专利名称：核反应堆压力容器安全端焊缝自动化检查设备及定位方法
技术领域：
本发明涉及核电站反应堆压力容器在役/役前检查的检测设备领域，特别涉及对 压力容器出水口和进水口管嘴部位检查设备及定位方法。
背景技术：
核反应堆压力容器是核电站最为重要的部件之一，用来固定、支承和包容堆芯及 所有堆内构件，是核电厂整个寿期内唯一不可更换的大型部件。核反应堆压力容器的质量 是保证核动力系统正常、安全运行的关键。图16所示的核反应堆压力容器，其主体为一圆 筒101，圆筒101上部通过螺栓组件连接有半球形上封头(图中未显示)、法兰102，圆筒101 下部焊接有半球形下封头103，在圆筒筒体上径向间隔焊接有多个进水管嘴104和出水管 嘴105，在进水管嘴104与出水管嘴105上分别焊接有一安全端106，安全端106再与主管道 107相焊接。为确定核反应堆压力容器的质量，核电厂和核动力装置的检验规范和大纲中， 对压力容器上的各焊缝及其它部位提出了无损检测的强制性要求，并指定分别在投入运行 前和运行一定时间间隔后对压力容器实施役前和在役检查。役前和在役检查的结果为分析 压力容器的状态提供了极其重要的依据。对核反应堆压力容器各管嘴处的焊缝检测包括管嘴外端与安全端连接处的焊缝 检测(如图16中标识为1001位置)、安全端与主管道连接处的焊缝检测(图16中标识为 1002位置)、管嘴与筒体连接焊缝检测(图中标识为1003的位置)。其中主管道与安全端 连接处为同种金属焊接；而管嘴外端与安全端连接处为异种金属焊接。由于异种材料的焊 接容易发生气孔、虚焊、未熔合或未焊透等缺陷，这些缺陷是发生安全事故的隐患，因此需 要重点进行检查。根据 RCCM 标准(Design and construction Rules for Mechanical components of PWR Nuclear islmds，《压水堆核电站核岛机械设备设计与建造法则》)和RSEM标准 (In-Service Inspection Rules for Mechanical components of PWR Nuclear islands， 《压水堆核电站核岛机械设备在役检查规则》)的要求，通常对核反应堆压力容器的无损检 测主要有超声检测技术、视频检测技术和射线检测技术。其中，对压力容器管嘴焊缝进行超 声检测的设备，如美国专利US3780571和US4149932所公开的技术方案，其特点是由三个大 型支撑腿将检查设备定位在压力容器的法兰面上，下端伸出一个行程很大的主立柱机构将 检查工具架送到管嘴部位。这类设备的优点是设备自身的坐标系与压力容器坐标系之间 定位容易，便于检查工具快速定位到待检部位；但是它存在设备体积庞大、占用核岛内资源 (如场地和环吊)严重、安装和退出时间长等明显的缺点。此外，这类设备在压力容器内执 行检查工作时，一般不允许其它设备并行进行检查工作，不利于压力容器检查时间窗口的 整体优化。同时，由于待检测区域为一基本呈圆柱形区域，超声探头是伸入至管嘴内部进行 检查，对超声探头所反馈的扫查数据应与其扫查位置相应对，而现有设备，其固定在管嘴内 具有一定的随机性，轴向、周向位置都与理想状况存在一定的偏差，这种偏差可能超出检查所允许的误差范围，从而使得检查结果的可靠性得不到保证，将产生一定的安全隐患。
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将能够精确固定在管嘴内且 精确获取超声探头架相对于管嘴坐标系初始位置的检查设备及其定位方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种核反应堆压力容器安全端焊缝 自动化检查设备，包括支架本体，所述的支架本体包括用于伸入至压力容器管嘴内的前端支撑模块、具 有多根端面支杆用于定位在压力容器筒体壁上的后端支撑模块、连接在前端支撑模块与后 