Im Vergleich dazu wird das optimale Konzept einer integrierten vertikalen Reinigungsmaschine für Reaktorhauptmuttern vorgestellt. Die Hauptschrauben und -bolzen können nur einmal geprüft und geölt werden. Funktionsprinzip: Die Maschine nutzt einen Spreizer, um die Schraube vertikal in die Be- und Entladeeinrichtung zu heben. Anschließend wird die Mutter aktiv erfasst und ein Gewindegangdiagramm erstellt. Das Produkt erzeugt weniger radioaktiven Abfall und benötigt wenig Platz. Diese Anlage wurde bereits erfolgreich in Kernkraftwerken eingesetzt und erfüllt die Anforderungen an die Reinigung der Hauptschrauben von Reaktordruckbehältern vollständig.
Einige repräsentative bestehende RPV-Hauptbolzen undNussDie Reinigungsmaschinen sind folgende:
(1) Die Waschmaschine der ersten Generation der CNNC Wuhan Nuclear Power Operation Technology Co., Ltd. (nachfolgend CNPO genannt) ist vom horizontalen Typ.
(2) Das Institut für optoelektronische Technologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften verwendet eine horizontale Reinigung, und die Ausrüstung ist integriert.
(3) Das chinesische Forschungs- und Entwicklungsinstitut für Kernenergie wendet die vertikale Reinigung an.
1. Forschungsfrage
Nachdem der Reaktordruckbehälter des Kernkraftwerks eine gewisse Zeit in Betrieb war, haben sich Ölflecken und andere Verunreinigungen auf der Oberfläche abgelagert.HauptbolzenDie Schrauben und Muttern des Reaktordruckbehälters (RPV) sind unter hohen Temperaturen und Drücken erstarrt. Werden sie nicht rechtzeitig gereinigt, kann dies einerseits zu einem Festfressen des Gewindes führen und andererseits die Durchführung nachfolgender Betriebsprüfungen beeinträchtigen, was wiederum Signalstörungen und Fehlinterpretationen zur Folge haben kann. Die Reinigung der RPV-Hauptschrauben und -Muttern ist daher unerlässlich, um deren sicheren und zuverlässigen Zustand langfristig zu gewährleisten. Aus diesem Grund ist eine gründliche Reinigung der RPV-Hauptschrauben und -Muttern notwendig.
Um die Effizienz der Reinigungsmaschine zu verbessern und den Anforderungen des Kraftwerks mit geringer Stellfläche, weniger Abfallflüssigkeit und hoher Sicherheit gerecht zu werden, wurde nach einem umfassenden Vergleich festgestellt, dass die vertikale Reinigungsmaschine mit einem hochintegrierten System die beste Lösung darstellt.
Vor diesem Hintergrund haben wir eigenständig die RPV-Hauptschrauben- und Muttern-Vertikalreinigungsmaschine mit einem höheren Automatisierungsgrad entwickelt, die das automatische Be- und Entladen der Muttern, die Schrauben- und Mutternreinigung und Lufttrocknung sowie die Sichtprüfung der Gewindemaschine und das Ölen der Schrauben in einem einzigen Hubvorgang durchführen kann.
2. Die Hauptprobleme
In dieser Studie wird, basierend auf der Übernahme der gemeinsamen Technologie und der Erkenntnisse über horizontale Reinigungsmaschinen und der Sicherstellung der Reinigungswirkung, der Reinigungsprozess optimiert und ein RPV-Hauptbolzen undMutter vertikalEs wurde eine Reinigungsmaschine mit höherem Automatisierungsgrad entwickelt, die insbesondere folgende Aspekte berücksichtigt:
(1) Die Auslegung der Hebevorrichtung für die Bolzenbaugruppe.
(2) Entwurf des Realisierungsverfahrens für das automatische Be- und Entladen von Muttern.
(3) Entwurf des Realisierungsverfahrens für die gleichzeitige vertikale Reinigung von Schrauben und Muttern.
(4) Entwurf des Realisierungsverfahrens für die maschinelle Bildverarbeitung bei Gewindeprüfungen.
(5) Entwurf der Steuerungssystemimplementierung.
3. Forschungsprozess und -methode
Die Hauptmaschine zur vertikalen Reinigung von Schrauben und Muttern verfügt über die Funktionen des automatischen Be- und Entladens von Muttern, der Gewindereinigung, der Lufttrocknung, der maschinellen Sichtprüfung der Schraubengewinde und der Ölung.
