CN104979027A - 核电站控制棒驱动组件下部ω焊缝涡流扫查器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站控制棒驱动组件下部Ω焊缝涡流扫查器，其包括探头、摄像头、夹持探头的探头架、夹持摄像头的摄像头架、旋转部、定位部、平移部，所述旋转部呈弧度大于π的弧形且其两端部间距大于控制棒的直径，其包括呈弧形的且与定位部相固定连接的中部底座、在上部底座上以上部底座的圆心做圆周运动且呈弧形的移动台、驱动所述移动台在上部底座上做圆周运动的驱动机构，所述移动台与所述上部底座的弧度和大于2π。本发明利用可在上部底座上做圆周运动的移动台实现探头和摄像头的圆周运动，进而实现用单组探头和摄像头对Ω焊缝进行360°检查。

Description

核电站控制棒驱动组件下部Ω焊缝涡流扫查器

技术领域

本发明涉及核电无损检测领域，特别涉及一种核电站控制棒驱动组件下部Ω焊缝涡流扫查器。

背景技术

Ω焊缝是位于核电站控制棒驱动机构上的特殊密封焊缝，位于一回路的压力边界，长期受到振动、高辐射、内部高温高压环境的共同作用，焊缝缺陷的存在会加剧其腐蚀疲劳或SCC的发展，从而造成主***的泄露。

下部Ω焊缝为C形不锈钢薄壁管焊缝，位于控制棒驱动机构的驱动线圈的下部。Ω焊缝具有半径小，曲率大，壁厚薄（3mm左右）的特点，对其进行体积形检查难度较大，且其特殊的外形（半环形结构），焊缝内外表面成型较差（焊缝高低不平），周围环境狭小，常规的检测方法和探头无法对其进行全面的检测。Ω焊缝的环境剂量较高，手工探伤对检测人员带来较大的伤害，且该区域人员无法到达。另外，由于驱动线圈的存在，无法采用吊装的形式安装和使用环形结构对环焊缝整个区域进行无损检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种核电站控制棒驱动组件下部Ω焊缝涡流扫查器。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种核电站控制棒驱动组件下部Ω焊缝涡流扫查器，其包括探头、摄像头、夹持探头的探头架、夹持摄像头的摄像头架、用于固定探头架和摄像头架并且带动探头架和摄像头架绕控制棒下部转动的旋转部、安装于所述旋转部下方用于使涡流扫查器定位的定位部、安装于所述定位部下方驱动所述旋转部和定位部朝向或背离控制棒运动的平移部，所述旋转部呈弧度大于π的弧形且其两端部间距大于控制棒的直径，其包括呈弧形的且与定位部相固定连接的中部底座、在上部底座上以上部底座的圆心做圆周运动且呈弧形的移动台、驱动所述移动台在上部底座上做圆周运动的驱动机构，所述移动台与所述上部底座的弧度和大于2π。

优化的，所述移动台下端面开设有与所述上部底座相匹配的弧形槽，该弧形槽内设置有槽内置滚轮以及驱动槽内置滚轮转动的内置电机，弧形槽卡设于所述上部底座上，所述槽内置滚轮转动从而带动移动台在上部底座上做圆周运动。

优化的，所述上部底座上设置有轴线垂直上部底座上端面两排导向轮，两排所述导向轮呈弧形分布形成弧形导轨，每个所述导向轮侧壁开设有凹槽，所述移动台下端面上固定连接有呈扇形的导向翼板，所述导向翼板的边缘具有与所述导向轮上的凹槽相对应的突起，所述导向翼板位于两排所述导向轮之间且突起卡设于凹槽内，两排所述导向轮限制所述导向翼板在两排导向轮形成的弧形导轨内移动。

进一步地，呈弧形的所述导向翼板上端具有延伸部，延伸部的外侧面具有呈弧形分布的齿，驱动机构包括在同一排导向轮中穿插设置且与所述导向翼板上端的齿相啮合的驱动齿轮、用于驱动所述驱动齿轮转动的驱动电机。

