核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置，其包括：底座及固定在所述底座上的豎直架；支撐平臺，通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)在所述底座上，支撐并且?guī)又髀菟ㄐD(zhuǎn)；抱緊機(jī)構(gòu)，包括第一安裝座和設(shè)在第一安裝座上的環(huán)抱主螺栓的抱爪，所述第一安裝座設(shè)在所述豎直架上并且位于面向所述支撐平臺的一側(cè)；檢測機(jī)構(gòu)，包括第二安裝座和設(shè)在第二安裝座上的橫向驅(qū)動機(jī)構(gòu)和縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)，以及帶有中心孔內(nèi)壁檢測探頭的第一夾具、帶有端面檢測探頭的第二夾具，所述第二安裝座設(shè)在所述豎直架上并且位于所述抱緊機(jī)構(gòu)的上方。本發(fā)明可實現(xiàn)對不同型號主螺栓的快速安裝、夾緊、對中，驅(qū)動被檢主螺栓的平穩(wěn)精確旋轉(zhuǎn)，攜帶超聲檢測探頭實現(xiàn)被檢主螺栓的全體積超聲檢測。
【專利說明】核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于核電站反應(yīng)堆主螺栓的超聲自動檢測系統(tǒng)，特別是涉及一種核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]反應(yīng)堆壓力容器主螺栓是反應(yīng)堆壓力容器本體和頂蓋之間的緊固件，長期在高溫高壓輻照環(huán)境下工作，易于形成疲勞損傷，是反應(yīng)堆壓力容器中重要的受力易損部件。為了確保核電站安全可靠運行，在主螺栓制造過程中或電站換料維修時，需對反應(yīng)堆壓力容器主螺栓實行嚴(yán)格的檢查，因此，ASME規(guī)范和RSEM標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定主螺栓為核電站役前檢查和在役檢查(定期檢查)的重點檢查對象，必須對主螺栓進(jìn)行全體積超聲檢查。對主螺栓的超聲檢測方法主要是以中心孔檢測為主，輔以端面掃查，滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
[0003]針對用于主螺栓中心孔及端面的超聲檢測方式，手動檢測方法存在重復(fù)精度不高、檢測效率低、易漏檢等缺點，且不可在放射性污染的條件下實施，因此不能適應(yīng)反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的檢測可靠性高、標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格等要求，也不適合運行后存在一定放射性污染的檢測環(huán)境。自動檢測不僅能夠克服手動法的缺點，具有可靠性高、靈敏度(信噪比)高、重復(fù)性好等優(yōu)點外，也可以在很大程度上提高檢測效率，對核電站高效高品質(zhì)地及時發(fā)現(xiàn)隱患、確保部件的運行安全有重大意義。這也對承載及控制超聲探頭的自動系統(tǒng)提出了更高要求。
[0004]主螺栓中心孔檢測的要求決定了超聲檢測系統(tǒng)應(yīng)該有繞主螺栓的周向轉(zhuǎn)動及沿主螺栓的軸向運動兩個自由度，而端面檢測的要求決定了超聲檢測系統(tǒng)應(yīng)該有繞主螺栓的周向轉(zhuǎn)動及沿主螺栓端面的徑向運動兩個自由度，同時還要具有超聲檢測所必需的耦合劑的自動供給、排放與回收機(jī)構(gòu)，以及放置主螺栓的承重平臺、避免主螺栓傾覆的抱緊機(jī)構(gòu)以及用于超聲檢測的專用探頭。
[0005]經(jīng)調(diào)研，目前國外主螺栓超聲自動檢測裝置的主要供貨商有西班牙Tecnatom公司。其開發(fā)的超聲波檢測裝置檢測機(jī)構(gòu)為立式，主螺栓豎直放置在底部旋轉(zhuǎn)平臺上，導(dǎo)桿位于主螺栓中心上方，與主螺栓軸向一致，末端攜帶超聲探頭，完成主螺栓的全體積檢查。該裝置不能確保主螺栓運動的穩(wěn)定性，易造成徑向跳動，而且由于徑向跳動帶來較大的測量誤差，而降低檢測精度及信噪比；不能實現(xiàn)耦合劑的自動供給、排放及回收；專用性強，柔性不足，無法適應(yīng)不同堆型核電站主螺栓的超聲檢測；工作空間小，吊裝不便；價格昂貴，且無法獲取詳細(xì)技術(shù)資料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中主螺栓定位不穩(wěn)定易產(chǎn)生徑向跳動，測量誤差大的問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置，所述超聲檢測裝置包括:底座及固定在所述底座上的豎直架；支撐平臺，通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)在所述底座上，支撐并且?guī)又髀菟ㄐD(zhuǎn)；抱緊機(jī)構(gòu)，包括第一安裝座和設(shè)在第一安裝座上的環(