一种核电站主泵主轴超声波自动扫查装置

摘要

本发明涉及一种核电站主泵轴超声波自动扫查装置，包括：定位架、周向运动模块、轴向运动模块、探头模块及电控系统。其中定位架包括上支承环、多根导向柱、下支承环；周向运动模块包括固定在上支承环上的多个连接件、与连接件相转动连接的周向转动环、电机、与主泵主轴轴心线平行的悬挂体；轴向运动模块包括两根支承杆、分别设置在支承杆上能上下运动的连接机构、轴向驱动电机；探头模块包括多个气缸、与气缸相转动连接的气动控制探头架、安装在探头架上的超声波探头。 本 发明 与现有技术相比，检测人员通过简单操作即可对主泵主轴进行自动扫查，大大降低受到的辐射量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声波扫查装置,具体涉及一种核电站主泵主轴超声波自动扫查装置。

 

背景技术

CPR1000堆型核电站的主泵是用于驱动冷却剂在反应堆冷却剂系统内循环流动，连续不断地把堆芯中产生的热量传递给蒸汽发生器二次侧给水。主泵确保有适当流量流经堆芯，从而冷却堆芯。主泵主轴为不锈钢锻件，在主泵中主要起传动作用。由于其所处环境因素的影响，可能会在主泵主轴体上产生缺陷，尤其是键槽、密封面处的疲劳裂纹，或者表面较深磨损。为了保证运营安全，需要在机组大修时对主泵轴进行无损探伤。

由于主泵主轴材料的冶金组织和几何结构的不同，超声波检验时透过性存在一定差别。因此，可以通过对比历次超声波检验结果来鉴别、判断主泵主轴损伤开裂的可能。目前对主泵主轴进行超声波检测的装置都是手动的或半自动的，例如武汉105所使用的检查装置固定在主泵主轴上部，周向和轴向的步进都是靠手动调节的，因此很难保证检验时的步进和速度均匀，而且这样的固定方式不能保证该装置与主泵轴的水平度以及垂直度。而英国PHOENIX公司设计了一种检测装置，可以针对周向和轴向焊缝进行检测，但是这款设备需要检测人员进行较多的手工操作，这样对操作人员的要求比较高。如果将其应用于检测核电站主泵主轴，则检测人员会受到较长时间的辐射。所以，设计一种操作简单，能对核电站主泵主轴进行自动扫查的装置很有必要。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种超声波自动扫查装置，仅通过检测人员的简单操作即可对主泵轴进行自动扫查，大大降低受到的辐射量。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种核电站主泵主轴超声波自动扫查装置，它包括：

定位架，所述的定位架用于固定在待检测主泵主轴上，其包括上支承环、一端固定在上支承环上的多根导向柱、与导向柱另一端相固定的下支承环；

周向运动模块，与所述的上支承环相连接，用于围绕主泵主轴作周向旋转，其包括固定在上支承环上的多个连接件、与连接件相转动连接的周向转动环、固定在上支承环上用于驱动周向转动环旋转的电机；

轴向运动模块，设置在所述的周向转动环底部，用于固定并带动探头模块作轴向运动，其包括固定在周向转动环底部与主泵主轴轴心线平行的悬挂体、沿主泵主轴轴心线方向平行固定在悬挂体上的两根支承杆、分别设置在支承杆上能上下运动的连接机构、连接两个连接机构的支承板、安装在悬挂体上的轴向驱动电机；

探头模块，其用于发射超声波，包括平行固定在支承板上的多个气缸、与气缸相转动连接的气动控制探头架、安装在探头架上的超声波探头；

电控系统，用于接收指令并输出相应信号至所述的电机，以实现对待检测主泵主轴超声波自动扫查。

对上述技术方案所采用的进一步变换和优化为：

所述的下支承环底面设有与主泵主轴台阶面相匹配的卡合部，使扫查装置与主泵主轴保持固定和垂直。

所述的悬挂体是由与周向转动环相固定的支承台和多根型材围成的框体。

所述的型材上还设有两个限位开关，两个限位开关所成直线与主泵主轴轴心线平行，防止轴向运动超出限制范围。

所述的两个连接机构一个为丝杠螺母，另一个为直线轴承，与丝杠螺母连接的支承杆为丝杠

所述的上支承环侧面设有多个对称设置的定位孔、安装在定位孔上与其数目一致的定位螺栓、固定在各个定位螺栓顶部的垫片。

所述的定位孔、定位螺栓、垫片均为三个，其中两个定位螺栓固定在定位孔里不可旋动，另一个定位螺栓可以调节,由于两个固定的定位螺栓已将轴心确定，操作人员在固定扫查装置是只需旋紧另一个定位螺栓即可，操作程序大大简化。

