用于自动清洁和检查柱螺栓孔并管理柱螺栓孔历史的系统

摘要

公开了一种用于清洁和检查柱螺栓孔并管理柱螺栓孔损伤历史的系统。该系统允许操作人员清洁柱螺栓孔，用肉眼检查柱螺栓孔，并管理柱螺栓孔的损伤历史。柱螺栓孔用于固定核反应堆、核反应堆冷却剂泵头和压力容器主体。

说明书

技术领域

本发明涉及用于处理柱螺栓孔的系统，更具体地说，涉及用于清洁和检查柱螺栓孔并管理柱螺栓孔损伤历史的系统，其允许操作人员清洁柱螺栓孔，用肉眼检查柱螺栓孔，并管理柱螺栓孔的损伤历史，其中柱螺栓孔用于固定核反应堆、核反应堆冷却剂泵头和压力容器主体。

背景技术

通常，参照图1，在主凸缘1(核反应堆冷却剂泵头)上形成有多个孔30，所述孔30用于通过使用柱螺栓来连接压力容器主体。孔30的数量可以优选为48、54或58。

虽然由于发电站的类型不同而在尺寸上稍有差异，但是核反应堆冷却剂泵头和核反应堆压力容器主体通常都是通过图2中所示的柱螺栓和孔进行连接的。这种连接用于保持在工作中必须保持高温度和高压力的核反应堆中的气密性和安全性。

由于柱螺栓和孔是通过拉伸过程彼此接合的，所以柱螺栓和孔的螺纹容易损坏。因此，柱螺栓和孔的清洁状态对其连接强度和损伤具有显著影响。柱螺栓和孔的清洁状态还能防止柱螺栓和孔在拆卸过程中的粘结。因此保持柱螺栓孔的清洁非常重要。

如图3中所示，柱螺栓孔30通过使用电动刷2来清洁。操作人员可以在通常湿的和干的环境中使用电动刷2。首先，操作人员将清洁油施加到孔30中，通过电动刷2来清洁孔30，将清洁布缠绕在电动刷2的周围，并擦拭孔30。操作人员接近孔30并直接执行这些操作。

日本的MHI公司已经提出了一种通过使用刷子在干燥环境中清洁柱螺栓孔的清洁装置。然而，由于多种操作问题而没有被使用。

所述清洁装置不能在湿润环境中清洁柱螺栓孔。另外，所述清洁装置不允许操作人员使用肉眼检查孔和管理孔的历史。

因此，操作人员通过使用电动刷或者防尘布在湿润环境中清洁柱螺栓孔，并通过使用镜子用肉眼检查柱螺栓孔。

在清洁柱螺栓孔的传统方法中，清洁操作和肉眼检查独立进行，不管理孔的损伤历史。而且，很难生成比较数据来比较产生裂纹之前和之后的状态，以及系统地管理孔的历史。

清洁孔的操作人员可能成为辐射的受害者。此外，由于手动操作而无法提高清洁效率。

发明内容

因此，考虑上述问题而提出本发明，且本发明的目的是提供一种用于清洁和检查柱螺栓孔并管理柱螺栓孔的损伤历史的系统，其通过开发一种对核反应堆及反应堆冷却剂泵的柱螺栓孔进行干式清洁、湿式清洁以及肉眼检查的自动化系统，能够提高用于保持压力容器气密性的柱螺栓孔的安全性，并能够系统地管理柱螺栓孔。

本发明的另一目的是提供一种用于清洁和检查柱螺栓孔并管理柱螺栓孔损伤历史的系统，该系统通过使用磁轮自动接近柱螺栓孔，并通过使用刷洗单元、真空清洁器和清洁管线来清洁孔，在湿式清洁过程中准备洁净的清洁表面，从而在螺栓装配中不需要额外的操作，并且该系统在湿润环境操作领域中具有优异的性能，在此操作领域中由于柱螺栓的严重粘结而需要涂敷防锈剂和拆卸柱螺栓。