端支撑模块之间的导轨组件；扫查装置，其包括可滑动地设置在导轨组件上的固定盘、与固定盘同轴且相转动 连接的转动盘、安装在转动盘上且沿转动盘周向分布的超声探头架，所述的超声探头架具 有收缩和伸展两种状态；它还包括安装在相对两根端面支杆上的用于检测端面支杆前端与筒体壁间距离 的超声测距传感器、安装在后端支撑模块与导轨组件之间用于检测检查设备相对于压力容 器管嘴坐标系X轴方向倾斜角的水平倾角计、安装在导轨组件上用于确定扫查装置相对于 支架本体沿压力容器管嘴坐标系Y轴向初始位置的轴向接近开关以及安装在扫查装置上 用于确定超声探头架相对于支架本体沿压力容器管嘴坐标系X方向初始位置的周向接近 开关，所述的压力容器管嘴坐标系X轴定义为绕管嘴中心线的周向方向，Y轴定义为平行于 管嘴中心线的轴向方向、Z轴定义为垂直于管嘴内表面的径向方向。在根据上述技术方案所优化实施的方式中，所述的周向接近开关，其开关基座与 开关探头分开安装在所述扫查装置的固定盘与转动盘上。进一步地，所述的前端支撑模块和后端支撑模块分别设置一浮力块，且所述的浮 力块使得整个设备在水下处于浮力和重力相平衡的状态，所述的检查设备通过辅助操作杆 推入待检查管嘴中。该设备还包括可拆卸地连接在导轨组件上的多个可沿管嘴Z轴方向伸缩的支撑 腿。所述的多个支撑腿处于与管嘴中心线相垂直的两个圆周面上，且多个支撑腿在该两个 圆周面上等角度分布。本发明还提供一种核反应堆压力容器安全端焊缝自动化检查设备的定位方法，它 包括如下步骤(a)、轴向粗定位将设备缓慢送入待测管嘴，使得所述的检查装置前端支撑模块 进入管嘴内，后端支撑模块的端面支杆与核反应堆压力容器的筒体内壁相对，调整端面支 杆与筒体内壁的相对位置，使得端面支杆上两个超声测距传感器的读数小于10mm，且两者 之间相差不大于2mm ；(b)、径向粗定位控制前端支撑模块以及活动支撑腿处于两侧下方的四个支撑腿 气缸，使其完全伸出，完成检查设备在管嘴内的径向粗定位；(C)、周向粗定位沿管嘴轴线旋转方向调整支架本体，使得水平倾角计读数 在-3° 3°之间；(d)、设备固定控制前端支撑模块以及活动支撑腿处于上方的两个支撑腿气缸，使其与管嘴内壁相抵紧，完成检查设备在管嘴内的固定；(e)、轴向初始位置精确定位驱动扫查装置在导轨组件上滑动，当轴向接近开关 发出触发信号，则扫查装置所在的位置即为Y轴向零点位置；(f)、周向初始位置精确定位驱动扫查装置的转动盘绕固定盘转动，当周向接近 开关发出触发信号，则转动盘相对固定盘的位置即为X轴向零点位置，在设备进行上述定 位后即可进行扫查工作。进一步地，步骤(e)中，所述的轴向精确定位还包括利用端面支杆上两个超声测 距传感器读数的平均值与所述的Y轴向零点位置进行校正的步骤。步骤(f)中，所述的周向精确定位还包括利用水平倾角计的读数与所述的X轴向 零点位置进行校正的步骤。由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点本发明焊缝检 查设备，通过设置超声测距传感器、水平倾角计以及零点位置接近开关，一方面对设备在管 嘴内是否固定定位进行监测调整，另一方面对超声探头架相对于管嘴坐标系的初始位置进 行精确定位，从而克服了设备在管嘴内可能存在的轴向或周向偏差以及超声探头架零点位 置的偏差而导致的扫查反馈数据与扫查位置不对应的问题，保证了检查结果的可靠性，整 个过程自动化控制，操作极其方便，具有较大的推广应用价值。