优化的，涡流扫查器还包括中部底座和下部底座，所述中部底座安装于上部底座和下部底座之间，所述定位部包括连接于所述下部底座和中部底座之间且相对设置的两个定位气缸、由定位气缸驱动从而夹紧控制棒的定位块以及固定安装于下部底座和中部底座之间的尼龙块，定位时，两个所述定位块和尼龙块所在位置连线形成三角形夹紧所述控制棒，所述定位块的长度方向平行于控制棒的轴线方向。

进一步的，所述支撑板连接有所述定位块的端部还设有用于引导定位部至控制棒两侧的辅助导向轮。

优化的，所述定位部与平移部之间还连接有微幅摆动机构。

优化的，所述移动台上还设置有零位开关。

优化的，所述平移部为机械结合式无杆气缸。

本发明的有益效果在于：本发明利用可在上部底座上做圆周运动的移动台实现探头和摄像头的圆周运动，进而实现用单组探头和摄像头对Ω焊缝进行360°检查。

附图说明

附图1为本发明的立体视图；

附图2为本发明驱动部的驱动滚轮与驱动电机的连接结构示意图；

附图中：1、探头；2、摄像头；3、探头架；4、摄像头架；5、旋转部；6、定位部；7、平移部；8、微幅摆动机构；31、安装座；32、辅助支架；33、导向柱；34、补偿弹簧；51、上部底座；52、移动台；54、导向轮；55、导向翼板；56、驱动齿轮；57、驱动电机；58、零位开关；59、驱动滚轮；61、定位气缸；62、定位块；63、支撑板；64、辅助导向轮；65、尼龙块；66、中部底座；67、下部底座。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作以下详细描述：

本发明是针对控制棒驱动组件下部Ω焊缝的特点设计的一种专用的自动化涡流和视频检查装置，该装置可以实现远程自动化定位和安装，远程控制对焊缝进行全面的涡流和视频检查。

如图1所示，核电站控制棒驱动组件下部Ω焊缝涡流扫查器包括探头1、摄像头2、夹持探头的探头架3、夹持摄像头的摄像头架4、用于固定探头架3和摄像头架4并且带动探头架3和摄像头架4绕控制棒下部转动的旋转部5、安装于所述旋转部5下方用于使涡流扫查器定位的定位部6、安装于所述定位部6下方驱动所述旋转部5和定位部6朝向或背离控制棒运动的平移部7。

探头架3包括与移动台52上端相连接的安装座31、用于固定摄像头的辅助支架32、上端固定于安装座31上且下端穿设于移动台52上的导向柱33、套设在导向柱33上且位于安装座31和移动台52之间用于调节探头1在控制棒轴向方向上偏差的补偿弹簧34。

针对下部Ω焊缝的特点，需要半环形结构检查装置，因此旋转部5为弧度大于π的弧形且其两端部间距大于控制棒的直径，其包括呈弧形的且与定位部7相固定连接的上部底座51、在上部底座51上以上部底座51的圆心做圆周运动且呈弧形的移动台52、驱动所述移动台52在上部底座51上做圆周运动的驱动机构，所述移动台52与所述上部底座51的弧度和大于2π。所述上部底座51上设置有轴线垂直上部底座51上端面两排导向轮54，两排所述导向轮54呈弧形分布形成弧形导轨，每个所述导向轮54侧壁开设有凹槽，所述移动台52下端面上固定连接有呈扇形的导向翼板55，所述导向翼板55的边缘具有与所述导向轮54上的凹槽相对应的突起，所述导向翼板55位于两排所述导向轮54之间且突起卡设于凹槽内，两排所述导向轮54限制所述导向翼板55在两排导向轮54形成的弧形导轨内移动。呈弧形的所述导向翼板55上端具有延伸部，延伸部的外侧面具有呈弧形分布的齿，驱动机构包括在同一排导向轮中穿插设置且与所述导向翼板55上端的齿相啮合的驱动齿轮56、用于驱动所述驱动齿轮56转动的驱动电机57。驱动电机57与驱动齿轮56可以有多种连接方式，在本实施例中，驱动齿轮56共四个，均匀分布于上部底座51上端面上，各个驱动齿轮56通过穿设在上部底座51上的转轴与位于上部底座51下端面上的驱动滚轮59同轴连接，相邻两个驱动滚轮59之间通过传送带相传动连接，所述驱动电机57安装于上部底座51下端面且与位于中间的传送带相传动连接，驱动电机57转动带动传送带转动进而带动驱动滚轮59转动，与驱动滚轮59同轴连接的驱动齿轮56随之同步转动，最终实现各个驱动齿轮56分段驱动移动台52。移动台52上还设置有零位开关58。