huán)抱主螺栓的抱爪，所述第一安裝座設(shè)在所述豎直架上并且位于面向所述支撐平臺的一側(cè)；檢測機(jī)構(gòu)，包括第二安裝座和設(shè)在第二安裝座上的橫向驅(qū)動機(jī)構(gòu)和縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)，以及帶有中心孔內(nèi)壁檢測探頭的第一夾具、帶有端面檢測探頭的第二夾具，所述第二安裝座設(shè)在所述豎直架上并且位于所述抱緊機(jī)構(gòu)的上方，橫向驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括設(shè)在第二安裝座上的絲桿機(jī)構(gòu)、與絲桿機(jī)構(gòu)傳動相連的第一電機(jī)，縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過一安裝架與所述絲桿機(jī)構(gòu)上的絲桿螺母相連，縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第二電機(jī)、與第二電機(jī)相連的第一齒輪、穿設(shè)在所述安裝架上與主螺栓同軸的齒條，所述第一齒輪與齒條相嚙合驅(qū)動齒條上下運動，所述第一夾具和第二夾具上均設(shè)有與所述齒條相連的螺紋孔；供水機(jī)構(gòu)，包括向主螺栓中心孔提供耦合劑的水管，所述水管沿所述豎直架固定。
[0008]優(yōu)選的，所述第一安裝座包括雙向調(diào)節(jié)螺桿、位于雙向調(diào)節(jié)螺桿兩側(cè)的導(dǎo)桿，以及穿設(shè)在雙向調(diào)節(jié)螺桿和導(dǎo)桿端部的抱爪臂，所述抱爪設(shè)在所述抱爪臂的兩端。
[0009]優(yōu)選的，所述抱爪為弧形，在弧形的兩端設(shè)有抱緊滾輪。
[0010]優(yōu)選的，所述支撐平臺的表面設(shè)有密封所述主螺栓中心孔用的密封圈。
[0011]優(yōu)選的，所述安裝架的頂部設(shè)有一光電開關(guān)，所述齒條的上端設(shè)有一觸發(fā)所述光電開關(guān)的觸發(fā)件，所述光電開關(guān)與所述第二電機(jī)驅(qū)動相連。
[0012]優(yōu)選的，在所述第一齒輪的一側(cè)設(shè)有第二齒輪，所述齒條夾緊在所述第一齒輪和第二齒輪間。
[0013]優(yōu)選的，所述第一夾具上設(shè)有兩個相對設(shè)置的所述中心孔內(nèi)壁檢測探頭。
[0014]優(yōu)選的，所述第二夾具包括連接部、轉(zhuǎn)臂和探頭楔塊，所述轉(zhuǎn)臂與所述連接部軸動相連，所述轉(zhuǎn)臂的端部設(shè)有一銷軸，所述探頭楔塊轉(zhuǎn)動穿設(shè)在所述銷軸上，所述端面檢測探頭設(shè)在所述探頭楔塊內(nèi)，所述連接部上設(shè)有與所述齒條相連的螺紋孔。
[0015]優(yōu)選的，所述超聲檢測裝置還包括控制系統(tǒng)，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電機(jī)、所述第一電機(jī)、第二電機(jī)均與所述控制系統(tǒng)控制相連，
[0016]優(yōu)選的，所述供水機(jī)構(gòu)還包括設(shè)于水管上的控制閥和液位傳感器，以及與水管相連的水泵，所述控制閥和液位傳感器均與所述控制系統(tǒng)相連。
[0017]優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)包括現(xiàn)場控制臺和遠(yuǎn)程控制端，所述現(xiàn)場控制臺與遠(yuǎn)程控制端信號相連。
[0018]如上所述，本發(fā)明的核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置，具有以下有益效果:其通過模塊化設(shè)計、運輸、安裝及拆卸，可實現(xiàn)對不同型號主螺栓的快速安裝、夾緊、對中，驅(qū)動被檢主螺栓的平穩(wěn)精確旋轉(zhuǎn)，攜帶超聲檢測探頭實現(xiàn)被檢主螺栓的全體積超聲檢測，所采集的信號具有定位精度高及信噪比高的特點，完全滿足ASME和RSEM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，有效的解決了主螺栓超聲自動檢測的問題；檢測速度、檢測范圍及檢測探頭可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定、檢測需要及被檢主螺栓參數(shù)在一定范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，檢測范圍覆蓋了國內(nèi)在役及在建所有堆型的主螺栓；自動化程度高，可以實現(xiàn)現(xiàn)場及遠(yuǎn)程控制，人員所受輻照劑量低；實現(xiàn)超聲信號實時采集、存儲、回放及在線/離線數(shù)據(jù)分析；方便實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置及對系統(tǒng)的控制；擁有完善的視頻系統(tǒng)，可對現(xiàn)場進(jìn)行實時檢查；本裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，成本低。【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1顯示為本發(fā)明的核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置示意圖。