本发明的另一目的是提供一种用于管理损伤历史的复合系统，该系统能够使用微型照相机，通过肉眼检查来搜索圆形柱螺栓孔并收集记录的图像，并能够使用应用程序执行复合管理，比如损伤历史管理和检查数据比较。

根据本发明，上述和其它目的能够通过提供一种用于清洁和检查柱螺栓孔并管理柱螺栓孔损伤历史的系统来实现，该系统包括：主体，该主体用于在沿圆柱形主凸缘的顶面移动的同时清洁、检查并管理柱螺栓孔；主控制器，该主控制器包括自动控制单元、手动控制单元和照片查询单元，其中所述自动控制单元和手动控制单元连接到所述主体，且能够被自动和手动控制，所述照片查询单元管理所述柱螺栓孔的状态和历史；悬垂式控制器，该悬垂式控制器连接到所述主控制器，用于实施手动操作；清洁水箱，该清洁水箱连接到所述主体，用于为孔供给清洁水；以及真空清洁器，该真空清洁器在孔清洁之后吸入并保持杂质和清洁水。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征以及其它优点将变得容易理解，在附图中：

图1是俯视图，表示在普通核反应堆头上所形成的柱螺栓孔的布置；

图2是部分横截面图，表示柱螺栓和孔的接合状态；

图3是照片，表示根据传统清洁方法清洁孔的状态；

图4是表示根据本发明的用于清洁和检查柱螺栓孔并管理柱螺栓孔的损伤历史的系统的视图；

图5A是前视图，表示根据本发明的系统的主体；

图5B是侧视图，表示根据本发明的系统的主体；

图6是分解透视图，表示根据本发明的系统的主体；

图7是应用程序的窗口，表示根据本发明的系统的主控制器的自动控制状态；

图8是应用程序的窗口，表示根据本发明的系统的主控制器的手动控制状态；以及

图9是应用程序的窗口，表示根据本发明的系统的主控制器的损伤历史管理状态。

具体实施方式

现在参考附图详细描述本发明的优选实施方式。在附图中，相同或相似的元件使用相同的附图标记表示，即使它们显示于不同的图中。

图4是表示根据本发明的用于清洁和检查柱螺栓孔并管理柱螺栓孔的损伤历史的系统的视图。图5A是表示根据本发明的系统的主体的前视图，图5B是表示根据本发明的系统的主体的侧视图。图6是表示根据本发明的系统的主体的分解透视图。图7是应用程序的窗口，表示根据本发明的系统的主控制器的自动控制状态。图8是应用程序的窗口，表示根据本发明的系统的主控制器的手动控制状态。图9是应用程序的窗口，表示根据本发明的系统的主控制器的损伤历史管理状态。

如图4中所示，根据本发明的系统包括主体100、主控制器200、悬垂式控制器300、清洁水箱400以及真空清洁器500。

主体100沿圆柱形主凸缘1(参照图1)的顶面或者该圆柱形主凸缘顶面上所形成的导轨移动，用于清洁、检查和管理柱螺栓20(参照图2)和孔30(参照图2)。如图4至图6所示，主体100包括刷洗单元110、嵌入式控制盒120、肉眼检查单元130、卡爪单元140、磁轮150以及工具夹持单元160。

刷洗单元110装在主体100的中心部分，用于清洁柱螺栓孔30。

现在简要描述刷洗单元110的结构。刷洗单元110构造成：真空清洁器500的抽吸软管510、清洁水箱400的清洁水供给软管410以及用于供应空气的空气供给软管220连接到该刷洗单元110的上部；粗糙的或柔软的刷子112可拆卸地装在刷洗单元110的下部；包括移送电机(未显示)用于在上/下方向移送刷子112以清洁孔30的壳体116装在刷洗单元110的中心部分。刷洗单元110还可以包括连接到壳体116和刷子112的第一圆柱体118，其中该第一圆柱体118包括用于旋转刷子112的变速电机(未显示)。