涡流扫查器还包括中部底座66和下部底座67，所述中部底座66安装于上部底座51和下部底座67之间，所述定位部6包括连接于所述下部底座67和中部底座66之间且相对设置的两个定位气缸61、由定位气缸61驱动从而夹紧控制棒的定位块62以及固定安装于下部底座67和中部底座66之间的尼龙块65，定位时，两个所述定位块62和尼龙块65所在位置连线形成三角形夹紧所述控制棒，所述定位块61的长度方向平行于控制棒的轴线方向。所述支撑板63连接有所述定位块61的端部还设有用于引导定位部至控制棒两侧的辅助导向轮64。所述定位部6与平移部7之间还连接有微幅摆动机构8，微幅摆动机构的上端与下部底座67相连接。所述平移部7为机械结合式无杆气缸。

本发明的具体技术方案：使用伸缩机械臂穿过CRDM间隙将该检查装置移送到被检组件的侧方，使用平移部将旋转部和定位部推送到焊缝的下方，并使定位块紧贴被检组件圆柱段表面，通过两个膜片式抱紧实现对装置的安装定位；驱动电机齿轮带进而带动驱动齿轮最终带动移动台沿两排导向轮移动，最终完成360°旋转，实现双摄像头对焊缝表面进行视频检查，观察焊缝表面有无泄露产生，或存在对紧贴合涡流探头检查有明显影响的因素存在，探头架的针形气缸推动探头，使异形涡流探头表面紧贴合焊缝表面，驱动电机带动探头对焊缝表面进行360度涡流检查，并对检查结果进行分析，记录疑似缺陷位置；探头架气缸收回，定位气缸放松，平移部收回，伸缩臂将检查装置移送到另一个被检组件。

综上，本发明具有以下优点：

1、本检查装置在平移过程中，微幅摆动机构会根据装置和被检控制棒的位置进行微幅摆动，在一定范围内调节装置和被检控制棒的相对位置，确保定位更加准确。

2、本装置所述探头为双排线圈涡流探头，两排线圈的位置互相交叉，实现对焊缝表面的全覆盖，通过对各个点线圈的综合信号分析来判断缺陷的类型和大小。

3、本装置使用两个***头对焊缝表面进行视频检查，并使用面式光源为检查提供适合的亮度，确保检查结果的准确性和检查区域的完全可达。

4、本装置在安装定位过程中使用超声测距探头对整个检查过程进行实时监测，利用超声测距探头的高精确度实时反馈装置的位置，实现检查装置快速、准确的定位。

5、本发明采用单个驱动电机带动多个位置的驱动齿轮，通过建立各个驱动齿轮的运动耦合关系，实现各个驱动齿轮分段驱动移动台，从而实现使用单组探头对Ω环焊缝的360°检测。

6、本发明所述的涡流探头架采用多自由度设计，可实现在周向和径向上位置的自动调节，弥补由于装置定位误差引起的旋转中心和被检组件中心不重合以及旋转平面与水平平面不重合从而造成的探头位置不准或者探头位置随旋转位置变化而变化，保证在检查过程中涡流探头能够很好的贴合被检焊缝的表面。