[0020]圖2顯示為所述抱緊機(jī)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3顯示為所述檢測機(jī)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4顯示為所述第二夾具示意圖。
[0023]圖5顯示為所述控制系統(tǒng)的控制框圖。
[0024]元件標(biāo)號說明 [0025]I豎直架
[0026]2底座
[0027]3抱緊機(jī)構(gòu)
[0028]301鎖緊機(jī)構(gòu)
[0029]302抱爪
[0030]303抱爪臂
[0031]304導(dǎo)桿
[0032]305雙向調(diào)節(jié)螺桿
[0033]306抱緊滾輪
[0034]4支撐平臺
[0035]401第三電機(jī)
[0036]5主螺栓
[0037]6檢測機(jī)構(gòu)
[0038]601第一電機(jī)
[0039]602絲桿
[0040]603安裝架
[0041]604齒條
[0042]605第二電機(jī)
[0043]606觸發(fā)件
[0044]607第一齒輪
[0045]608第二齒輪
[0046]609第二安裝座
[0047]701連接部
[0048]702螺紋孔
[0049]703轉(zhuǎn)臂
[0050]704探頭楔塊
[0051]8控制系統(tǒng)
[0052]801現(xiàn)場控制臺
[0053]802遠(yuǎn)程控制端
[0054]9視頻系統(tǒng)
[0055]10供水機(jī)構(gòu)
[0056]11主螺栓型號選擇[0057]和參數(shù)設(shè)置【具體實施方式】
[0058]以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。
[0059]請參閱圖1至圖5。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實施的范疇。
[0060]如圖1所示，本發(fā)明提供一種核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置，其包括:底座2及固定在底座2上的豎直架1，該豎直架I起到支撐其他機(jī)構(gòu)和導(dǎo)軌的作用；支撐平臺4，通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)在底座2上，支撐并且?guī)又髀菟?旋轉(zhuǎn)；抱緊機(jī)構(gòu)3，見圖2所示，包括第一安裝座和設(shè)在第一安裝座上的環(huán)抱主螺栓的抱爪302，第一安裝座設(shè)在豎直架I上并且位于面向支撐平臺4的一側(cè)，該抱緊機(jī)構(gòu)可根據(jù)主螺栓的型號沿豎直架上下調(diào)節(jié)，確定抱緊機(jī)構(gòu)的最佳安裝高度；檢測機(jī)構(gòu)6，見圖3所示，包括第二安裝座609和設(shè)在第二安裝座上的橫向驅(qū)動機(jī)構(gòu)和縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)，以及帶有中心孔內(nèi)壁檢測探頭的第一夾具、帶有端面檢測探頭的第二夾具，第二安裝座609設(shè)在豎直架I上并且位于抱緊機(jī)構(gòu)3的上方，橫向驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括設(shè)在第二安裝座上的絲桿機(jī)構(gòu)、與絲桿機(jī)構(gòu)傳動相連的第一電機(jī)601，縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過一安裝架603與絲桿機(jī)構(gòu)上的絲桿螺母相連，縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第二電機(jī)605、與第二電機(jī)相連的第一齒輪607、穿設(shè)在安裝架上與主螺栓5同軸的齒條604,第一齒輪607與齒條604相嚙合驅(qū)動齒條上下運動，第一夾具和第二夾具上均設(shè)有與齒條相連的螺紋孔；供水機(jī)構(gòu)10，包括向主螺栓中心孔提供耦合劑的水管，水管沿豎直架固定。