附图1为根据本发明技术方案所实施的一种超声检查设备立体结构示意图；附图2为附图1所示超声检查设备的主视图；附图3为附图1所示超声检查设备进入管嘴的后视图；附图4为附图1所示超声检查设备定位在管嘴内的状态图(省略以管嘴轴心线为 对称轴的另一侧)；附图5为本发明超声检查设备活动支撑腿的结构立体图；附图6为本发明超声检查设备一个导轨组件的结构立体图；附图7为本发明超声检查设备探头扫查模块的主视图(探头架未显示在其上)；附图8为附图7中A-A方向剖视图；附图9为安装有探头架的探头扫查模块主视图；附图10为本发明探头架立体结构示意图；附图11为探头架处于伸展状态主视图；附图12为探头架处于收缩状态主视图；附图13为探头架运动原理简图；附图14为管嘴坐标系统示意图；附图15为管嘴坐标系统定义图；附图16为现有压力容器结构剖视图；其中1、前端支撑模块；11、浮力块；12、气缸组件；13、固定支撑板；2、后端支撑模块；21、浮力块；22、端面支杆；23、操作杆连接件；24、吊环；25、超声 测距传感器；26、水平倾角计；20、操作杆；3、导轨组件；31、滑轨；311、铝型材；312、V型导轨；32、前端板；33、后端板；34、轴向驱动机构；341、电机；342、丝杠螺母组合；343、滑块；35、轴向接近开关；4、扫查装置；41、固定盘；42、转动盘；43、探头架；431、超声探头；432、保持架； 433、第一级直线运动结构；4331、固定基座；4332、活动座板；4333、驱动气缸；4334、万向滚 珠；4335、柱塞；4336、平衡杆；4337、下连接板；434、第二级直线运动结构；4341、联动块；4342、滑动杆；4343、恒力弹簧座；4344、 恒力弹簧；4345、压回柄；44、周向驱动机构；441、周向电机；442、齿轮；443、齿轮导轨；444、滑轮；45、周向 接近开关；5、活动支撑腿；51、支撑座；52、气缸；53、气缸垫；
具体实施例方式下面结合附图、举例详细说明本发明所优选实施的超声检查设备具体内容由于本发明超声检查设备是伸入至压力容器管嘴中进行检测的，在此首先对设备 的视图方向进行一定义，以求更清楚说明其结构特征，我们将设备首先进入管嘴的端部称 为前端，如图1、图2所示的右侧，将设备最后定位在压力容器筒体内壁上的另一端部称为 后端，如图1、图2所示的左侧。图1至图4示出了根据本发明所优选实施的超声检查设备，其主要由前端支撑模 块1、后端支撑模块2、可拆卸连接在前端支撑模块1与后端支撑模块2之间的导轨组件3、 设置在导轨组件3上扫查装置4以及活动支撑腿5组成。其中，前端支撑模块1、后端支撑模 块2以及导轨组件3构成设备的支架主体，前端支撑模块1主要起到导向并在管嘴中径向 定位的作用，后端支撑模块2主要用于实现设备在压力容器筒体内壁上的定位，导轨组件3 主要起到对扫查装置4的支撑以及驱动扫查装置4在其上沿管嘴轴向直线运动，扫查装置4 在轴向直线驱动和周向转动驱动下实现对管嘴与安全端以及主管道之间焊缝的扫查工作。 上述各模块之间具有相对的独立性，各模块总重不超过100kg，导轨组件3的长度也不超过 2米，故无需任何起重设备就能进入核岛，在核岛有限的空间内，其可方便地组装，无需占用 核岛现有的环吊资源。下面将对各功能模块的具体结构进行介绍前端支撑模块1主要包括浮力块11、三个气缸组件12、固定支撑板13，浮力块11 位于最前端，其为带有缺口的圆形，且其直径小于管嘴内径，三个气缸组件12呈120°角度 安装在固定支撑板13上，支撑板13与浮力块11相平行设置，两者中心在一条直线上，支撑 板13与浮力块11之间可通过连接柱相固定连接。所述的三个气缸组件12在组装前或未 完全进入管嘴之前，气缸内的活塞杆处于收缩状态，各气缸组件12收容于浮力块11与固定 支撑板12之间，当完全进入管嘴后，控制气缸组件12使气缸活塞杆沿管嘴径向方向延伸， 直至各气缸组件12的前端与管嘴内壁相抵紧，如图4所示。后端支撑模块2主要由一浮力块21、固定在浮力块21上且沿圆周方向均勻分布在 浮力块21外侧的四个端面支杆22组成，在其中两个相对的端面支杆22前端部安装有超声 测距传感器25，参见图2，该超声测距传感器25用于检测端面支杆22前端与压力容器筒体 内壁的距离。在浮力块21的内侧中心还安装有水平倾角计26，参见图3，所述的水平倾角 计26用于实时检测超声检查设备沿压力容器管嘴X轴方向的倾斜角。