核电厂冷却水管内表面附着物的清除装置和清除方法与流程

本发明涉及核电厂除污系统领域，具体涉及核电厂冷却水管内表面附着物的清除装置和清除方法。

背景技术：

核电厂是一种高能量、少耗料的电厂。以一座发电量为100万千瓦的电厂为例，如果烧煤，每天需耗煤7000～8000吨左右，一年要消耗200多万吨。若改用核电厂，每年只消耗1.5吨裂变铀或钚，一次换料可以满功率连续运行一年。可以大大减少电厂燃料的运输和储存问题。因此，在今后相当长一段时期内，核电厂将成为电力工业的主要能源。而核电厂在核能转化为热能的过程中，冷却系统起着十分重要的作用。

现有的核电厂对冷却水管内表面附着物进行清除时完全由人工来完成，尚无自动清洗技术，导致清洗效率低，清洗质量差，且核辐射对人体有一定危害。

技术实现要素：

针对上述问题，有必要提供一种核电厂冷却水管内表面附着物的清除装置和清除方法，不仅避免了核辐射对人体的危害，而且还能高效清除冷却水管内积垢并对清除效果进行适时观察。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种核电厂冷却水管内表面附着物的清除装置，包括位于冷却水管内的伞形爬行机器人和位于所述冷却水管外的均连接所述伞形爬行机器人的控制器、显示器和高压泵组；所述高压泵组包括管道、电机、阀组和高压泵，所述高压泵和所述阀组均安装在所述管道上，所述电机安装在所述冷却水管外并连接所述高压泵，所述高压泵组通过所述管道连接所述伞形爬行机器人；

所述伞形爬行机器人的相对两端分别装设有探头和若干旋转喷头，所述探头连接所述显示器，若干所述旋转喷头连通所述管道；所述伞形爬行机器人沿其轴向方向的相对两侧各安装有一伞骨结构，每一伞骨结构包括若干数目等同的固定架、伞骨、可伸缩支撑杆和滑轮，若干所述固定架圆周均匀布置在所述伞形爬行机器人上，每一所述伞骨一端固定在所述固定架上并与所述伞形爬行机器人形成一角度，每一所述伞骨另一端连接所述滑轮，每一所述可伸缩支撑杆的相对两端分别连接所述伞形爬行机器人和所述伞骨；所述伞形爬行机器人靠近所述旋转喷头的一侧还包括驱动机构和传动机构，靠近所述旋转喷头的滑轮通过所述传动机构连接所述驱动机构；所述控制器分别连接所述显示器、所述电机、所述高压泵、所述阀组、所述探头和所述驱动机构；

操作人员操控所述控制器并通过所述探头探测所述冷却水管内的信息，然后通过所述显示器显示，进而根据冷却水管内的信息控制所述驱动机构开启或关闭，以使所述伞形爬行机器人前进或停止；同时控制所述电机和所述阀组开启或关闭，以使所述高压泵通过所述管道将水抽送到若干所述旋转喷头，最后使水从若干所述旋转喷头喷射到所述冷却水管内表面。

优选地，所述传动机构包括皮带轮、皮带、从动轮、从动轮支架、从动轴、万向节、旋转轴和锥齿轮，所述皮带轮安装在所述驱动机构的输出轴上，并与所述伞形爬行机器人的中心轴线共轴，所述从动轮通过所述从动轮支架安装在所述固定架的下方并通过所述皮带连接所述皮带轮，所述万向节通过所述从动轴连接所述从动轮，所述旋转轴位于所述从动轴下方并平行于所述伞骨，所述锥齿轮位于所述旋转轴上远离所述从动轴的一端，所述旋转轴一端通过所述万向节连接所述从动轴，所述旋转轴另一端通过所述锥齿轮连接靠近所述旋转喷头的滑轮。