[0061]本發(fā)明的核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置，首先，本超聲檢測裝置主螺栓豎直放置在上述支撐平臺，支撐平臺可以在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的帶動下旋轉(zhuǎn)，也就帶動了主螺栓的旋轉(zhuǎn)，同時上述抱緊機(jī)構(gòu)可以將主螺栓抱緊，防止主螺栓在旋轉(zhuǎn)時的徑向跳動；再次，本超聲檢測裝置采用橫向驅(qū)動機(jī)構(gòu)、縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動第一夾具或第二夾具實現(xiàn)沿主螺栓徑向運動或沿主螺栓軸向上下運動，也即實現(xiàn)了端面檢測探頭在主螺栓端面上的徑向運動，以及中心孔內(nèi)壁檢測探頭在主螺栓中心孔內(nèi)的軸向運動，同時主螺栓自身的旋轉(zhuǎn)也就滿足了端面檢測探頭和中心孔內(nèi)壁檢測探頭在檢測時的周向運動。本超聲檢測裝置具有主螺栓快速安裝定位及夾緊、結(jié)構(gòu)緊湊、柔性工作和工作空間大、專用超聲探頭檢測效率和檢測精度高、控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強、性噪比高等優(yōu)點，能夠適應(yīng)國內(nèi)在役核電站和在建核電站不同類型主螺栓的高效高精度檢測的檢測要求。
[0062]本超聲檢測裝置還包括控制系統(tǒng)，在滿足檢驗標(biāo)準(zhǔn)的前提下，該控制系統(tǒng)可以選擇使用多通道便攜式超聲檢測儀器，該儀器能同時顯示和存儲檢測裝置中的多個通道探頭信號(最多八個)。儀器有兩個USB接口，可外接顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤，便于顯示與控制。該控制系統(tǒng)還包括視頻系統(tǒng)，便于實時顯示檢測圖像，方便缺陷位置的確定。本超聲檢測儀器有編碼器接口，設(shè)計人員根據(jù)該接口定義制作了編碼器線纜，在控制系統(tǒng)中連接了雙軸編碼器，從而實現(xiàn)了超聲信號自動定位功能。
[0063]上述供水機(jī)構(gòu)為超聲檢測提供必需的耦合劑，可實現(xiàn)耦合劑的儲存、自動供給、排放、回收及水位實時顯示。通過專用供水箱供水，并通過水泵將其升至所需高度，為檢測提供耦合劑，在水管上設(shè)置控制閥，此實施例采用三通閥來進(jìn)行分流調(diào)節(jié)，可供水或排水。在水路上還裝有液位傳感器，控制閥和液位傳感器均與控制系統(tǒng)8相連，可進(jìn)行水位自動精確控制。在豎直架架上還裝有液位管，可實時觀測水位。既滿足超聲檢測的要求，又可避免耦合劑溢出而造成污染。
[0064]如圖5所示，該控制系統(tǒng)8包括現(xiàn)場控制臺801和遠(yuǎn)程控制端802，現(xiàn)場控制臺與遠(yuǎn)程控制端信號相連，其既可以通過便攜控制柜面板上的對應(yīng)控制按鈕實現(xiàn)現(xiàn)場控制，也可以通過主控制柜面板上的控制按鈕實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。上述第一電機(jī)601、第二電機(jī)605、以及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電機(jī)即第三電機(jī)401均與控制系統(tǒng)8控制相連，供水機(jī)構(gòu)10也受控制系統(tǒng)控制，同時本控制系統(tǒng)連接一視頻系統(tǒng)9，可實現(xiàn)現(xiàn)場觀察。本控制系統(tǒng)8主要包括對上述主螺栓型號選擇和參數(shù)設(shè)置11、支撐平臺即第三電機(jī)401、縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)即第二電機(jī)601、橫向驅(qū)動機(jī)構(gòu)即第一電機(jī)601和供水機(jī)構(gòu)10的自動控制，可方便實現(xiàn)系統(tǒng)的啟動、檢測、停止及緊急停止?？刂葡到y(tǒng)內(nèi)的控制模塊集成了運動控制和伺服放大功能，控制方式為閉環(huán)控制，可實現(xiàn)精確控制。上述各電機(jī)的運動速度在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，所采集的超聲信號具有高信噪比及精確定位等特征。
[0065]上述高信噪比特征主要通過以下幾種降噪方法實現(xiàn):對各電機(jī)輸出端進(jìn)行磁環(huán)降噪，減小電機(jī)噪聲輸出；采用三同軸屏蔽高信號較細(xì)線纜，上述齒條604可裝在一根空心管上，這樣該些線纜可放置在空心管內(nèi)，在滿足齒條通過性的前提下，減少信號衰減，增加噪聲屏蔽；將三同軸的超聲信號線纜的最外層屏蔽兩端分別作接地處理，有效的屏蔽自動檢測裝置的噪聲輸入。通過試驗，在主螺栓的檢測靈敏度下，噪聲信號遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于10%的滿屏高度，信噪比達(dá)到了 20dB以上。
[0066]下面分別描述上述各個機(jī)構(gòu)的一具體實施例。