同时，在后端支撑模 块2上还设置有用于与操作杆20相连接从而将整个检查设备推入管嘴的操作杆连接件23以及设置在浮力块21中心用于起吊整个检查设备的吊环24，如图2所示。需要说明的是，由于压力容器处于深水之中，且容器内部也充满有水，为了使得本 发明检查设备能够轻易地由垂直方向投入容器内后再转换为平行地进入管嘴中，本发明 中，前端支撑模块1的浮力块11与后端支撑模块2的浮力块21在压力容器内所受到的向 上浮力与整个设备的重力相等，从而使得整个设备处于零重力状态，保证了操作杆20能够 轻易地将设备推入待检测管嘴内。导轨组件3主要由三个相平行且呈三角形布置的滑轨31、固定连接在各滑轨31两 端的前端板32和后端板33以及用于驱动扫查装置4在滑轨31上滑动的轴向驱动机构34 组成。前端板32用于与所述的前端支撑模块1相连接，后端板33用于与所述的后端支撑 模块2相连接。在本实施例中，如图6所示，每个滑轨31由方型带槽铝型材311以及设置 在铝型材311上的V型导轨312构成。轴向驱动机构34主要由密封安装在后端板33上的 轴向电机341、平行安装在三个滑轨31之间且通过同步带与轴向电机341相连接的丝杆螺 母组合342以及设置在各V型导轨312上的滑块343组成，所述的扫查装置4固定安装在 滑块343上。本发明中，在导轨组件3上安装有一轴向接近开关35，参见图2，该轴向接近开关 35用于确定超声扫查模块4在导轨组件3上的初始位置。扫查装置4包括与所述导轨组件3的滑块343相固定连接的固定盘41、与固定盘 41同轴设置且转动连接的转动盘42以及沿转动盘42周向分布的多个探头架43，其中，在 转动盘42与固定盘41之间还设置有周向驱动机构44，如图7和图8所示，该周向驱动机构 44包括密封固定在固定盘41上的周向电机441、与周向电机441输出端相连接的齿轮442、 形成在转动盘42内周的与齿轮442相啮合的齿轮导轨443、沿固定盘41内圆周固定分布的 六个滑轮444，六个滑轮444与转动盘42上的齿轮导轨443形成环形导轨运动副，周向电机 441输出端相连接的齿轮442与转动盘42上的齿轮导轨443形成齿轮运动副。图9所示的是沿转动盘42圆周分布有多个探头架43的扫查装置4的主视图，每 个探头架43结构如图10至图12所示，其包括超声探头431、与超声探头431相连接且与 超声探头431之间具有两个旋转运动副的保持架432、与保持架432相连接的可沿转动盘 42径向作直线收缩运动的两级直线运动结构，第一级直线运动结构433包括固定在转动盘 42上的固定基座4331、位于固定基座4331上方且其上端设置有万向滚珠4334的活动座板 4332、连接在固定基座4331与活动座板4332之间的双作用驱动气缸4333，活动座板4332 相对于固定基座4331的直线运动称为第一级直线运动，由驱动气缸4333驱动；所述的第二 级直线运动结构434包括位于活动座板4332下方且与活动座板4332相固定连接的联动块 4341、可滑动地设置在联动块4341上的滑动杆4342，所述的保持架432与滑动杆4342上端 相转动连接，所述的保持架432在滑动杆4342的带动下相对于活动座板4332的直线运动 称为第二级直线运动。整个探头架43的运动原理可简化为如图13所示。在上述两级直线运动结构的作用下，所述的探头架43具有收缩和伸展两种状态， 当探头架43处于收缩状态时，如图9和图12所示，所述的活动座板4332与固定基座4331 相靠拢，且活动座板4332位于转动盘42的圆周内，所述的超声探头431在转动盘42径向上 的投影低于活动座板432在转动盘42径向上的投影；当所述的探头架43处于伸展状态，如 图10和图11所示，所述的活动座板4332远离固定基座4331且凸出在转动盘42的外周，所述的超声探头431在转动盘42径向延长线上的投影高于活动座板432在转动盘42径向 延长线上的投影。