优选地，所述伞形爬行机器人包括相连接的上部和下部，所述上部和下部各安装有一所述伞骨结构，所述探头安装在所述上部远离所述下部的一端；所述驱动机构和传动机构安装在所述下部靠近所述上部的一端，且所述驱动机构的电机轴转动连接于所述上部，若干所述旋转喷头安装在所述下部远离所述上部的一端。

优选地，所述伞形爬行机器人均通过有线连接所述控制器和所述显示器。

优选地，所述高压泵组设置有卷管器，所述卷管器连接设置在井口的转向支架。

一种核电厂冷却水管内表面附着物的清除装置的清除方法，包括以下步骤：

(1)操作人员通过所述控制器控制所述驱动机构开启，所述驱动机构运动带动所述传动机构运动，所述传动机构运动进而带动靠近所述旋转喷头的滑轮转动，以使所述伞形爬行机器人在所述冷却水管内爬行；

(2)操作人员通过所述控制器控制所述探头开启，并通过所述显示器显示所述探头探测到的所述冷却水管内的信息；当操作人员通过所述显示器发现所述冷却水管内有污垢时，则通过所述控制器控制所述驱动机构关闭，以使靠近所述旋转喷头的滑轮停止转动，从而使所述伞形爬行机器人停止爬行；

(3)操作人员通过所述控制器控制所述电机和所述阀组开启，以使所述高压泵通过所述管道将水抽送到若干所述旋转喷头，若干所述旋转喷头在高压水的喷射力下产生旋转，进而使水从若干所述旋转喷头采用高压空化射流以旋转的方式击打所述冷却水管的内表面，从而清除污垢；

(4)当操作人员通过所述显示器观察到所述冷却水管内的污垢清除干净之后，操控所述控制器控制所述驱动机构开启，以使靠近所述旋转喷头的滑轮继续转动，从而使所述伞形爬行机器人继续爬行。

优选地，步骤(1)中，所述传动机构的运作原理为：所述驱动机构运动带动所述皮带轮转动，所述皮带轮通过所述皮带带动所述从动轮转动，进而带动所述从动轴转动，所述从动轴转动带动所述万向节转动，所述万向节转动带动所述旋转轴转动，所述旋转轴转动从而通过所述锥齿轮带动靠近所述旋转喷头的滑轮转动。

优选地，步骤(2)中，靠近所述旋转喷头的滑轮停止转动时，靠近所述探头的可伸缩支撑杆根据所述冷却水管的内径自由伸缩，以使靠近所述探头的滑轮能够通过所述可伸缩支撑杆保持对不同内径的冷却管内壁贴合。

优选地，步骤(3)中，所述管道通过所述转向支架和所述卷管器在所述冷却水管内的拐角处转弯。

优选地，步骤(4)中，当操作人员通过所述显示器观察到所述冷却水管内的污垢清除干净之后，进一步对所述冷却水管的损坏情况进行检测，并通过所述显示器显示。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的核电厂冷却水管内表面附着物的清除装置和清除方法，操作人员通过控制器操控伞形爬行机器人通过滑轮在冷却水管内爬行，并通过控制器控制高压泵通过管道将水抽送到若干旋转喷头，进而使高压水从若干旋转喷头喷射到冷却水管内表面，从而起到清除冷却水管内表面附着物的作用。若干旋转喷头在高压水的喷射力下产生旋转，因此，旋转喷头产生空化射流，进而使旋转喷头采用高压空化射流以旋转的方式击打所述冷却水管的内表面，可大大提高有效打击面积，从而高效清除冷却水管内积垢。同时，操作人员通过控制器控制探头探测冷却水管内清洗前和清洗后的信息并通过显示器显示，方便操作人员了解和检验冷却水管内洗前情况和洗后结果，且操作人员在安全区操作可有效避免管内核辐射对人体危害。