[0067]上述支撐平臺4安裝在底座2上，上述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可采用單列圓錐滾子軸承，其經(jīng)同步帶與第三電機(jī)傳動相連，可無級調(diào)速。使用成對單列圓錐滾子軸承傳動，可承受較大徑向力及軸向力，滿足主螺栓吊裝及檢測時的承載要求。支撐平臺4上方針對不同主螺栓設(shè)計了不同的法蘭，可對不同規(guī)格的主螺栓進(jìn)行定位，更換方便。支撐平臺4的表面設(shè)有雙重0形密封圈，可在主螺栓旋轉(zhuǎn)時實現(xiàn)動密封，防止耦合劑泄露而造成污染。
[0068]如圖2所示，上述抱緊機(jī)構(gòu)3的一具體結(jié)構(gòu)圖:第一安裝座包括雙向調(diào)節(jié)螺桿305、位于雙向調(diào)節(jié)螺桿兩側(cè)的導(dǎo)桿304，以及穿設(shè)在雙向調(diào)節(jié)螺桿和導(dǎo)桿端部的抱爪臂303，抱爪302設(shè)在抱爪臂303的兩端，本抱緊機(jī)構(gòu)通過雙向調(diào)節(jié)螺桿來調(diào)節(jié)兩個抱爪臂間的距離，以適應(yīng)抱緊各類型的主螺栓。上述雙向調(diào)節(jié)螺桿305與一鎖緊機(jī)構(gòu)301相連，通過該鎖緊機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)間距，并將雙向調(diào)節(jié)螺桿鎖定。該抱緊機(jī)構(gòu)在不干擾超聲檢測的前提下，減少被測主螺栓運動時的徑向跳動，防止主螺栓旋轉(zhuǎn)時傾覆，確保運動平穩(wěn)，有利于相對運動以及信號的采集。上述抱爪302為弧形，在弧形的兩端設(shè)有抱緊滾輪306，該抱緊滾輪306與主螺栓貼合并且同步旋轉(zhuǎn)，保證主螺栓運動平穩(wěn)，其可采用尼龍等材料制成，既具有一定的耐磨性，還可以避免損害主螺栓。[0069]如圖3所示，上述檢測機(jī)構(gòu)6的一具體結(jié)構(gòu)圖:其包括第二安裝座609和設(shè)在第二安裝座609上的橫向驅(qū)動機(jī)構(gòu)和縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)，以及帶有中心孔內(nèi)壁檢測探頭的第一夾具、帶有端面檢測探頭的第二夾具，第二安裝座609設(shè)在豎直架I上并且位于抱緊機(jī)構(gòu)3的上方。
[0070]橫向驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括設(shè)在第二安裝座609上的絲桿機(jī)構(gòu)、與絲桿機(jī)構(gòu)傳動相連的第一電機(jī)601，該絲桿機(jī)構(gòu)包括絲桿602和穿設(shè)在絲桿上的絲桿螺母，絲桿602橫向穿設(shè)在第二安裝座609上并且通過齒輪傳動結(jié)構(gòu)與第一電機(jī)601傳動相連,第一電機(jī)帶動絲桿旋轉(zhuǎn)進(jìn)而帶動絲桿螺母沿絲桿運動。
[0071]上述縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過一安裝架603與上述絲桿螺母相連，該縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)可以在橫向驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動下水平運動?？v向驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第二電機(jī)605、與第二電機(jī)相連的第一齒輪607和穿設(shè)在安裝架603上與主螺栓5同軸的齒條604，第一齒輪607與齒條604相嚙合驅(qū)動齒條上下運動。該齒條604可設(shè)在一根空心管上，該空心管便于各電纜信號線的放置。在第一齒輪607的一側(cè)設(shè)有第二齒輪608,齒條604夾緊在第一齒輪和第二齒輪間,避免第二齒輪與齒條的軸向間距增加而帶來傳動誤差。
[0072]齒條604的長度可滿足多種堆型的超聲檢測，上下兩端分別設(shè)有零點指示及自動停止機(jī)構(gòu)，在中心孔超聲檢測啟動時記錄零點，便于進(jìn)行缺陷定位，在檢測完成時自動停止，避免損壞檢測探頭與齒條。自動停止機(jī)構(gòu)可為:在上述安裝架603的頂部設(shè)有一光電開關(guān)，齒條604的上端設(shè)有一觸發(fā)光電開關(guān)的觸發(fā)件606,光電開關(guān)與第二電機(jī)驅(qū)動相連，當(dāng)觸發(fā)件觸動光電開關(guān)時，使第二電機(jī)停止。
[0073]上述安裝架603上在絲桿的底端處設(shè)有限位件，限定絲桿螺母的運動行程，即限定齒條徑向運動的行程。
[0074]上述第一夾具和第二夾具上均設(shè)有與齒條604相連的螺紋孔，因此中心孔內(nèi)壁檢測探頭可在縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶動下沿主螺栓軸向運動，上述端面檢測探頭在橫向驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶動下沿主螺栓端面徑向運動，再加上主螺栓自身的旋轉(zhuǎn)，依次完成主螺栓的中心孔內(nèi)壁檢測和端面檢測。