另外，壳体116包括托架115，所述托架115用于在上/下方向移动，且在托架115的两侧具有磁轮150。

因此，刷洗单元110在主控制器200的控制之下，在湿的或者干的环境中自动地或者手动地清洁柱螺栓孔30。

嵌入式控制盒120装在刷洗单元110的一侧，以便能够通过操作悬垂式控制器300手动控制主体100。

具体而言，当点击主控制器200中的手动控制器的允许按钮以便手动清洁柱螺栓孔30时，操作人员能够操作连接到嵌入式控制盒120的悬垂式控制器300，从而操作人员能够通过手动操作来清洁柱螺栓孔30。

肉眼检查单元130装在刷洗单元110的一侧，允许检查孔30的内部状态。

肉眼检查单元130通过使用微型照相机和移送电机(未显示)来检查孔30的正常性，并将记录的图像发送给主控制器200。

现在简要描述肉眼检查单元130的结构。肉眼检查单元130包括：角度单元131，该角度单元131装在上部，用于固定用于柱螺栓孔30的照相机的角度和位置；照相机外壳132，该照相机外壳132装在最下部，且包括用于拍摄孔30内侧的图像的照相机(未显示)；中空的照相机轴134，该轴134用于将角度单元131连接到照相机外壳132；移送电机133，用于在上/下方向移动照相机轴134；旋转电机136，用于旋转照相机轴134；第二圆柱体138，用于包围照相机轴134的外表面；以及第一夹持器135，该第一夹持器135可活动地安装在第二圆柱体138的外部上，且在其两侧具有磁轮150。

此外，肉眼检查单元130包括卡爪(未显示)，用于在照相机轴134布置在目标位置时固定照相机轴134。

卡爪单元140将主体100固定到柱螺栓孔30。这里，卡爪单元140如此固定主体100，使得刷洗单元110和肉眼检查单元130能够对应孔30。

现在简要说明卡爪单元140的结构。卡爪单元140包括：卡爪142，该卡爪142装在下部，且插入柱螺栓孔30中，用于固定主体100；第三圆柱体148，该第三圆柱体148具有多个弹簧(未显示)，用于在上/下方向弹性移动卡爪142；以及第二夹持器145，该第二夹持器145可活动地安装在第三圆柱体148的外部上，且在其两侧具有磁轮150。

如上所述，磁轮150分别装在刷洗单元110、肉眼检查单元130和卡爪单元140中，以便主体100能够沿核反应堆主凸缘1的圆弧移动，而不会与主凸缘1的顶面分离。

磁轮150优选由永磁体和聚氨酯制造。

工具夹持单元160通过第一接合孔161连接到刷洗单元110，通过第二接合孔162连接到肉眼检查单元130，通过第三接合孔163连接到卡爪单元140，从而将上述元件结合在一起。

在这方面，第二接合孔162和第三接合孔163能够互换它们的作用。

缓冲体(未显示)装在工具夹持单元160处，用于在上/下方向移动工具夹持单元160。因此，当主体100沿圆柱形主凸缘1的顶面移动时，主体100的移动角度能够根据顶面的状态例如凹面、凸面或者外来元件进行控制。

如图7至图9中所示，主控制器200通过控制电缆210连接到主体100的嵌入式控制盒120，且包括用于实现自动和手动操作的自动控制单元210和手动控制单元230，以及用于管理孔30的状态和历史的照片查询单元250。

参考图7，主控制器200的自动控制单元210包括视频屏幕显示单元211、进行状态显示单元212、控制模式选择单元213、手动控制单元214、清洁开始按钮单元215、暂停和恢复按钮单元216、清洁结束按钮单元217、系统复位按钮单元218、清洁器开/关按钮单元219、移动单元220、清洁状态改变单元221、当前位置设定单元222、清洁复位按钮单元223以及清洁模式选择按钮单元224。

