CN110595316B - 一种可燃毒物组装件辐照后整体性能检查装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可燃毒物组装件辐照后整体性能检查装置及检测方法，所述整体性能检查装置包括支架、检测***和主台架轨道，所述支架的顶部设置有旋转机构，所述旋转机构用于固定组装件，所述主台架轨道与支架平行设置。本发明解决了类似于可燃毒物组件的组装件池边检查操作风险大，效率低，需要参与的人员多的难题。该设备能够在现场对高放射性的组装件进行外观检查，辐照后的微小尺寸变化进行精确测量，而且测量高效、安全、可靠。

Description

一种可燃毒物组装件辐照后整体性能检查装置及检测方法

技术领域

本发明涉及核工业检测技术，具体涉及一种可燃毒物组装件辐照后整体性能检查装置及检测方法。

背景技术

可燃毒物组件是压水堆燃料组件中的重要部件，主要功能是堆芯功率峰值控制和慢化剂温度系数的控制。在某燃料棒材料研制过程中，将不同型号的锆合金材料制备成辐照样管装配成类似于可燃毒物的组装件***燃料组件中进行辐照考验，经过若干个考验循环后，需要测量出样组装件辐照后尺寸的微小变化，比如辐照生长量和氧化膜厚度的微小变化。

目前，对类似于可燃毒物组件的检测设备功能单一，尚未有整体性能检测装置。此外，目前已有的专用检查设备对组装件的池边检查操作风险大，效率低，需要参与的人员多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可燃毒物组装件辐照后整体性能检查装置，本发明所述整体性能检查装置能够对可燃毒物组装件辐照后进行整体性检查，具有测量高效、安全、可靠的优点。

此外，本发明还提供基于上述整体性能检查装置的检测方法

本发明通过下述技术方案实现：

一种可燃毒物组装件辐照后整体性能检查装置，包括支架、检测***和主台架轨道，所述支架的顶部设置有旋转机构，所述旋转机构用于固定组装件，所述主台架轨道与支架平行设置，所述主台架轨道上设置有移动小车，所述移动小车由主台架电仪***控制驱动，所述移动小车上设置有第一高清彩色CCD，所述检测***包括快速连接机构，所述快速连接机构上从下到上依次设置有X平台、Y平台和Z平台，所述X平台、Y平台由主台架电仪***控制在X轴方向、Y轴方向移动，所述Z平台由检测电仪***控制在Z轴方向移动，所述检测***还包括与Z平台平行设置的测量杆，所述测量杆上设置有第二高清彩色CCD和抗辐射摄像头，所述Z平台上设置有小Y平台，所述小Y平台上设置有测量机构，所述测量机构的端部转动设置有约束机构，所述约束机构包括与辐照样管配合的档杆，所述小Y平台上设置有与测量机构配合的涡流传感器，所述涡流传感器上设置有与辐照样管配合的滚轮，所述检测***还包括与测量机构配合的第三高清彩色CCD、与支架平行设置的标定尺。

本发明所述旋转机构为现有技术，其由气动马达、涡轮蜗杆机构、以及Z型旋转杆组成，运动时气动马达带动蜗杆，进而带动涡轮，并驱动与涡轮连接的Z型旋转杆，实现旋转杆的360°旋转。所述X/Y/小Y平台的传动结构均为现有技术，X/Y/小Y平台均由气动马达、大小链轮、链条、不锈钢丝杠模组、滑动杆、直线轴承等组成，与之不同的是，Z平台采用涡轮蜗杆机构代替了链轮传动。运动时，X/Y/小Y平台通过气动马达带动小链轮和链条，进而带动大链轮，并驱动与大链轮连接的丝杠模组，从而实现检测平台的X/Y向运动；Z平台通过气动马达带动蜗杆，进而带动涡轮，并驱动与涡轮连接的丝杠模组，从而实现检测平台Z向运动。

使用时，支架安装在水池内，用于存放被检测组件，与检测***无任何连接关系。检测***安装在移动小车上能实现被检测组件竖直方向上全覆盖。移动小车在轨道上滑动，由主工作平台上的传动机构驱动(即大Z***)。

本发明通过主台架电仪***和检测电仪***驱动X平台、Y平台、Z平台和小Y平台的移动，配合移动小车在主台架轨道上移动，继而实现第一高清彩色CCD，第二高清彩色CCD、第三高清彩色CCD和抗辐射摄像头在X轴、Y轴和Z轴方向的移动，以及在小Y平台上设置有测量机构和约束机构，继而实现对辐照样管的检测。