Das Waschmaschinensystem ist hochintegriert und im Wesentlichen wie folgt aufgebaut: Die Schrauben- und Mutternreinigungseinheit befindet sich in der Mitte der Waschmaschine. Die Zahnradpumpe zur Absaugung der Reinigungsflüssigkeit ist im unteren Bereich angeordnet. Der Flüssigkeitsbehälter und der Filter des Reinigungsflüssigkeitskreislaufs sind jeweils im linken Gehäuse untergebracht. Magnetpumpe, Abfallflüssigkeitsbehälter sowie Ventilator und Filter des pneumatischen Zu- und Abluftsystems sind ebenfalls im linken Gehäuse verbaut. Eine Bildaufnahmeeinheit zur Inspektion des Gewindereinigungszustands ist außerhalb des Schraubenreinigungsgehäuses installiert. Auf dem Gehäuse befindet sich eine Auslegerkonstruktion, an deren Ende ein Display zur Bedienung der Anlage angebracht ist. An der Rückseite des Gehäuses befinden sich die Steuerkomponenten. Vor dem Schraubenreinigungsgehäuse ist eine abgedichtete Tür mit Glaseinsatz zur Beobachtung des Reinigungsstatus angebracht. Die Tür ist an drei Punkten verpresst, um die Dichtigkeit zu gewährleisten (siehe Abbildung unten).
Die Hauptvorteile dieser Reinigungsmaschine sind:
(1) Alle Funktionen können in einem einzigen Hebevorgang abgeschlossen werden.
(2) Die Mutter kann automatisch be- und entladen werden.
(3) Reinigen Sie gleichzeitig die Muttern und die vertikalen Bolzen.
(4) Es verfügt über die Funktion der Gewindeinspektion mittels maschineller Bildverarbeitung und erzeugt ein Gewindeentwicklungsdiagramm.
Der Implementierungsprozess dieser Hauptvorteile und Funktionen wird im Folgenden detailliert vorgestellt.
3.1 Anheben der Bolzenbaugruppe
Die Schrauben- und Mutternbaugruppe wird mithilfe eines speziellen C-förmigen Spreizers (siehe Abbildung 2) aus dem Schraubenaufbewahrungskorb in die Hauptschraubenwanne im Inneren der Schrauben- und Mutternreinigungsmaschine gehoben.
3.2 Automatisches Be- und Entladen von Muttern
(1) Zusammensetzung der Ausrüstung
Die automatische Be- und Entladeeinheit für die Muttern ist in die Reinigungsbox integriert. Sie umfasst im Wesentlichen einen Bolzenantriebsmechanismus, einen Mutternhebemechanismus und einen Bolzenklemmmechanismus.
Der Bolzenantriebsmechanismus besteht im Wesentlichen aus dem Hauptbolzenträger und dem Bolzenantriebsgetriebemotor.
Der Mutterhebemechanismus besteht im Wesentlichen aus einer Hauptmutterbefestigungsklammer, einem Antriebsschlitten, einem Folgeschlitten, einer Trapezschraube, einer optischen Führungsachse und einem Schraubenantriebsmotor.
Der Bolzenklemmmechanismus dient zur Befestigung der Hauptschraubenklemme im Gehäuse. Es handelt sich um eine Klemmkonstruktion mit zwei halbkreisförmigen Bögen, die am Innenrahmen des Reinigungsgehäuses montiert ist.
(2) Funktionale Realität
Das Be- und Entladen von Schrauben und Muttern erfolgt über einen aktiven Mechanismus, der sicherstellt, dass das Gewinde nicht beschädigt wird. Gleichzeitig können Benutzer gleichzeitig
Die Vorgehensweise zum Entfernen der Mutter ist wie folgt:
Die Hauptschraube dreht sich gegen den Uhrzeigersinn, die Nadel dreht sich, die Mutter dreht sich, die Nadel dreht sich und dann dreht sie sich in Umfangsrichtung. Sie dreht sich nur und kann sich nur in Drehrichtung bewegen. Während der Bewegung entlang der Achse hebt sich die Bewegungsführung und die Stange treibt die Drehung an. Dadurch hebt sich der Motorschlitten immer wieder, während sich die beiden passiven Schlitten drehen. Dies verhindert ein Aufprallen auf das erste Gewinde der Mutter beim Auslösen.