在本实施例中，第一级直线运动结构433还进一步包括设置在固定基座4331上端 的球头柱塞4335、可滑动地穿设在固定基座4331中且上端与活动座板4332相固定连接的 平衡杆4336，平衡杆4336下端与一套设在驱动气缸4333缸体上的下连接板4337相固定 连接。第二级直线运动结构434进一步包括与滑动杆4342下端相固定连接的恒力弹簧座 4343、一端绕设在恒力弹簧座4343内另一端与联动块4341相固定连接的恒力弹簧4344、 中间与活动座板4332相转动连接一端与滑动杆4342相滑槽连接另一端与所述的球头柱 塞4335相面对的压回柄4345。当探头架43处于伸展状态，如图11所示，平衡杆4336被 活动座板4332同步提升到一高度，压回柄4345处于自由状态，恒力弹簧座4343与联动块 4341相靠拢，经由恒力弹簧4344的驱动，滑动杆4342被向上推出，超声探头处于高于活动 座板4332的位置；当探头架43由伸展状态向收缩状态转换过程中，驱动气缸4333的活塞 杆收缩，活动座板4332向固定基座4331靠拢，当固定基座4331上的球头柱塞4335与压回 柄4345相接触，随着气缸的进一步收缩，柱塞4335将压回柄4345的端部向上顶起，压回柄 4345的另一端绕其中间旋转轴转动，从而柱塞4335、压回柄4345及滑动杆4342之间形成 杠杆机构，根据杠杆原理，滑动杆4342将向下运动，从而克服恒力弹簧4344的作用力，推动 恒力弹簧座4343向下运动，直至超声探头431处于活动座板4332水平面下，如图12所示， 即实现探头架43从伸展状态到收缩状态的转换。本实施例中，每个探头架43设置有两个超声探头431，故对应每个超声探头431分 别设置有与活动座板4332相连接的第二级直线运动机构434，在转动盘42上共分布六个所 述的探头架43。为了确定各超声探头在周向上的初始位置，本发明中，扫查模块4上还安装有周 向接近开关45，参见图7，该接近开关45的开关基座设置在固定盘41上，开关探头安装在 转动盘42上。本实施例的超声检查设备，如图4所示，在靠近后端支撑模块2的各滑轨31上还 垂直且可拆卸地连接有用于进行周向定位的活动支撑腿5，每个活动支撑腿5的结构如图5 所示，其包括与滑轨31通过螺钉相连接的支撑座51、固定设置在支撑座51上且其活塞杆伸 缩方向与滑轨31轴向相垂直的双作用气缸52、与气缸52的活塞杆上端相固定连接的聚氨 酯材料的气缸垫53。三个所述的活动支撑腿5在同一圆周面上呈120度分布。上述对本发明检查设备的各结构模块进行了详细的说明，下面将对本发明检查设 备如何在管嘴内进行精确的定位进行介绍在介绍定位方法之前，首先定义一下压力容器管嘴的坐标系统，以使得本发明定 位方法的表达更清楚，如图15所示，我们以管嘴的中心线为基准，以与管嘴中心线相平行 的方向即管嘴轴向定义为Y轴方向，以绕管嘴中心线的周向定义为X轴方向，以垂直于管 嘴内表面的方向定义为Z轴方向，对上述三个坐标轴方向各零点及正方向的定义如图16所 示，即将管嘴上端定义为X轴的零点位置，以顺时针方向为正方向；Y轴的零点位置定义在 反应堆压力容器的中心轴线上，远离容器向管嘴内延伸的方向为正方向；Z轴的零点位置 定义在管嘴中心线上，以垂直于该中心线指向管嘴内表面的方向为正方向。具体定位方法如下
(1)、进入待测管嘴给超声探头架的驱动气缸4333收缩方向通5bar的气压，使所 有超声探头架处于收缩状态。给所有支撑腿驱动气缸收缩方向通5bar的气压，使所有支撑 腿处于收缩状态。