本发明只需要配插一次就能完成组装件所有辐照样管的性能检测，能够对可燃毒物组装件辐照后进行整体性检查，具有测量高效、安全、可靠的优点。

进一步地，支架包括下基体，所述下基体安装于井底，所述下基体上垂直设置有上基体，所述旋转机构设置在上基体的顶部。

进一步地，旋转机构配合设置有旋转长柄，旋转机构上设置与旋转长柄配合的定位孔。

进一步地，约束机构由气缸驱动转动。

进一步地，标定尺安装在主工作平台上，所述主工作平台设置在支架上方。

进一步地，主工作平台上设置有栏杆，以及与主台架轨道配合的传动机构。

进一步地，支架的顶部设置有水平测量仪。

一种可燃毒物组装件辐照后整体性能检查装置的检测方法，包括以下步骤：

1)、安装组装件：将安装组装件***旋转机构内；

2)、检测：依次对安装组装件进行外观检查、辐照生长量测量和氧化膜厚度测量。

进一步地，在安装组装件时对支架的顶部进行水平度测量，确保水平度小于0.5°。

进一步地，外观检查的步骤为：

A1)、通过主台架电仪***驱动移动小车在主台架轨道上移动，直到第一高清彩色CCD移动至与组装件上端相对的位置，采用第一高清彩色CCD进行录像，采用自动模式，再次通过主台架电仪***驱动移动小车，直到第一高清彩色CCD移动至与组装件下端相对的位置；

B1)、转动旋转机构，检查组装件的另一个侧面，完成组装件的4个面外观录像；

C1)、对录像进行放大并分析；

辐照生长量的测量步骤为：

A2)、通过主台架电仪***移动Y平台，将第二高清彩色CCD移动到后端，调整光源，使标定尺及辐照样管的刻度清晰可见；

B2)、通过主台架电仪***移动X平台，配合标定尺对拉线标尺进行标定；

C2)、通过主台架电仪***移动Z平台，将第二高清彩色CCD移动到辐照样管的上刻度，使上刻度位于屏幕正中间，记录此时的拉线标尺值；

D2)、通过主台架电仪***移动Z平台，将第二高清彩色CCD移动到辐照样管的下刻度，使下刻度位于屏幕正中间，记录此时的拉线标尺值；

E2)、通过步骤B2)中的标定值换算上下刻度间的距离，该值为辐照后的两刻度间距离；

F2)、将步骤E2)中的值与标准值作差为辐照生长量；

J2)、转动旋转机构，重复步骤C2)至步骤F2)完成剩余组装件中的辐照样管的辐照生长测量；

氧化膜厚度测量的步骤为：

A3)、通过主台架电仪***移动X平台，依靠抗辐射摄像头，使标定棒位于滚轮的正中间，移动Y平台，使滚轮与标定棒接触，直到测量机构的测量探头及滚轮与标定棒紧密贴合，对氧化膜传感器进行标定；

B3)、通过检测电仪***移动Y平台，Y平台带动测量机构和约束机构***相邻辐照样管之间的间隙；

C3)、通过接近开关，并配合第三高清彩色CCD观测，判断约束机构是否到位；

D3)、启动约束机构上的气缸，使约束机构旋转90゜，使约束机构上的档杆位于待测辐照样管后方；

E3)、移动小Y平台，进一步带动测量机构向前运动，使测量机构的测量探头及滚轮与待测辐照样管紧密贴合；

F3)、通过主台架电仪***移动Z平台，进行氧化膜厚度测量；

J3)、转动旋转机构，重复步骤B3)至步骤F3)完成剩余组装件中的辐照样管的氧化膜厚度测量。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明能够在现场对高放射性的组装件进行外观检查，辐照后的微小尺寸变化进行精确测量。

2、本发明在测量过程无人体直接接触，其通过涡流传感器和图像法对微小尺寸变化进行测量，检测更加安全、高效、可靠。

3、本发明只需要配插一次就能完成组装件所有辐照样管的性能检测，极大程度地减小了对组装件的损伤几率，同时核电厂配合的人员减少，且不需要长时间呆在控制区。

4、本发明自带水平测量仪，能实时监控支架的水平度，将组装件刮蹭的几率减到最小。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的应用示意图；