本发明提供的核电厂冷却水管内表面附着物的清除装置和清除方法，可伸缩支撑杆可自由伸缩，滑轮能够通过可伸缩支撑杆保持对不同内径的冷却管内壁贴合，以保证所述管内伞形爬行机器人能在冷却管内爬行通过，从而清除冷却管内的所有污垢。每一靠近旋转喷头的滑轮都连接传动机构，因此，每一靠近旋转喷头的滑轮都能通过传动机构在驱动机构的驱使下同步前进，以使所述管内伞形爬行机器人在冷却管内爬行前进。

综上所述，本发明提供的核电厂冷却水管内表面附着物的清除装置和清除方法，自行对核电厂冷却管内的污垢进行高效清除，不仅避免了核辐射对人体的危害，而且还能高效清除冷却水管内积垢并对清除效果进行适时观察。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的核电厂冷却水管内表面附着物的清除装置的连接示意图；

图2是本发明实施方式提供的核电厂冷却水管内表面附着物的清除装置中的伞形爬行机器人的结构示意图；

图3是本发明实施方式提供的核电厂冷却水管内表面附着物的清除装置中的伞形爬行机器人中的驱动机构的结构示意图；

图4是本发明实施方式提供的核电厂冷却水管内表面附着物的清除装置中的伞形爬行机器人中的旋转喷头的结构示意图；

图5是本发明实施方式提供的核电厂冷却水管内表面附着物的清除装置中的伞形爬行机器人中的高压泵组与旋转喷头的连接示意图。

附图中，1-伞形爬行机器人，2-控制器，3-显示器，4-高压泵组，41-电机，42-高压泵，43-阀组，44-管道，5-探头，6-旋转喷头，71-上部，72-下部，8-伞骨结构，81-固定架，82-伞骨，83-可伸缩支撑杆，84-滑轮，9-传动机构，91-皮带轮，92-皮带，93-从动轮，94-从动轮支架，95-从动轴，96-万向节，97-旋转轴，98-锥齿轮，10-驱动机构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请同时参见图1、图2、图3、图4和图5，本发明实施方式提供一种核电厂冷却水管内表面附着物的清除装置，包括位于冷却水管内的伞形爬行机器人1和位于所述冷却水管外的均连接伞形爬行机器人1的控制器2、显示器3和高压泵组4。伞形爬行机器人1均通过有线连接控制器2和显示器3。高压泵组4包括电机41、高压泵42、阀组43和管道44，高压泵42和阀组43均安装在管道44上，电机41安装在所述冷却水管外并连接高压泵42，高压泵组4通过管道44连接伞形爬行机器人1。在本实施方式中，高压泵组4设置有卷管器(图未示)，所述卷管器连接设置在井口的转向支架(图未示)。高压泵组4的管道44和伞形爬行机器人1分别连接控制器2和显示器3的信号线路，在进入冷却水管内后由于运动原因，需要管道44能转向和伸缩，所述信号线路也是如此，因此，管道44和所述信号线路均通过所述卷管器和所述转向支架能在冷却管内进行转向和伸缩。

伞形爬行机器人1的相对两端分别装设有探头5和若干旋转喷头6，探头5连接显示器3，若干旋转喷头6连通管道44。在本实施方式中，若干旋转喷头6包括两个。伞形爬行机器人1沿其轴向方向的相对两侧各安装有一伞骨结构8，每一伞骨结构8包括若干数目等同的固定架81、伞骨82、可伸缩支撑杆83和滑轮84。若干固定架81圆周均匀布置在伞形爬行机器人1上，每一伞骨82一端固定在固定架81上并与伞形爬行机器人1形成一角度，每一伞骨82另一端连接滑轮84。每一可伸缩支撑杆83的相对两端分别连接伞形爬行机器人1和伞骨82。伞形爬行机器人1靠近两个旋转喷头6的一侧还包括传动机构9和驱动机构10。靠近两个旋转喷头6的滑轮84通过传动机构9连接驱动机构10。控制器2分别连接显示器3、电机41、高压泵42、阀组43、探头5和驱动机构10。在本实施方式中，伞形爬行机器人1包括相连接的上部71和下部72，上部71和下部72各安装有一伞骨结构8，上部71的伞骨结构8包括五个伞骨82，下部72的伞骨结构8包括三个伞骨82。探头5安装在上部71远离下部72的一端。驱动机构10和传动机构9安装在下部72靠近上部71的一端，且驱动机构10的电机轴转动连接于上部71，两个旋转喷头6安装在下部72远离上部71的一端。