视频屏幕显示单元211实时显示来自微型照相机的图像信号。

进行状态显示单元212显示主体100的驱动状态、位置和传感器输入状态，以便操作人员能够通过监视器检查主体100的全部状态。

控制模式选择单元213包括用于自动和手动清洁的自动和手动控制模式。

当在控制模式选择单元213中选择“自动”时，表示自动清洁模式。仅当选择自动控制模式时，才进行自动清洁。此时，与手动操作相关的命令按钮无法操作。

相反，在控制模式选择单元213中选择“手动”时，表示手动操作模式。能够操作手动操作屏幕上的命令按钮，但与自动清洁如“清洁开始”相关的命令按钮无法操作。

手动控制单元214决定悬垂式控制器300的使用，所述悬垂式控制器300用于在工作区域的邻近位置执行微小控制。

在手动控制单元214中允许使用手动悬垂式控制器300的情况下，操作人员能够在具体的邻近位置操作连接到主体100的嵌入式控制盒120的悬垂式控制器300。

具体而言，当在手动控制单元214中选择“允许”时，允许操作悬垂式控制器300。因此，操作人员能够操作连接到主体100的嵌入式控制盒120的悬垂式控制器300。当选择“禁止”时，不允许操作悬垂式控制器300。

当选择自动控制模式以允许主体100自动清洁时，能够操作清洁开始按钮单元215。

暂停和恢复按钮单元216暂停或者恢复自动清洁。

因此，暂停和恢复按钮单元216仅仅能够在自动清洁状态中使用。另一方面，需要“系统复位”来解决清洁操作中出现的问题。暂停和恢复按钮单元216用于暂停系统，以进行复位。

清洁结束按钮单元217强制结束柱螺栓孔30的清洁操作。在此，系统清洁当前孔30，然后停止操作。

系统复位按钮单元218通过清零主体100的设定值而将刷洗单元110、肉眼检查单元130和卡爪单元140返回到原始位置。

清洁器开/关按钮单元219手动打开或者关闭真空清洁器500。

操作人员能够通过使用移动单元220将主体100移动到相应的孔30，以进行清洁或者肉眼检查。

清洁状态改变单元221改变相应孔225的清洁状态。即，由操作人员指定的孔225的清洁状态变为非清洁状态。

在此，完成清洁的孔225通过蓝色标记。当操作人员选择完成清洁的孔225，并点击清洁状态改变按钮221时，孔225的状态变为非清洁状态。

当前位置设定单元222指定主体100的当前孔位置225。主体100所在位置的孔225的数量能够设定为由操作人员所指定的孔225的数量。

即使孔225已经被清洁，清洁复位按钮单元223也能将孔225的清洁状态复位到非清洁状态。

在自动/手动操作之前，操作人员能够通过点击系统复位按钮来复位系统，并且在自动操作期间，操作人员能够通过点击暂停按钮来停止自动操作，以及通过点击系统复位按钮来复位系统。

在检查完成之后或者在检查期间，在单独检查或者清洁特定的孔的情况下，清洁模式选择按钮单元224控制模式转换。

具体而言，清洁模式选择按钮单元224包括照相模式按钮224-1，所述照相模式按钮224-1在清洁开始命令下不使用刷子112执行清洁操作，而是记录清洁状态；刷洗模式按钮224-2，所述刷洗模式按钮224-2在清洁开始命令下不通过照相机记录清洁状态，而是使用刷子112执行清洁操作；以及所有模式按钮224-3，所述所有模式按钮224-3同时使用刷子112执行清洁操作和通过照相机记录清洁状态。

如图8中所示，主控制器200的手动控制单元230包括视频屏幕显示单元231、进行状态显示单元232、控制模式选择单元233、手动控制单元234、系统复位按钮单元235、清洁器开/关按钮单元236、照相按钮单元237、运动图像存储单元238、卡爪操作单元239、照相机操作单元240、刷子操作单元241、电机驱动单元242以及移动单元243。