Die Mutter löst sich vom Gewindeteil, der Hauptbolzen dreht sich, die aktive Drehung und die Bewegung, und mit dem Nachlauf, mit dem Gleitblock, drückt der Gleitblock den Kontakt, drückt, drückt den Nachlauf-Gleitblock. Damit ist der automatische Demontagevorgang der Hauptmutter abgeschlossen.
Das Programm wurde installiert und umgekehrt.
Die Reinigung gliedert sich im Wesentlichen in die Innengewindereinigung der Hauptmutter und die dreistufige Außengewindereinigung der Hauptschraube. Da sich die Hauptmutter direkt über der Hauptschraube befindet, wird nach der Reinigung von Mutter und Schraube ein zusätzlicher Spülgang durchgeführt, um zu verhindern, dass die Reinigungsflüssigkeit von der Mutter auf die gereinigten Schrauben gelangt.
(1)Nussreinigung
Die Mutternreinigung erfolgt hauptsächlich durch das Zusammenwirken der Mutternreinigungsbürste und des Mutternhebemechanismus. Die Mutternreinigungsbürste und der Antriebsmotor sind auf dem oberen Deckel der Reinigungsmaschine montiert.
Die Mutternreinigungsbürste besteht im Wesentlichen aus einem Bürstenkopf, einer Hauptwelle und einem Stützzylinder. Der Bürstenkopf ist zentrifugal aufgebaut. Im Stillstand ist sein Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser der Mutter. Durch die Zentrifugalkraft öffnet sich die Bürstenhalterung, und die darin befindliche Nylonbürste liegt eng am Innengewinde der Mutter an.
Vor der Reinigung der Mutter wird diese mithilfe des Mutterhebemechanismus angehoben und in den Reinigungsbürstenkopf eingeführt. Anschließend wird der Antriebsmotor der Reinigungsbürste gestartet, um den Bürstenkopf in Rotation zu versetzen. Während sich der Bürstenkopf dreht, bewegt sich die Mutter unter dem Einfluss des Hebemechanismus auf und ab und reinigt so das gesamte Gewinde.
(2)Bolzenreinigung
Die Bolzenreinigungseinheit besteht im Wesentlichen aus einer Walzenbürstenbaugruppe, einem Walzenbürsten-Schwenkmechanismus, einer Bolzenbefestigungsvorrichtung und einem Bolzenantrieb. Die Walzenbürstenbaugruppe ist über die Schwenkstange mit der Kolbenstange ihres Schwenkzylinders verbunden. Beim Ausfahren der Kolbenstange schwenkt die Walzenbürstenbaugruppe nahe an den Gewindebereich des Bolzens heran; beim Einfahren entfernt sie sich vom Bolzen. Der Walzenbürsten-Antriebsmotor versetzt die Walzenbürste über eine Riemenscheibe in Rotation.
Bei der Reinigung der Hauptbolzen versetzt der Hauptbolzenantriebsmotor die Hauptbolzen auf der Ablage in Rotation. Der Schwenkzylinder bewegt die Walzenbürstenanordnung näher an das dreiteilige Gewinde des Hauptbolzens heran, startet den Walzenbürstenantriebsmotor, und die Walzenbürste rotiert an der Oberfläche des Hauptbolzens entlang. Anschließend können die Hauptbolzen gereinigt werden.
Während des Reinigungsprozesses wird die Reinigungsflüssigkeit über ein Zirkulationssystem dem Sprührohr zugeführt. Am Sprührohr sind mehrere Düsen angebracht, um die Reinigungsflüssigkeit gleichmäßig auf die Bolzenoberfläche zu sprühen.
4. Probleme und Lösungen
Im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsprozesses wurden zur Überprüfung der Leistungsfähigkeit des Geräts nach dessen Herstellung zahlreiche Tests mit dem Bolzen- und Mutternsimulationskörper durchgeführt. Dabei wurden einige Probleme festgestellt und entsprechende Lösungen gefunden.