操作杆20通过与所述操作杆连接件23固定连接，将检查设备缓慢送入 待测的管嘴，使所述的检查设备的前端进入管嘴内，使位于检查设备末端的后端支撑模块2 上的端面支杆22与核反应堆压力容器的筒体内壁相对；(2)、轴向(Y轴方向)粗定位缓慢调整操作杆并将检查设备尽可能往管嘴内侧移 动，使端面支杆22上的两个超声测距传感器25读数小于10mm，并且两者之间相差不大于 2mm ；(3)、径向(Z轴方向)粗定位给前端支撑模块1的位于两侧下方的气缸和活动支 撑腿5的位于两侧下方的气缸通5bar的气压，使4个下支撑腿伸出；(4)、周向(X轴方向)粗定位沿管嘴轴线旋转方向轻微调整操作杆，使固定在导 轨上的水平倾角计读数在-3° 3°之间；(5)、设备固定给活动支撑腿5的位于上方的气缸以及前端支撑模块上位于上方 的气缸通5bar的气压，使2个上支撑腿伸出，此时，设备中心轴线自动与管嘴中心轴线重 合，完成Z轴方向定位。4个下支撑腿和2个上支撑腿顶紧在管嘴内壁，从而完成设备在管 嘴内的固定定位，此时将操作杆从核反应堆压力容器内移走；(6)、轴向(Y轴方向)精确定位利用所述后端支撑模块2上的两个超声测距传感 器25和轴向接近开关35进行轴向精确定位，方法如下利用轴向电机机构驱动扫查装置4 朝Y轴正方向运动，当探头扫查模块4上的接近开关探头靠近安装在导轨组件上的轴向接 近开关35时，接近开关发出触发信号，将此位置记为校正前零点位置，利用后端支撑模块 上的两个超声测距传感器读数的平均值进行轴向零点位置校正，例如，两者读数分别为3mm 和4mm，则在校正前零点位置的基础上继续往正方向运动3. 5mm作为轴向初始零点。该方法 确定的轴向初始零点位置精度优于0. 5mm，从而为整个检测过程提供了很高的轴向定位精 度；(7)、周向(Y轴方向)精确定位利用所述的水平倾角计26和周向接近开关45进 行周向精确定位，方法如下利用周向电机组件控制转动盘往X轴正方向运动，当安装在转 动盘上的开关探头靠近固定在固定盘上的接近开关时，零点接近开关发出触发信号，将此 位置记为校正前零点位置，利用水平倾角计的读数对周向零点位置进行校正，例如水平倾 角计读数为1°，则在校正前周向零点位置的基础上，往正方向运动1°后作为周向初始零 点。该方法确定的周向初始零点位置精度优于0.05°，从而为整个检测过程提供了很高的 周向定位精度；在设备进行上述定位后，即可进行焊缝区域扫查工作，具体过程如下给超声探 头架的驱动气缸伸出方向通气压，使所有超声探头架处于伸展状态，固定在超声探头架上 的超声探头与管嘴内壁贴合。按照检查程序要求的扫查计划执行扫查任务，典型的扫查方 式有两种一种称为detection，即周向从0°扫查至361°，轴向步进5mm，然后，周向从 361°回到0°，轴向步进5mm，如此往复，直到覆盖整个待检查区域；另一种称为sizing，即 轴向从Omm位置到426mm位置，周向步进0. 4°，轴向从426mm位置到Omm位置，周向步进 0. 4°，如此往复，直到覆盖整个待检查区域；最后结束操作，控制各探头架、活动支撑腿、前端支撑模块的各气缸收缩，通过操作杆将检查设备缓慢从管嘴内移出，直至整个设备全部从管嘴内移出，最后使用环吊或其 它起吊装置与设备的后端支撑模块上的吊环相连接以将设备从核反应堆压力容器内吊出。
权利要求
一种核反应堆压力容器安全端焊缝自动化检查设备，包括支架本体，所述的支架本体包括用于伸入至压力容器管嘴内的前端支撑模块、具有多根端面支杆用于定位在压力容器筒体壁上的后端支撑模块、连接在前端支撑模块与后端支撑模块之间的导轨组件；扫查装置，其包括可滑动地设置在导轨组件上的固定盘、与固定盘同轴且相转动连接的转动盘、安装在转动盘上且沿转动盘周向分布的超声探头架，所述的超声探头架具有收缩和伸展两种状态；其特征在于它还包括安装在相对两根端面支杆上的用于检测端面支杆前端与筒体壁间距离的超声测距传感器、安装在后端支撑模块与导轨组件之间用于检测检查设备相对于压力容器管嘴坐标系X轴方向倾斜角的水平倾角计、安装在导轨组件上用于确定扫查装置相对于支架本体沿压力容器管嘴坐标系Y轴向初始位置的轴向接近开关以及安装在扫查装置上用于确定超声探头架相对于支架本体沿压力容器管嘴坐标系X方向初始位置的周向接近开关，所述的压力容器管嘴坐标系X轴定义为绕管嘴中心线的周向方向，Y轴定义为平行于管嘴中心线的轴向方向、Z轴定义为垂直于管嘴内表面的径向方向。
