百万千瓦级核电站辅助管道超声检查自动扫查系统

技术领域

本发明属于核电检测设备领域，特别涉及一种百万千瓦级核电站辅助管道超声检查自动扫查系统。

背景技术

核电厂热疲劳管道材质为奥氏体不锈钢，由于相控阵超声检测技术具备声束覆盖范围广、声束聚焦可控等优势，可降低奥氏体粗大柱状的晶体结构导致的缺陷漏检风险，提升检出率。但核电厂一回路管道所处位置环境复杂，RX厂房内环境剂量率较高，周围可能存在各种监测仪表和管道支撑，空间位置十分狭小，故需要设计一种重量轻，安装方便的自动扫查装置，从而提升扫查效率同时降低检验人员辐射剂量。

目前大管径直管道扫查器一般分为磁轮吸附式扫查器、导轨夹持式扫查器、链式爬行扫查器。磁轮吸附式扫查器：通过磁轮与铁磁性管道紧紧吸住，驱动轮同步运动保持爬行器运行在垂直于管道中心的同一平面内，更换不同扫查臂组件，使扫查器适应多种复杂的检查对象，但被检管道必须为铁磁性材料。导轨夹持式扫查器：检测公司的MCL型扫查器为导轨夹持式扫查器，通过在管道上安装轨道环并夹紧，让周向扫查组件安装在轨道环上，可以进行周向运动。链式爬行扫查器：链式爬行扫查器由多个链结组成环绕在管道上，同时将扫查探头固定在管道上，自动或手动驱动扫查器围绕被检管道旋转，这种方式的负载能力有限，但结构简单紧凑。

发明内容

本发明的目的是提供一种百万千瓦级核电站辅助管道超声检查自动扫查系统，其结构简单、重量轻、安装方便，不存在悬臂偏载状态，稳定性高。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种百万千瓦级核电站辅助管道超声检查自动扫查系统，其包括扫查部以及用于控制扫查部动作并进行信号处理的控制部，所述扫查部包括扫查机构以及安装于所述扫查架上的探头组件，所述扫查机构包括前端定位组件、后端定位组件，所述前端定位组件和所述后端定位组件同轴设置，两者的公共轴为第一轴线，所述扫查机构还包括探头架、用于驱动所述探头架沿所述第一轴线的轴向和周向运动的驱动组件。

优化的，所述前端定位组件包括多个可打开且可闭合锁定形成整环且呈弧形的第一安装板、用于使所述第一安装板快速锁定的快卸销、安装于所述第一安装板上且朝向第一轴线方向设置的固定支撑脚、能沿所述第一轴线的径向伸缩的活动支撑脚。

优化的，所述后端定位组件包括若干呈弧形的第二安装板，以及安装于所述第二安装板上的固定支撑脚。

优化的，所述驱动组件安装于所述前端定位组件和后端定位组件之间，其包括轴向驱动模块和周向驱动模块，所述轴向驱动模块包括若干根与所述第一轴线相平行的直线导轨、套设于所述直线导轨上的安装基座、安装于所述前端定位组件和后端定位组件之间的丝杆机构。

进一步的，所述丝杆机构包括前端部和后端部分别于所述前端定位组件和后端定位组件相转动连接的丝杆、转动连接于所述丝杆上的驱动螺母、以及固定于所述前端定位组件上且与所述丝杆传动连接的轴向电机，所述丝杆机构的驱动螺母与所述安装基座相固定连接。

进一步的，所述周向驱动模块包括转动连接于所述安装基座的端面上的导向滚轮组，所述导向滚轮组之间形成弧形导向空间，所述周向驱动模块还包括设于所述导向空间内的导轨齿环、设于所述导轨齿环上的防脱块、与所述导轨齿环外周的齿捏合的驱动齿轮、以及与所述驱动齿轮相传动连接且固定于所述安装基座上的周向电机，所述探头架固定安装于所述导轨齿环上，所述直线导轨固定连接于所述前端定位组件和所述后端定位组件之间，安装基座呈弧形且其轴线与第一轴线共线，所述导轨齿环以第一轴线为转轴转动连接于导向空间内。