视频屏幕显示单元231实时显示来自微型照相机的图像信号。操作人员能够检查螺纹损伤，并作为图像文件存储由照相机拍下的部分。

进行状态显示单元232显示主体100的驱动状态，以及位置和传感器输入状态，从而操作人员能够看见主体100的全部状态。因此，能够预先防止由手动控制导致的差错。

控制模式选择单元233包括用于自动和手动清洁的自动和手动控制模式。

当在控制模式选择单元233中选择“自动”时，表示自动清洁模式。仅当选择自动控制模式时，才进行自动清洁。此时，与手动操作相关的命令按钮无法操作。

另一方面，在控制模式选择单元233中选择“手动”时，表示手动操作模式。能够操作手动操作屏幕上的命令按钮，但与自动清洁如“清洁开始”相关的命令按钮无法操作。

手动控制单元234决定允许手动清洁。

系统复位按钮单元235通过清零主体100的设定值而将刷洗单元110、肉眼检查单元130和卡爪单元140返回到原始位置。

清洁器开/关按钮单元236手动打开或者关闭清洁器500。

照相按钮单元237获取视频屏幕上的孔30状态的静态图像，并将该静态图像存储到文件夹中。

由照相按钮单元237拍下的视频屏幕没有通过图像检索进行检索，而是通过一般的图像文件浏览器进行观看。这里，文件名根据当前孔、深度、角度和视图等自动创建。

运动图像存储单元238手动操作拍摄作为运动图像的微型照相机屏幕的内容和存储该运动图像的功能。

卡爪操作单元239控制前和后卡爪的上/下运动，并锁止和解锁该卡爪。

在照相机没有降下(98mm)的状态下，如果降下后卡爪，会损坏系统。因此，操作人员在操作后卡爪时必须总是非常小心和谨慎。

照相机操作单元240控制照相机的上/下移动和转动，并在屏幕上显示照相机的位置和角度。

刷子操作单元241控制刷子112的上/下移动和转动，并在屏幕上显示刷子112的位置和旋转状态。

电机驱动单元242控制装在主体100外部和内部的电机的驱动。例如，电机驱动单元242控制每个电机，使它们各自执行前/后旋转和停止。

移动单元243将主体100移动到相应的孔30。具体而言，移动单元243使操作人员能够手动操作主体100的前/后运动以及停止。

如图9中所示，主控制器200的照片查询单元250包括照片显示单元251、参考图屏幕单元252、照片搜索单元253、位置移动单元254、照片放大调整单元255以及照片观察单元256。

照片显示单元251显示通过照相机拍下的柱螺栓孔30的照片。柱螺栓孔30的照片的尺寸和排列根据其放大倍数进行调整。

参考图屏幕单元252使操作人员能够通过鼠标点击来改变所显示照片的孔的数量和位置。

照片搜索单元253使操作人员能够无限地打开或者删除相应孔30的先前操作照片文件。

位置移动单元254在上/下和左/右方向移动屏幕上的照片排列。

照片放大调整单元255调整照片排列的显示放大倍数，以便操作人员能够作出准确的决定。

照片观察单元256使操作人员能够通过检索并打开相应孔30的先前操作照片，在屏幕上比较当前状态和先前状态，来管理相应孔30的历史。

在此，当操作人员想要检索当前操作照片和先前操作照片时，他/她通过点击照片检索按钮256-1使用照片检索模式。

另外，操作人员能够通过点击照片比较按钮256-2来选择将当前操作照片与先前操作照片进行比较的模式。

穿过主控制器200的悬垂式控制器300通过控制电缆210连接到主体100的嵌入式控制盒120。

当操作人员在主控制器200中选择手动操作主体100的模式时，他/她通过使用悬垂式控制器300的相应开关，通过主控制器200的相应的屏幕显示单元来手动操作主体100。