7、本发明所述的推送机构是采用机械结合式无杆气缸，利用其重量轻，承载能力大，抗扭转能力强，适合搬送长行程一般工器具的特点，使装置的总重量更小，移动关节的稳定性更好。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，如移动台下端面开设有与上部底座相匹配的弧形槽，该弧形槽内设置有槽内置滚轮以及驱动槽内置滚轮转动的内置电机，弧形槽卡设于上部底座上，槽内置滚轮转动从而带动移动台在上部底座上做圆周运动，此类变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种核电站控制棒驱动组件下部Ω焊缝涡流扫查器，其包括探头（1）、摄像头（2）、夹持探头的探头架（3）、夹持摄像头的摄像头架（4）、用于固定探头架（3）和摄像头架（4）并且带动探头架（3）和摄像头架（4）绕控制棒下部转动的旋转部（5）、安装于所述旋转部（5）下方用于使涡流扫查器定位的定位部（6）、安装于所述定位部（6）下方驱动所述旋转部（5）和定位部（6）朝向或背离控制棒运动的平移部（7），其特征在于：所述旋转部（5）呈弧度不小于π的弧形且其两端部间距大于控制棒的直径，其包括呈弧形的且与定位部（7）相固定连接的上部底座（51）、在上部底座（51）上以上部底座（51）的圆心做圆周运动且呈弧形的移动台（52）、驱动所述移动台（52）在上部底座（51）上做圆周运动的驱动机构，所述移动台（52）与所述上部底座（51）的弧度和大于2π。

2.根据权利要求1所述的核电站控制棒驱动组件下部Ω焊缝涡流扫查器，其特征在于：所述移动台（52）下端面开设有与所述上部底座（51）相匹配的弧形槽，该弧形槽内设置有槽内置滚轮以及驱动槽内置滚轮转动的内置电机，弧形槽卡设于所述上部底座（51）上，所述槽内置滚轮转动从而带动移动台（52）在上部底座（51）上做圆周运动。

3.根据权利要求1所述的核电站控制棒驱动组件下部Ω焊缝涡流扫查器，其特征在于：所述上部底座（51）上设置有轴线垂直上部底座（51）上端面两排导向轮（54），两排所述导向轮（54）呈弧形分布形成弧形导轨，每个所述导向轮（54）侧壁开设有凹槽，所述移动台（52）下端面上固定连接有呈扇形的导向翼板（55），所述导向翼板（55）的边缘具有与所述导向轮（54）上的凹槽相对应的突起，所述导向翼板（55）位于两排所述导向轮（54）之间且突起卡设于凹槽内，两排所述导向轮（54）限制所述导向翼板（55）在两排导向轮（54）形成的弧形导轨内移动。

4.根据权利要求3所述的核电站控制棒驱动组件下部Ω焊缝涡流扫查器，其特征在于：呈弧形的所述导向翼板（55）上端具有延伸部，延伸部的外侧面具有呈弧形分布的齿，驱动机构包括在同一排导向轮中穿插设置且与所述导向翼板（55）上端的齿相啮合的驱动齿轮（56）、用于驱动所述驱动齿轮（56）转动的驱动电机（57）。

5.根据权利要求1所述的核电站控制棒驱动组件下部Ω焊缝涡流扫查器，其特征在于：涡流扫查器还包括呈弧形的中部底座（66）和呈弧形的下部底座（67），所述中部底座（66）安装于上部底座（51）和下部底座（67）之间，所述定位部（6）包括连接于所述下部底座（67）和中部底座（66）之间且相对设置的两个定位气缸（61）、由定位气缸（61）驱动从而夹紧控制棒的定位块（62）以及固定安装于下部底座（67）和中部底座（66）之间的尼龙块（65），定位时，两个所述定位块（62）和尼龙块（65）所在位置连线形成三角形夹紧所述控制棒，所述定位块（61）的长度方向平行于控制棒的轴线方向。

6.根据权利要求5所述的核电站控制棒驱动组件下部Ω焊缝涡流扫查器，其特征在于：所述支撑板（63）连接于所述定位块（61）的端部还设有用于引导定位部至控制棒两侧的辅助导向轮（64）。

7.根据权利要求1所述的核电站控制棒驱动组件下部Ω焊缝涡流扫查器，其特征在于：所述定位部（6）与平移部（7）之间还连接有微幅摆动机构（8）。

8.根据权利要求1所述的核电站控制棒驱动组件下部Ω焊缝涡流扫查器，其特征在于：所述移动台（52）上还设置有零位开关（58）。

9.根据权利要求1所述的核电站控制棒驱动组件下部Ω焊缝涡流扫查器，其特征在于：所述平移部（7）为机械结合式无杆气缸。