2.根据权利要求1所述的核反应堆压力容器安全端焊缝自动化检查设备，其特征在 于所述的周向接近开关，其开关基座与开关探头分开安装在所述扫查装置的固定盘与转 动盘上。
3.根据权利要求2所述的核反应堆压力容器安全端焊缝自动化检查设备，其特征在 于所述的周向接近开关的开关基座安装在固定盘上，其开关探头安装在转动盘上。
4.根据权利要求1所述的核反应堆压力容器安全端焊缝自动化检查设备，其特征在 于所述的前端支撑模块和后端支撑模块分别设置一浮力块，且所述的浮力块使得整个设 备在水下处于浮力和重力相平衡的状态，所述的检查设备通过辅助操作杆推入待检查管嘴 中。
5.根据权利要求4所述的核反应堆压力容器安全端焊缝自动化检查设备，其特征在 于该设备还包括可拆卸地连接在导轨组件上的多个可沿管嘴Z轴方向伸缩的支撑腿。
6.根据权利要求5所述的核反应堆压力容器安全端焊缝自动化检查设备，其特征在 于所述的多个支撑腿处于与管嘴中心线相垂直的两个圆周面上，且多个支撑腿在该两个 圆周面上等角度分布。
7.一种核反应堆压力容器安全端焊缝自动化检查设备的定位方法，其特征在于它包 括如下步骤(a)、轴向粗定位将设备缓慢送入待测管嘴，使得所述的检查装置前端支撑模块进入 管嘴内，后端支撑模块的端面支杆与核反应堆压力容器的筒体内壁相对，调整端面支杆与 筒体内壁的相对位置，使得端面支杆上两个超声测距传感器的读数小于10mm，且两者之间 相差不大于2mm ；(b)、径向粗定位控制前端支撑模块以及活动支撑腿处于两侧下方的四个支撑腿气 缸，使其完全伸出，完成检查设备在管嘴内的径向粗定位；(c)、周向粗定位沿管嘴轴线旋转方向调整支架本体，使得水平倾角计读数在-3° 3°之间；(d)、设备固定控制前端支撑模块以及活动支撑腿处于上方的两个支撑腿气缸，使其与管嘴内壁相抵紧，完成检查设备在管嘴内的固定；(e)、轴向初始位置精确定位驱动扫查装置在导轨组件上滑动，当轴向接近开关发出 触发信号，则扫查装置所在的位置即为Y轴向零点位置；(f)、周向初始位置精确定位驱动扫查装置的转动盘绕固定盘转动，当周向接近开关 发出触发信号，则转动盘相对固定盘的位置即为X轴向零点位置，在设备进行上述定位后 即可进行扫查工作。
8.根据权利要求7所述的核反应堆压力容器安全端焊缝自动化检查设备的定位方法， 其特征在于步骤(e)中，所述的轴向精确定位还包括利用端面支杆上两个超声测距传感 器读数的平均值与所述的Y轴向零点位置进行校正的步骤。
9.根据权利要求7或8所述的核反应堆压力容器安全端焊缝自动化检查设备的定位方 法，其特征在于步骤(f)中，所述的周向精确定位还包括利用水平倾角计的读数与所述的 X轴向零点位置进行校正的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种核反应堆压力容器安全端焊缝自动化检查设备及定位方法，包括支架本体、扫查装置、定位机构，定位机构包括用于检测端面支杆前端与筒体壁间距离的超声测距传感器、用于检测检查设备X轴方向倾斜角的水平倾角计、用于确定扫查装置Y轴向初始位置的轴向接近开关以及用于确定超声探头架X轴方向初始位置的周向接近开关，在进行轴向和周向的粗定位以及精确定位后即可进行扫查工作，克服了设备在管嘴内可能存在的轴向或周向偏差以及超声探头架零点位置的偏差而导致的扫查反馈数据与扫查位置不对应的问题，保证了检查结果的可靠性，整个过程自动化控制，操作极其方便，具有较大的推广应用价值。
文档编号G01N29/04GK101916597SQ20101025680
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月19日 优先权日2010年8月19日
发明者刘金宏, 吕天明, 吴健荣, 李明, 陈怀东 申请人:中广核检测技术有限公司;苏州热工研究院有限公司;中国广东核电集团有限公司