操作人员能够选择性地清洁和检查孔30，而不是清洁和检查核反应堆主凸缘1上所形成的所有的柱螺栓孔30。

具体而言，操作人员能够通过将孔30的先前照片屏幕与孔30的当前视频屏幕进行比较，来选择性地清洁孔30。

清洁水箱400用于湿式清洁。清洁溶液通过清洁水供应软管410供给孔30，该软管410穿过主体100的上部连接到孔30。

清洁水箱400的清洁溶液供给通过嵌入式控制盒120进行控制，但也能通过点击主控制器200的相应开关进行控制。

当操作人员想干式清洁孔30时，由安装在主控制器200处或者其周围区域的通风设备(未显示)所产生的空气通过连接到主体100上部的空气供给软管220供给孔30。其还能够通过悬垂式控制器300用于孔30的手动清洁。

真空清洁器500通过抽吸软管510连接到孔30，抽吸软管510穿过主体100的上部。在自动或者手动清洁孔30期间/之后，真空清洁器500吸入并保持杂质和清洁水。

真空清洁器500通过主控制器200或者悬垂式控制器300进行自动或者手动控制。

操作人员能够根据孔30的当前状态，选择并执行孔30的普通湿式和干式清洁模式。这些清洁模式能够在一个过程中一起执行。

现在简要说明根据本发明的用于清洁和检查柱螺栓孔并管理柱螺栓孔的损伤历史的系统的操作状态。

操作人员拆卸连接核反应堆冷却剂泵和压力容器主体的柱螺栓，并将用于清洁和检查孔30的系统的主体100移送到核反应堆主凸缘1的上部。

之后，操作人员通过主控制器200选择自动或者手动清洁核反应堆主凸缘1的柱螺栓孔30。

当操作人员点击用于自动清洁孔30的自动控制按钮210时，为清洁一个孔而设置的对应孔、清洁时间以及清洁溶液量或空气供给量提供给孔30。装在刷洗单元110上的刷子112分别开始清洁孔30。

在经过预定的清洁时间之后，将肉眼检查单元130装在清洁后的孔30上，同时主体100自动移动到下一个孔30。装在孔30上的肉眼检查单元130检查并同时拍摄孔30的内侧。孔30的状态显示于主控制器200的显示单元上并存储于其中。在此，移动到下一个孔30的刷洗单元110继续执行清洁操作。

在清洁和检查孔30期间，如果操作人员通过视频屏幕显示单元211发现了清洁不完全的孔30，则操作人员点击暂停按钮并将主体100再次移送到该孔30以清洁该孔30。这里，清洁模式能够转到手动控制模式230。

在完成孔30的清洁之后，主体100回到原始位置。

另一方面，当操作人员选择主控制器200的手动控制模式230时，他/她通过点击主控制器200的相应按钮或者悬垂式控制器300的相应开关来手动清洁孔30。在此，操作人员能够根据主控制器200的屏幕上所显示的孔30的状态来控制清洁时间和清洁溶液量或空气量。

在一个孔30清洁之后，操作人员通过点击悬垂式控制器300的相应开关将主体100的刷洗单元110移送到下一个孔30以继续执行清洁操作，并用肉眼检查清洁后的孔30，并通过点击相应的开关为孔30拍照。

在通过上述程序完成所有孔30的手动清洁之后，操作人员通过点击悬垂式控制器300的相应开关使主体100返回到原始位置。

在清洁操作中拍下的孔30的状态存储到数据库中。通过在每次清洁中检测孔30的状态变化，操作人员能够管理孔30的历史。结果，操作人员通过容易地检查孔30的损伤，能够预测并预先防止核反应堆冷却剂泵的漏水。

从上述描述中可以清楚，本发明提供了一种用于清洁和检查柱螺栓孔并管理柱螺栓孔损伤的系统，该系统能够对核反应堆和核反应堆冷却剂泵的柱螺栓孔一次执行干式清洁、湿式清洁和肉眼检查，提高用于维持压力容器气密性的柱螺栓孔的安全性，系统管理柱螺栓孔的历史，缩短清洁时间，提高清洁质量，限制对操作人员的辐射，减轻操作人员的疲劳，并提高操作中的方便性。

虽然已经为了说明性的目的而公开了本发明的优选实施方式，但是本领域技术人员将会认识到，在不背离如所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的前提下，各种修改、增添和替换是可能的。