩给与丝杠12，导轨14是中心开有竖直方向导向槽的空心筒体，导轨14上安装有接近开关13防止丝杠螺母18超程，丝杠螺母21在丝杆9的驱动下可上下移动，实现吸枪10的升降功能；同时，带轮箱15上还装有电缆接头17，用于电机、编码器和限位开关与通讯电缆的连接。4.根据权利要求3所述的高温气冷堆传热管氦质谱检漏吸枪装置，其特征在于：所述的升降机构2顶端丝杠9端部有旋转螺母18，会随着丝杠12转动，当出现断电情况时，若吸枪10正好处于举升状态，套住节流阻力件时，通过拧旋转螺母18，能够手动将吸枪10收回。5.根据权利要求4所述的高温气冷堆传热管氦质谱检漏吸枪装置，其特征在于：所述的吸枪装置1具备角度调节功能，吸枪装置1在检测不同管板孔时，两吸枪10的中心连线与检查装置的导轨夹角不同，角度调整机构3包括轴承端盖26、交叉滚子轴承27、同步带轮28、带轮轴29、滑动轴承30、角度调整机构底座31、同步带6、电机5、电机驱动带轮32、带轮箱33；角度调整机构3驱动电机5通过同步带6传递扭矩，同步带轮28通过螺栓直接与升降机构2连接，并通过交叉滚子轴承27承受竖直方向的轴向力；角度调整机构3在电机5作用下，驱动整个升降机构2旋转，实现吸枪装置1的角度调整；带轮箱33安装有机械限位机构35和原点开关34，机械限位机构35由一个可摆动的活动挡块实现，升降机构2底座上有固定挡块。6.根据权利要求5所述的高温气冷堆传热管氦质谱检漏吸枪装置，其特征在于：所述的当升降机构2运动到+180位置时，活动挡块摆到正极限位置，并阻挡升降机构继续正转；相反当吸枪装置升降机构运动到-180位置时，活动挡块摆到负极限位置，并阻挡升降机构2继续反转；如此角度调整机构可实现360度全覆盖调整，且不会因为按一个方向一致旋转造成电缆缠绕。7.根据权利要求6所述的高温气冷堆传热管氦质谱检漏吸枪装置，其特征在于：所述的吸枪装置快换机构主要包括吸枪装置底座36、旋转卡盘37、卡盘固定块38、锁紧销39、定位销40、水平导轨滑块41等部分组成；快换结构主要实现与高温气冷堆氦质谱检查装置的快速稳定连接；水平导轨滑块41安装在检查装置上，水平导轨滑块41固定有3个定位销40以及3个锁紧销39，吸枪装置底座36上开有对应的销孔，卡盘固定块38穿过旋转卡盘与吸枪装置底座36通过3个螺栓连接，旋转卡盘37可绕卡盘固定块38旋转，同时开有腰形孔。8.根据权利要求7所述的高温气冷堆传热管氦质谱检漏吸枪装置，其特征在于：所述的腰形孔的孔大小是变化的，处于大孔径端是松开状态，处于小孔径端是锁紧状态。9.根据权利要求7所述的高温气冷堆传热管氦质谱检漏吸枪装置，其特征在于：所述的吸枪装置1与水平导轨滑块41进行快速连接时，将吸枪装置1销孔对准水平导轨滑块41的定位销40，将锁紧销39插入到定位销孔后，拨动旋转卡盘37实现吸枪装置1与机械手定位装置水平导轨滑块41之间的快速锁紧。

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