所述的超声波探头规格为1MHz 76°、1.5MHz 51°、相控阵探头中的一种。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：1）采用全自动的扫查方式，减轻了技术人员所受的辐射剂量和工作量；2）利用主泵轴的台阶面定位，保证了扫查装置与主泵轴的垂直度，可以提高定位精度；3）采用气动控制的探头架，可以合理控制探头与扫查面的压紧力，可以起到保护探头和提高扫查精度的作用；4）三点自动对中的定位方式，能准确保证扫查装置与轴的垂直度，且一体式的设计减少了操作人员现场的安装时间。

 

附图说明

附图1为本发明主泵主轴超声波自动扫查装置结构示意图；

附图2为本发明主泵主轴超声波自动扫查装置定位架及周向运动模块组合示意图；

附图3为本发明主泵主轴超声波自动扫查装置安装在主泵轴上的上端定位方式图；

附图4为本发明主泵主轴超声波自动扫查装置安装在主泵轴上的下端定位方式图；

附图5为本发明主泵主轴超声波自动扫查装置轴向运动模块及探头模块组合示意图；

附图6为本发明主泵主轴超声波自动扫查装置探头模块结构示意图；

附图7为本发明主泵主轴超声波自动扫查装置安装在主泵轴上的结构示意图。

其中：1、定位架，11、上支承环，111、定位孔，112、定位螺栓，113、垫片，12、导向柱，13、下支承环，131、下支承环卡合部，2、周向运动模块，21、连接件，211、连接件凹槽，22、周向转动环，221、周向转动环边缘凸痕，23、电机，3、轴向运动模块，31、悬挂体，311、支承台，312、型材，32、支承杆，33、连接机构，331、丝杠螺母，332、直线轴承，34、支承板，35、轴向驱动电机，36、限位开关，4、探头模块，41、气缸，42、探头架，43、超声波探头，5、主泵主轴。

 

具体实施方式

下面将结合附图对本发明优选实施方案进行详细说明：

如图1所示的核电站主泵主轴超声波自动扫查装置，主要包括定位架1、周向运动模块2、轴向运动模块3、探头模块4、电控系统，其中定位架1主要用于将扫查装置固定在主泵主轴5上，周向运动模块2用于围绕主泵主轴5作周向旋转，轴向运动模块3用于带动探头模块4作轴向运动；电控系统用于接收指令并输出相应信号至电机23及34、超声波探头43，以实现对待检测主泵主轴超声波自动扫查。下面将对各部分结构特征进行详细的描述：

如图1-7所示，所述的定位架1包括上支承环11、一端固定在上支承环11上的三根导向柱12、与导向柱12另一端相固定的下支承环13，其中下支承环13底面设有与主泵主轴台阶面相匹配的卡合部131，上支承环11侧面设有3个对称设置的定位孔111并安装有三个定位螺栓112，三个定位螺栓112顶部分别固定一个垫片113。

所述的周向运动模块2包括固定在上支承环11上的三个连接件21、与连接件21相转动连接的周向转动环22、固定在上支承环11上用于驱动周向转动环22旋转的电机23，其中连接件21为设有凹槽211的螺母、周向转动环22边缘有与螺母凹槽相匹配的凸痕221。

所述的轴向运动模块3包括固定在周向转动环22底部与主泵主轴5轴心线平行的悬挂体31、沿主泵主轴5轴心线方向平行固定在悬挂体31上的两根支承杆32、分别设置在支承杆32上能上下运动的连接机构33、连接两个连接机构33的支承板34、安装在悬挂体31上的轴向驱动电机35，其中悬挂体31是固定在周向转动环22底部的支承台311和三根型材312围成的框体；两个连接机构33，一个为丝杠螺母331，另一个为直线轴承332，与丝杠螺母331连接的支承杆32为丝杠；型材312上还设有两个限位开关36。

所述的探头模块4用于发射超声波，包括平行固定在支承板34上的两个气缸41、与气缸41相转动连接的气动控制探头架42、安装在探头架42上的超声波探头43。

所述的电控系统用于接收指令并输出相应信号至所述的电机23及35、超声波探头43，以实现对待检测主泵主轴超声波自动扫查（图中未显示）。

上述对本发明核电站主泵轴超声波自动扫查装置结构进行了说明，下面对其工作原理做简要说明：

如图4和图7所示，使用时，将主泵轴超声波自动扫查装置安装在主泵轴的台阶面上，使其与下支承环13底部的卡合部131卡合，然后将固定在上支承环11上用于定位的两个定位螺栓112上垫片113紧贴在主泵轴的表面上，旋紧另一个定位螺栓112，使其顶部垫片113也紧贴主泵轴的表面，此时整个超声波自动扫查装置即可固定在主泵轴上；用电控部分的信号驱动电机23，带动周向转动环22边缘凸痕221在连接件21的凹槽211里进行转动，从而带动固定在支承环22下方的悬挂体31进行周向旋转；接着电控部分的信号驱动电机35带动支承板33向上或者向下运动，进一步带动探头模块4向上或者向下运动, 限位开关36用于防止轴向运动超出限制范围；随后电控部分的信号调节气缸41内的气体压力，使得探头架42转动从而紧贴主泵轴表面；最后收集超声波信号与初始超声波信号对比分析即可。

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，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。