图2为整体性能检查装置的结构示意图；

图3为检测***的结构示意图；

图4为本发明的氧化测量示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-主台架电仪***，2-栏杆，3-旋转长柄，4-主工作平台，5-传动机构，6-主台架轨道，7-检测电仪***，8-Z平台，9-小Y平台，10-测量机构，11-约束机构，12-第三高清彩色CCD，13-抗辐射摄像头，14-第二高清彩色CCD，15-X平台，16-Y平台，17-快速连接机构，18-移动小车，19-滚轮，20-第一高清彩色CCD，21-下基体，22-上基体，23-组装件，24-水平测量仪，25-旋转机构，26-标定尺，27-辐照样管，28-涡流传感器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1-图4所示一种可燃毒物组装件辐照后整体性能检查装置，包括支架、检测***和主台架轨道6，所述支架包括下基体21，所述下基体21安装于井底，所述下基体21上垂直设置有上基体22，所述上基体22的顶部设置有旋转机构25，所述支架的顶部设置有水平测量仪24，所述旋转机构25用于固定组装件23，所述旋转机构25配合设置有旋转长柄3，旋转机构25上设置与旋转长柄3配合的定位孔，转动旋转机构25时，将旋转长柄3***定位孔操作即可，所述主台架轨道6与支架平行设置，所述主台架轨道6上设置有移动小车18，所述移动小车18由主台架电仪***1控制驱动，所述移动小车18上设置有第一高清彩色CCD20，所述检测***包括快速连接机构17，所述快速连接机构17上从下到上依次设置有X平台15、Y平台16和Z平台8，所述X平台15、Y平台16由主台架电仪***1控制在X轴方向、Y轴方向移动，所述Z平台8由检测电仪***7控制在Z轴方向移动，所述检测***还包括与Z平台8平行设置的测量杆，所述测量杆上设置有第二高清彩色CCD14和抗辐射摄像头13，所述Z平台8上设置有小Y平台9，所述小Y平台9上设置有测量机构10，所述测量机构10的端部转动设置有约束机构11，所述约束机构11由气缸驱动转动，所述约束机构11包括与辐照样管27配合的档杆，所述小Y平台9上设置有与测量机构10配合的涡流传感器28，所述涡流传感器28上设置有与辐照样管27配合的滚轮19，所述检测***还包括与测量机构10配合的第三高清彩色CCD12、与支架平行设置的标定尺26，所述标定尺26安装在主工作平台4上，所述主工作平台4设置在支架上方；所述主工作平台4上设置有栏杆2，以及与主台架轨道6配合的传动机构5。

实施例2：

一种如实施例1所述可燃毒物组装件辐照后整体性能检查装置的检测方法，包括以下步骤：

1)、安装组装件23：通过水平测量仪24获取支撑架顶部平面的水平度，需小于0.5゜，使用核电厂的可燃毒物抓具将组装件23从燃料组件中拔出，并移至装载井中支架顶端，通过旋转机构25的两个定位孔的定位，可燃毒物抓具坐在旋转机构25上方，再次通过水平测量仪24获取支架顶部平面的水平度，需小于0.5゜，通过可燃毒物抓具上的执行机构将组装件23***旋转机构25内，移除可燃毒物抓具，并将旋转长柄3***旋转机构25上的两个定位孔，将组装件23进行0-360゜旋转；此时核电厂操作人员可以离开控制区，待该组装件完成整体性能检测后移除组装件；

2)、检测：依次对安装组装件23进行外观检查、辐照生长量测量和氧化膜厚度测量；具体地：

外观检查的步骤为：

A1)、通过主台架电仪***1驱动移动小车18在主台架轨道6上移动，直到第一高清彩色CCD20移动至与组装件23上端相对的位置，采用第一高清彩色CCD20进行录像，采用自动模式，再次通过主台架电仪***1驱动移动小车18，直到第一高清彩色CCD20移动至与组装件23下端相对的位置；