[0075]第一夾具通過螺紋與齒條末端相連，并在螺紋孔內(nèi)設(shè)有防松裝置，避免發(fā)生墜落。第一夾具上布置了兩個方向相反即相對設(shè)置的中心孔內(nèi)壁檢測探頭，以滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對檢測方向的要求，同時減小了檢驗端部盲區(qū)范圍。第一夾具兩端采用支撐套及滾珠，以保證中心孔內(nèi)壁檢測探頭與主螺栓中心孔的對中性，避免中心孔內(nèi)壁檢測探頭在主螺栓中心孔內(nèi)部的偏心而引起的探頭角度變化，提高檢測信號的穩(wěn)定性、重復(fù)性，降低缺陷漏檢幾率。中心孔內(nèi)壁檢測探頭選用薄水層接觸式探頭，設(shè)計制作一定參數(shù)的橫波探頭，不僅能清晰的分辨因人工缺陷產(chǎn)生的“斷齒”現(xiàn)象，還能明顯的區(qū)分不同深度缺陷的回波幅度，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0076]如圖4所示，第二夾具包括連接部701、轉(zhuǎn)臂703和探頭楔塊704，轉(zhuǎn)臂703與連接部通過兩根轉(zhuǎn)軸軸動相連，其中一根轉(zhuǎn)軸起到限位作用，其兩端穿設(shè)在連接部上的弧形孔內(nèi)，起到將轉(zhuǎn)臂壓緊以及限定轉(zhuǎn)動角度的作用，轉(zhuǎn)臂703的端部設(shè)有一銷軸，探頭楔塊704轉(zhuǎn)動穿設(shè)在銷軸上，端面檢測探頭設(shè)在探頭楔塊704內(nèi)，連接部701上設(shè)有與齒條相連的螺紋孔702。該第二夾具可實現(xiàn)端面檢測探頭與主螺栓端面的良好緊密接觸及超聲耦合，第二夾具通過連接部的螺紋孔安裝在齒條上。采用星形掃查的方式，齒條在橫向驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶動下沿主螺栓的徑向運動與主螺栓的周向旋轉(zhuǎn)相結(jié)合，實現(xiàn)主螺栓端面掃查的全覆蓋。端面檢測探頭選用縱波小角度探頭和直探頭，配合上下兩個端面的掃查，有效的補充了中心孔檢測的覆蓋范圍，實現(xiàn)主螺栓檢測范圍全覆蓋。
[0077]采用本超聲檢測裝置對主螺栓進(jìn)行超聲檢測，其具體檢測過程如下:
[0078](I)主螺栓中心孔內(nèi)壁的超聲檢測
[0079]首先根據(jù)被檢主螺栓參數(shù)，對本超聲檢測裝置進(jìn)行適當(dāng)更換及調(diào)節(jié)，包括第一夾具、觸發(fā)件和限位件的位置、安裝主螺栓的法蘭、控制系統(tǒng)內(nèi)各參數(shù)的選擇及設(shè)置等。在核電站停堆換料檢測時，首先將上述齒條604移至絲桿602的右側(cè)極限位置，再將齒條604升至最高點，將抱緊機(jī)構(gòu)3的抱爪302張開到最大位置，其可以通過調(diào)節(jié)雙向調(diào)節(jié)螺桿實現(xiàn)。通過吊裝將主螺栓5在支撐平臺4上放置平穩(wěn)，注意盡量避免對檢測機(jī)構(gòu)6的磕碰。調(diào)節(jié)抱緊機(jī)構(gòu)3，使兩側(cè)抱爪302同步相向運動，至抱緊主螺栓5時停止，使得四個抱緊滾輪306都與主螺栓貼合，并用鎖緊機(jī)構(gòu)301鎖緊。
[0080]為控制整個裝置的上電，啟動上述第三電機(jī)401，并通過同步帶傳動帶動主螺栓按既定速度旋轉(zhuǎn)，抱緊機(jī)構(gòu)3上的抱緊滾輪306與主螺栓同步運動。啟動中心孔內(nèi)壁檢測電機(jī)即上述第二電機(jī)605，通過第一齒輪607驅(qū)動齒條按照選定速度沿主螺栓軸向運動，形成中心孔內(nèi)壁檢測探頭與主螺栓的螺旋線運動，主螺栓旋轉(zhuǎn)速度及齒條升降速度可通過上述控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。在檢測機(jī)構(gòu)通過齒條上的零點指示時確定軸向零點，運動至自動停止機(jī)構(gòu)的限位位置即齒條上的觸發(fā)件606碰觸光電開關(guān)時停止檢測。通過視頻系統(tǒng)觀察主螺栓上端面，確定周向零點。如發(fā)現(xiàn)缺陷，可通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)缺陷的軸向及周向定位，通過超聲信號分析實現(xiàn)缺陷的評定。啟動供水機(jī)構(gòu)，為超聲檢測提供耦合劑。對所采集的超聲信號進(jìn)行存儲，便于在線/離線的數(shù)據(jù)分析。通過視頻系統(tǒng)對現(xiàn)場進(jìn)行實時監(jiān)控，如發(fā)生任何問題，首先通過控制系統(tǒng)上的急停按鈕停止所有運動，再進(jìn)行故障分析、診斷及解決。
[0081 ] (2)主螺栓端面超聲檢測