在本实施方式中，传动机构9包括皮带轮91、皮带92、从动轮93、从动轮支架94、从动轴95、万向节96、旋转轴97和锥齿轮98。皮带轮91安装在驱动机构10的输出轴上，并与伞形爬行机器人1的中心轴线共轴，从动轮93通过从动轮支架94安装在固定架81的下方并通过皮带92连接皮带轮91，万向节96通过从动轴95连接从动轮93，旋转轴97位于从动轴95下方并平行于伞骨82，锥齿轮98位于旋转轴97上远离从动轴95的一端，旋转轴97一端通过万向节96连接从动轴95，旋转轴97另一端通过锥齿轮98连接靠近两个旋转喷头6的滑轮84。

操作人员操控控制器2并通过探头5探测所述冷却水管内的信息，然后通过显示器3显示，进而根据冷却水管内的信息控制驱动机构10开启或关闭，以使伞形爬行机器人1前进或停止；同时控制电机41和阀组43开启或关闭，以使高压泵42通过管道44将水抽送到两个旋转喷头6，最后使水从两个旋转喷头6喷射到所述冷却水管内表面。

一种核电厂冷却水管内表面附着物的清除装置的清除方法，包括以下步骤：

(1)操作人员通过控制器2控制驱动机构10开启，驱动机构10运动带动传动机构9运动，传动机构9运动进而带动靠近两个旋转喷头6的滑轮84转动，以使伞形爬行机器人1在所述冷却水管内爬行；传动机构9的运作原理为：驱动机构10运动带动皮带轮91转动，皮带轮91通过皮带92带动从动轮93转动，进而带动从动轴95转动，从动轴95转动带动万向节96转动，万向节96转动带动旋转轴97转动，旋转轴97转动从而通过锥齿轮98带动靠近两个旋转喷头6的滑轮84转动；

(2)操作人员通过控制器2控制探头5开启，并通过显示器3显示探头5探测到的所述冷却水管内的信息；当操作人员通过显示器3发现所述冷却水管内有污垢时，则通过控制器2控制驱动机构10关闭，以使靠近两个旋转喷头6的滑轮84停止转动，从而使伞形爬行机器人1停止爬行；靠近两个旋转喷头6的滑轮84停止转动时，由于可伸缩支撑杆83有弹性，受压时向内压缩，无外力时向外伸张，弹性的可伸缩支撑杆83根据管径的大小自由调节外径，因此靠近探头5的可伸缩支撑杆83根据所述冷却水管的内径自由伸缩，以使靠近探头5的滑轮84能够通过可伸缩支撑杆83保持对不同内径的冷却管内壁贴合；

(3)操作人员通过控制器2控制电机41和阀组43开启，以使高压泵42通过管道44将水抽送到两个旋转喷头6，两个旋转喷头6在高压水的喷射力下产生旋转，进而使水从两个旋转喷头6采用高压空化射流以旋转的方式击打所述冷却水管的内表面，从而清除污垢；管道44通过所述转向支架和所述卷管器在所述冷却水管内的拐角处转弯；

(4)当操作人员通过显示器3观察到所述冷却水管内的污垢清除干净之后，操控控制器2控制驱动机构10开启，以使靠近两个旋转喷头6的滑轮84继续转动，从而使伞形爬行机器人1继续爬行。当操作人员通过显示器3观察到所述冷却水管内的污垢清除干净之后，进一步对所述冷却水管的损坏情况进行检测，并通过显示器3显示。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。