B1)、转动旋转机构25，检查组装件23的另一个侧面，完成组装件23的4个面外观录像；

C1)、对录像进行放大并分析；

辐照生长量的测量步骤为：

A2)、通过主台架电仪***1移动Y平台16，将第二高清彩色CCD14移动到后端，调整光源，使标定尺26及辐照样管27的刻度清晰可见；

B2)、通过主台架电仪***1移动X平台15，配合标定尺26对拉线标尺进行标定；

C2)、通过主台架电仪***1移动Z平台8，将第二高清彩色CCD14移动到辐照样管27的上刻度，使上刻度位于屏幕正中间，记录此时的拉线标尺值；

D2)、通过主台架电仪***1移动Z平台8，将第二高清彩色CCD14移动到辐照样管27的下刻度，使下刻度位于屏幕正中间，记录此时的拉线标尺值；

E2)、通过步骤B2中的标定值换算上下刻度间的距离，该值为辐照后的两刻度间距离；

F2)、将步骤E2中的值与标准值作差为辐照生长量；

J2)、转动旋转机构25，重复步骤C2至步骤F2完成剩余组装件23中的辐照样管27的辐照生长测量；

氧化膜厚度测量的步骤为：

A3)、通过主台架电仪***1移动X平台15，依靠抗辐射摄像头13，使标定棒位于滚轮19的正中间，移动Y平台16，使滚轮19与标定棒接触，直到测量机构10的测量探头及滚轮19与标定棒紧密贴合，对氧化膜传感器进行标定；

B3)、通过检测电仪***7移动Y平台16，Y平台16带动测量机构10和约束机构11***相邻辐照样管27之间的间隙，如图4中的b；

C3)、通过接近开关，并配合第三高清彩色CCD12观测，判断约束机构11是否到位；

D3)、启动约束机构11上的气缸，使约束机构11旋转90゜，使约束机构11上的档杆位于待测辐照样管27后方；如图4中的c；

E3)、移动小Y平台9，进一步带动测量机构10向前运动，使测量机构10的测量探头及滚轮19与待测辐照样管27紧密贴合，如图4中的d；

F3)、通过主台架电仪***1移动Z平台8，进行氧化膜厚度测量；

J3)、转动旋转机构25，重复步骤B3至步骤F3完成剩余组装件23中的辐照样管27的氧化膜厚度测量。

附图4中a为测量前测量机构10对中图，附图4中b为测量机构10穿过被测辐照样管27间隙，附图4中c为约束机构11上的档杆位于待测辐照样管27后方，附图4中d为测量过程中，附图4中e为测量结束收起约束机构11，附图4中f为测量结束测量机构10退出被测辐照样管27。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可燃毒物组装件辐照后整体性能检查装置，其特征在于，包括支架、检测***和主台架轨道(6)，所述支架的顶部设置有旋转机构(25)，所述旋转机构(25)用于固定组装件(23)，所述主台架轨道(6)与支架平行设置，所述主台架轨道(6)上设置有移动小车(18)，所述移动小车(18)由主台架电仪***(1)控制驱动，所述移动小车(18)上设置有第一高清彩色CCD(20)，所述检测***包括快速连接机构(17)，所述快速连接机构(17)上从下到上依次设置有X平台(15)、Y平台(16)和Z平台(8)，所述X平台(15)、Y平台(16)由主台架电仪***(1)控制在X轴方向、Y轴方向移动，所述Z平台(8)由检测电仪***(7)控制在Z轴方向移动，所述检测***还包括与Z平台(8)平行设置的测量杆，所述测量杆上设置有第二高清彩色CCD(14)和抗辐射摄像头(13)，所述Z平台(8)上设置有小Y平台(9)，所述小Y平台(9)上设置有测量机构(10)，所述测量机构(10)的端部转动设置有约束机构(11)，所述约束机构(11)包括与辐照样管(27)配合的档杆，所述小Y平台(9)上设置有与测量机构(10)配合的涡流传感器(28)，所述涡流传感器(28)上设置有与辐照样管(27)配合的滚轮(19)，所述检测***还包括与测量机构(10)配合的第三高清彩色CCD(12)、与支架平行设置的标定尺(26)。

2.根据权利要求1所述的一种可燃毒物组装件辐照后整体性能检查装置，其特征在于，所述支架包括下基体(21)，所述下基体(21)安装于井底，所述下基体(21)上垂直设置有上基体(22)，所述旋转机构(25)设置在上基体(22)的顶部。

3.根据权利要求1所述的一种可燃毒物组装件辐照后整体性能检查装置，其特征在于，所述旋转机构(25)配合设置有旋转长柄(3)，旋转机构(25)上设置与旋转长柄(3)配合的定位孔。