[0082]首先根據(jù)被檢主螺栓參數(shù)，對本超聲檢測裝置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，包括第一夾具、觸發(fā)件和限位件的位置、安裝主螺栓的法蘭、控制系統(tǒng)內(nèi)各參數(shù)的選擇及設(shè)置等。端面超聲檢測采用事先將耦合劑涂在端面檢測探頭表面的方式實現(xiàn)信號耦合。在核電站停堆換料檢測時，首先將上述齒條604移至絲桿602的右側(cè)極限位置，再將齒條604升至最高點，將抱緊機(jī)構(gòu)3的抱爪302張開到最大位置，其可以通過調(diào)節(jié)雙向調(diào)節(jié)螺桿實現(xiàn)。通過吊裝將主螺栓5在支撐平臺4上放置平穩(wěn)，注意盡量避免對檢測機(jī)構(gòu)6的磕碰。調(diào)節(jié)抱緊機(jī)構(gòu)3，使兩側(cè)抱爪302同步相向運動，至抱緊主螺栓5時停止，使得四個抱緊滾輪306都與主螺栓貼合，并用鎖緊機(jī)構(gòu)301鎖緊。
[0083]為控制系統(tǒng)上電，啟動端面掃查電機(jī)即上述第一電機(jī)601,將齒條604移至主螺栓中心孔上方；啟動齒條升降電機(jī)即上述第二電極605，將齒條604降至主螺栓上端面上方位置，使得端面檢測探頭貼合上端面，但不可貼合過緊；啟動上述第三電機(jī)，通過同步帶傳動帶動主螺栓旋轉(zhuǎn)一定角度后停止，上述抱緊滾輪306與主螺栓同步運動，再通過第一電機(jī)601驅(qū)動齒條604沿主螺栓徑向運動，運動至極限位置后停止。再將主螺栓旋轉(zhuǎn)一定角度，再次啟動第一電機(jī)，如此依次進(jìn)行，完成主螺栓端面掃查。旋轉(zhuǎn)角度根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及主螺栓參數(shù)獲得，通過控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置。主螺栓旋轉(zhuǎn)速度及齒條徑向運動速度可通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。在對該端面實現(xiàn)全覆蓋檢測后，停止檢測。通過視頻系統(tǒng)觀察，確定周向零點。如發(fā)現(xiàn)缺陷，可通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)缺陷的軸向及周向定位，通過超聲信號分析實現(xiàn)缺陷的評定。對所采集的超聲信號進(jìn)行存儲，便于在線/離線的數(shù)據(jù)分析。通過視頻系統(tǒng)對現(xiàn)場進(jìn)行實時監(jiān)控，如發(fā)生任何問題，首先通過控制系統(tǒng)內(nèi)的急停按鈕停止所有運動，再進(jìn)行故障分析、診斷及解決。
[0084]在完成主螺栓一個端面的掃查后，通過吊裝，將主螺栓上下顛倒，完成另一個端面的檢測，可保證實現(xiàn)主螺栓的超聲全體積覆蓋檢測，避免遺漏。
[0085]綜上所述，本發(fā)明的核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置，其通過模塊化設(shè)計、運輸、安裝及拆卸，可實現(xiàn)對不同型號主螺栓的快速安裝、夾緊、對中，驅(qū)動被檢主螺栓的平穩(wěn)精確旋轉(zhuǎn)，攜帶超聲檢測探頭實現(xiàn)被檢主螺栓的全體積超聲檢測，所采集的信號具有定位精度高及信噪比高的特點，完全滿足ASME和RSEM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，有效的解決了主螺栓超聲自動檢測的問題；檢測速度、檢測范圍及檢測探頭可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定、檢測需要及被檢主螺栓參數(shù)在一定范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，檢測范圍覆蓋了國內(nèi)在役及在建所有堆型的主螺栓；自動化程度高，可以實現(xiàn)現(xiàn)場及遠(yuǎn)程控制，人員所受輻照劑量低；實現(xiàn)超聲信號實時采集、存儲、回放及在線/離線數(shù)據(jù)分析；方便實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置及對系統(tǒng)的控制；擁有完善的視頻系統(tǒng)，可對現(xiàn)場進(jìn)行實時檢查。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0086]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置，其特征在于，所述超聲檢測裝置包括: 底座(2)及固定在所述底座上的豎直架(1)； 支撐平臺(4 )，通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)在所述底座(2 )上，支撐并且?guī)又髀菟ㄐD(zhuǎn)； 抱緊機(jī)構(gòu)(3)，包括第一安裝座和設(shè)在第一安裝座上的環(huán)抱主螺栓的抱爪(302)，所述第一安裝座設(shè)在所述豎直架(1)上并且位于面向所述支撐平臺(4)的一側(cè)； 檢測機(jī)構(gòu)(6 )，包括第二安裝座(609 )和設(shè)在第二安裝座上的橫向驅(qū)動機(jī)構(gòu)和縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)，以及帶有中心孔內(nèi)壁檢測探頭的第一夾具、帶有端面檢測探頭的第二夾具，所述第二安裝座設(shè)在所述豎直架(1)上并且位于所述抱緊機(jī)構(gòu)(3)的上方，橫向驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括設(shè)在第二安裝座上的絲桿機(jī)構(gòu)、與絲桿機(jī)構(gòu)傳動相連的第一電機(jī)(601)，縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過一安裝架(603)與所述絲桿機(jī)構(gòu)上的絲桿螺母相連，縱向驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第二電機(jī)(605)、與第二電機(jī)相連的第一齒輪(607)、穿設(shè)在所述安裝架(603)上與主螺栓同軸的齒條(604)，所述第一齒輪與齒條相嚙合驅(qū)動齒條上下運動，所述第一夾具和第二夾具上均設(shè)有與所述齒條相連的螺紋孔； 供水機(jī)構(gòu)(10)，包括向主螺栓中心孔提供耦合劑的水管，所述水管沿所述豎直架固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置，其特征在于:所述第一安裝座包括雙向調(diào)節(jié)螺桿(305)、位于雙向調(diào)節(jié)螺桿兩側(cè)的導(dǎo)桿(304)，以及穿設(shè)在雙向調(diào)節(jié)螺桿和導(dǎo)桿端部的抱爪臂(303)，所述抱爪(302)設(shè)在所述抱爪臂(303)的兩端。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置，其特征在于:所述抱爪(302)為弧形，在弧 形的兩端設(shè)有抱緊滾輪(306)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置，其特征在于:所述支撐平臺(4)的表面設(shè)有密封所述主螺栓中心孔用的密封圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置，其特征在于:所述安裝架(603)的頂部設(shè)有一光電開關(guān),所述齒條(604)的上端設(shè)有一觸發(fā)所述光電開關(guān)的觸發(fā)件(606 )，所述光電開關(guān)與所述第二電機(jī)(605 )驅(qū)動相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置，其特征在于:在所述第一齒輪(607)的一側(cè)設(shè)有第二齒輪(608),所述齒條(604)夾緊在所述第一齒輪和第二齒輪間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置，其特征在于:所述第一夾具上設(shè)有兩個相對設(shè)置的所述中心孔內(nèi)壁檢測探頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置，其特征在于:所述第二夾具包括連接部(701)、轉(zhuǎn)臂(703)和探頭楔塊(704)，所述轉(zhuǎn)臂(703)與所述連接部(701)軸動相連，所述轉(zhuǎn)臂(703)的端部設(shè)有一銷軸，所述探頭楔塊(704)轉(zhuǎn)動穿設(shè)在所述銷軸上，所述端面檢測探頭設(shè)在所述探頭楔塊(704)內(nèi)，所述連接部(701)上設(shè)有與所述齒條(604)相連的螺紋孔(702)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置，其特征在于:所述超聲檢測裝置還包括控制系統(tǒng)(8)，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電機(jī)、所述第一電機(jī)(601)、第二電機(jī)(605)均與所述控制系統(tǒng)(8)控制相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置，其特征在于:所述供水機(jī)構(gòu)(10)還包括設(shè)于水管上的控制閥和液位傳感器，以及與水管相連的水泵，所述控制閥和液位傳感器均與所述控制系統(tǒng)(8)相連。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的超聲檢測裝置，其特征在于:所述控制系統(tǒng)(8)包括現(xiàn)場控制臺(801)和遠(yuǎn)程控制端(802)，所述現(xiàn)場控制臺與遠(yuǎn)程控制端信號相連。
【文檔編號】G01N29/04GK103680648SQ201210352821
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月19日
【發(fā)明者】張寶軍, 嚴(yán)智, 時改杰, 張國豐, 劉呈則, 林明峰, 陶澤勇, 鄒斌, 孫茂榮 申請人:國核電站運行服務(wù)技術(shù)有限公司