(1) Undichtigkeit der Reinigungsbox
Da es sich bei dem Gerät um eine vertikale Konstruktion handelt, gelten höhere Anforderungen an die Abdichtung des Gehäuses. Während des Reinigungsprozesses wurde festgestellt, dass ein Teil der Reinigungsflüssigkeit an die Innenseite der luftdichten Tür und den Rahmen spritzte und anschließend herunterlief, was zu einer Leckage führte. Bitte ergreifen Sie in diesem Zusammenhang folgende Maßnahmen:
(2) Während des gesamten Reinigungs- und Lufttrocknungsprozesses befindet sich der Ventilator stets im Saugbetrieb, um sicherzustellen, dass der Luftdruck in der Reinigungsbox niedriger als der atmosphärische Druck ist und ein Unterdruck herrscht. Dies verhindert wirksam das Überlaufen von Abfallflüssigkeiten und -gasen in der Box und gewährleistet die Sicherheit der Bediener.
(3) Die Oberfläche der Edelstahlteile im Inneren der versiegelten Tür der Reinigungsbox wird mit einer superhydrophoben Beschichtung besprüht, und auch das Türglas wird hydrophob behandelt, damit die während des Reinigungsvorgangs auf die versiegelte Tür spritzenden Wassertropfen nicht an der Türverkleidung und dem Glas haften bleiben und somit das Problem von Restwassertropfen auf der Türverkleidung verringert wird.
(2) Phänomen des Bolzenrutschens
Die Hauptbolzenhalterung besteht ursprünglich aus auf die Metallteile geklebten Gummiplatten. Bei zu hohem Anzugsmoment rutschen die Gummiplatten an der Unterseite der Bolzen entlang und bilden so eine Schutzfunktion.
In der Anfangsphase der Inbetriebnahme wurde Wasser als Reinigungsmedium verwendet, und die Hauptschraube ließ sich gut eindrehen. Nachdem das Reinigungsmedium später durch die in Kernkraftwerken übliche Reinigungsflüssigkeit ersetzt wurde, stellte sich heraus, dass sich die Hauptschraube nicht mehr eindrehen ließ und durchrutschte. Die Analyse ergab, dass die ursprüngliche Eindrehmethode aufgrund der Schmierwirkung der Reinigungsflüssigkeit unwirksam war.
Durch den Verzicht auf die Verklebung der Gummiplatte mit den Metallteilen der Hauptbolzenplatte werden vier Kugelgelenke direkt auf der Hauptbolzenplatte montiert. Beim Eindrehen des Hauptbolzens gleiten zwei Kugelgelenke in die Nut an dessen Unterseite und bewirken so das Eindrehen. Gleichzeitig wird ein Schutzmechanismus implementiert, der bei zu hohem Drehmoment eingreift. Der Servomotor für den Hauptbolzenantrieb ist ebenfalls mit einem Drehmomentschutz ausgestattet. Überschreitet das Drehmoment den eingestellten Wert, stoppt der Motor und gibt einen Alarm aus.
(4) Die Lufttrocknungswirkung ist nicht gut.
Nach der Fehlersuche stellten wir fest, dass die Schrauben nicht vollständig luftgetrocknet waren und der Effekt verbessert werden muss.
Die Untersuchung des Lufttrocknungsprozesses der Anlage ergab, dass sich die Bolzenwalzenbürste in der Anfangsphase der Inbetriebnahme nur dann an den Bolzen annähert und mit hoher Geschwindigkeit rotiert, wenn oberflächliche Verschmutzungen entfernt werden. Sobald der Lufttrocknungsprozess beginnt, entfernt sich die Bolzenwalzenbürste vom Bolzen, und der Bolzen wird ausschließlich durch den Hochgeschwindigkeitsstrahl aus Druckluft getrocknet.
Aus diesem Grund optimiert der Autor den Lufttrocknungsprozess. Nach der Reinigung fährt die Walzenbürste beim Start des Lufttrocknungsstroms nahe an die Schraube heran und rotiert dann mit hoher Geschwindigkeit, um Oberflächenflüssigkeit zu entfernen. Nach einem Drittel des Lufttrocknungszyklus löst sich die Walzenbürste von der Schraube und stoppt ihre Rotation. Anschließend werden die Schrauben mit einem Hochgeschwindigkeitsstrahl aus Druckluft weiter getrocknet.
Die Praxis hat gezeigt, dass sich der Lufttrocknungseffekt nach der Verbesserung deutlich verbessert.
Veröffentlichungsdatum: 17. November 2022