进一步的，所述安装基座呈弧形，其弧度大于π。

进一步的，所述安装基座上设有接近开关，所述后端定位组件和/或前端定位组件上设有可沿平行于第一轴线的方向调节位置的触发杆，用于调节安装基座的行程。

优化的，控制部包括控制电脑、与所述扫查部电信号连接的控制箱、受控与所述控制箱且用于向探头提供水的水循环箱、以及连接于所述控制箱上的急停开关。

本发明的有益效果在于：1.能够稳定实现携带探头组件进行管道自动扫查功能；2.结构简单，安装及更换便捷，可以实现在核电站复杂环境下的快速安装；3.不存在悬臂偏载状态，使得设备结构可做轻量化处理，稳定性高。

附图说明

图1是百万千瓦级核电站辅助管道超声检查自动扫查系统的示意图。

图2是扫查部的立体图。

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：

如图1所示，百万千瓦级核电站辅助管道超声检查自动扫查系统，其包括扫查部1以及用于控制扫查部1动作并进行信号处理的控制部9。控制部9包括控制电脑91、与扫查部1电信号连接的控制箱92、受控与控制箱92且用于提供水的水循环箱93、以及连接于控制箱92上的急停开关94。

如图2所示，扫查部包括扫查机构以及安装于扫查架上的探头组件10，探头组件10为多个相控阵探头，扫查机构包括前端定位组件11、后端定位组件12，前端定位组件11和后端定位组件12同轴设置，两者的公共轴为第一轴线，扫查机构还包括探头架13、用于驱动探头架13沿第一轴线的轴向和周向运动的驱动组件14，多个相控阵探头分别安装在多个探头架13上。

前端定位组件11包括多个可打开且可闭合锁定形成整环且呈弧形的第一安装板15、用于使第一安装板15快速锁定的快卸销16、安装于第一安装板15上且朝向第一轴线方向设置的固定支撑脚17、能沿第一轴线的径向伸缩的活动支撑脚18。后端定位组件12包括若干呈弧形的第二安装板19，以及安装于第二安装板19上的固定支撑脚17。

驱动组件14安装于前端定位组件11和后端定位组件12之间，其包括轴向驱动模块110和周向驱动模块111。

轴向驱动模块110包括若干根与第一轴线相平行的直线导轨112、套设于直线导轨112上的安装基座113、安装于前端定位组件11和后端定位组件12之间的丝杆机构114。丝杆机构114包括前端部和后端部分别于前端定位组件11和后端定位组件12相转动连接的丝杆115、转动连接于丝杆115上的驱动螺母116、以及固定于前端定位组件11上且与丝杆115传动连接的轴向电机117，丝杆机构114的驱动螺母116与安装基座113相固定连接。轴向电机117与丝杆115通过同步带轮组件118相传动连接，

周向驱动模块111包括转动连接于安装基座113的端面上的导向滚轮组119，导向滚轮组119之间形成弧形导向空间，周向驱动模块111还包括设于导向空间内的导轨齿环120、设于导轨齿环120上的防脱块121、与导轨齿环120外周的齿捏合的驱动齿轮122、以及与驱动齿轮122相传动连接且固定于安装基座113上的周向电机123，探头架13固定安装于导轨齿环120上的，直线导轨112固定连接于前端定位组件11的第一安装板15和后端定位组件12的第二安装板19之间，安装基座113呈弧形且其轴线与第一轴线共线，导轨齿环120以第一轴线为转轴转动连接于导向空间内。安装基座113呈弧形，其弧度大于π。安装基座113上设有接近开关124，接近开关124有两个，后端定位组件12和/或前端定位组件11上设有可沿平行于第一轴线的方向调节位置的触发杆125，触发杆125分别与两个接近开关124对应限定安装基座113的前端行程极限和后端行程极限，用于调节安装基座113的行程。

本系统的工作原理如下：

解锁快卸锁，将第一安装板打开，将扫查部套在待检测的奥氏体不锈钢管道上，并调节至所需位置，锁定快卸销，使扫查部固定于管道上，随后控制探头组件至初始位置，最后开始正式扫查。轴向运动的动力传递方式是：轴向电机-同步带轮—丝杆—驱动螺母—安装基座-探头架轴向运动。周向运动的动力传递方式为：轴向电机—驱动齿轮—导轨齿环—探头架周向旋转运动。由于设备安装过程中齿圈需要套入管道，故导轨齿环设计为开口形状，同时为了保证管道扫查区域全覆盖，导轨齿环开口弧度需小于180°，同时安装两个相距180°的探头，这样导轨齿环旋转180°，即可实现了奥氏体不锈钢管道携带相控阵探头进行自动扫查的功能。

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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。