4.根据权利要求1所述的一种可燃毒物组装件辐照后整体性能检查装置，其特征在于，所述约束机构(11)由气缸驱动转动。

5.根据权利要求1所述的一种可燃毒物组装件辐照后整体性能检查装置，其特征在于，所述标定尺(26)安装在主工作平台(4)上，所述主工作平台(4)设置在支架上方。

6.根据权利要求5所述的一种可燃毒物组装件辐照后整体性能检查装置，其特征在于，所述主工作平台(4)上设置有栏杆(2)，以及与主台架轨道(6)配合的传动机构(5)。

7.根据权利要求1所述的一种可燃毒物组装件辐照后整体性能检查装置，其特征在于，所述支架的顶部设置有水平测量仪(24)。

8.一种如权利要求1-7任一项所述可燃毒物组装件辐照后整体性能检查装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、安装组装件(23)：将安装组装件(23)***旋转机构(25)内；

2)、检测：依次对安装组装件(23)进行外观检查、辐照生长量测量和氧化膜厚度测量。

9.根据权利要求8所述的燃毒物组装件辐照后整体性能检查装置的检测方法，其特征在于，在安装组装件(23)时对支架的顶部进行水平度测量，确保水平度小于0.5°。

10.根据权利要求8所述的燃毒物组装件辐照后整体性能检查装置的检测方法，其特征在于，外观检查的步骤为：

A1)、通过主台架电仪***(1)驱动移动小车(18)在主台架轨道(6)上移动，直到第一高清彩色CCD(20)移动至与组装件(23)上端相对的位置，采用第一高清彩色CCD(20)进行录像，采用自动模式，再次通过主台架电仪***(1)驱动移动小车(18)，直到第一高清彩色CCD(20)移动至与组装件(23)下端相对的位置；

B1)、转动旋转机构(25)，检查组装件(23)的另一个侧面，完成组装件(23)的4个面外观录像；

C1)、对录像进行放大并分析；

辐照生长量的测量步骤为：

A2)、通过主台架电仪***(1)移动Y平台(16)，将第二高清彩色CCD(14)移动到后端，调整光源，使标定尺(26)及辐照样管(27)的刻度清晰可见；

B2)、通过主台架电仪***(1)移动X平台(15)，配合标定尺(26)对拉线标尺进行标定；

C2)、通过主台架电仪***(1)移动Z平台(8)，将第二高清彩色CCD(14)移动到辐照样管(27)的上刻度，使上刻度位于屏幕正中间，记录此时的拉线标尺值；

D2)、通过主台架电仪***(1)移动Z平台(8)，将第二高清彩色CCD(14)移动到辐照样管(27)的下刻度，使下刻度位于屏幕正中间，记录此时的拉线标尺值；

E2)、通过步骤B2)中的标定值换算上下刻度间的距离，该值为辐照后的两刻度间距离；

F2)、将步骤E2)中的值与标准值作差为辐照生长量；

J2)、转动旋转机构(25)，重复步骤C2)至步骤F2)完成剩余组装件(23)中的辐照样管(27)的辐照生长测量；

氧化膜厚度测量的步骤为：

A3)、通过主台架电仪***(1)移动X平台(15)，依靠抗辐射摄像头(13)，使标定棒位于滚轮(19)的正中间，移动Y平台(16)，使滚轮(19)与标定棒接触，直到测量机构(10)的测量探头及滚轮(19)与标定棒紧密贴合，对氧化膜传感器进行标定；

B3)、通过检测电仪***(7)移动Y平台(16)，Y平台(16)带动测量机构(10)和约束机构(11)***相邻辐照样管(27)之间的间隙；

C3)、通过接近开关，并配合第三高清彩色CCD(12)观测，判断约束机构(11)是否到位；

D3)、启动约束机构(11)上的气缸，使约束机构(11)旋转90゜，使约束机构(11)上的档杆位于待测辐照样管(27)后方；

E3)、移动小Y平台(9)，进一步带动测量机构(10)向前运动，使测量机构(10)的测量探头及滚轮(19)与待测辐照样管(27)紧密贴合；

F3)、通过主台架电仪***(1)移动Z平台(8)，进行氧化膜厚度测量；

J3)、转动旋转机构(25)，重复步骤B3)至步骤F3)完成剩余组装件(23)中的辐照样管(27)的氧化膜厚度测量。

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