在役核电厂设备舱门螺栓自动松紧系统的制作方法

1.本实用新型涉及核电厂设备舱门维护技术领域，尤其涉及一种在役核电厂设备舱门螺栓自动松紧系统。


背景技术：

2.核电厂设备舱作为核安全第三道安全屏障，一旦螺栓(螺栓的结构以及安装位置如图1所示)出现漏拆或漏装的情况，则会出现放射性物质外泄或设备舱螺栓被剪断的风险，严重影响着核安全。
3.设备舱门在结构上是通过88颗螺栓进行紧固，设备舱门直径约8米、重量很大、螺栓数量众多，松紧设备舱门螺栓的劳动强度很大，且有很高的落物和人员坠落风险。
4.目前，现场每次开关设备舱工作需至少8人(两组人员，每组至少需要4人)配合松紧螺栓，螺栓数量很多，每次开关设备舱各约4小时，费时费力，劳动强度较大。作业时人员需在设备舱上攀爬扶好套筒和螺栓，且落差最大约8米，存在较高的落物及人员坠落风险。根据前期反馈，螺栓多次出现漏拆或漏装的情况，严重影响着核安全，可能造成放射性物质外泄或设备舱螺栓被剪断。设备舱开启和关闭工作大部分均为关键路径，人员松紧螺栓可能会造成关键路径的延误，耽误主线工作的进行，导致无法按期发电，极大地影响经济效益。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种在役核电厂设备舱门螺栓自动松紧系统。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种在役核电厂设备舱门螺栓自动松紧系统，在役核电厂设备舱门包括舱门本体，所述舱门本体上设有与螺栓配合的螺栓孔，每一个螺栓孔配置第一rfid标签，每一个螺栓配置第二rfid标签，系统包括智能套筒、无线电动力矩扳手、反作用力臂以及控制终端；
7.所述智能套筒包括可套设所述螺栓的筒体，所述筒体内设有用于获取所述第一rfid标签以及所述第二rfid标签信息的rfid读取器，以及与所述rfid读取器连接的第一通信模块；
8.所述无线电动力矩扳手包括扳手主体、驱动轴，所述扳手主体内设有控制器、驱动电机、扭矩传感器以及第二通信模块，所述驱动电机、所述扭矩传感器以及所述第二通信模块均与所述控制器连接，所述驱动轴与所述驱动电机连接且与所述筒体可拆卸连接；
9.所述反作用力臂安装于所述扳手主体与所述智能套筒之间；
10.所述控制终端包括处理器以及第三通信模块，所述第三通信模块与所述第一通信模块、所述第二通信模块通信连接；
11.其中，所述处理器通过所述第三通信模块获取并处理所述第一rfid标签以及所述第二rfid标签信息，判断所述第一rfid标签以及所述第二rfid标签信息是否匹配，在判断
匹配后，通过所述第三通信模块与所述第二通信模块，发送控制指令到所述控制器中，由所述控制器控制所述驱动电机输出预定扭矩。
12.优选地，所述扳手主体还设有与所述控制器连接以采集角度值信息的角度传感器。
13.优选地，所述角度传感器为霍尔角度传感器。
14.优选地，所述扳手主体还设有与所述控制器连接的警告器。
15.优选地，所述警告器包括led灯或蜂鸣器。
16.优选地，所述扳手主体内还设有与所述控制器连接的存储器。
17.优选地，所述第一通信模块、所述第二通信模块与所述第三通信模块包括3g/4g/5g模块、wifi模块、zigbee模块、lora、nb
‑
iot或蓝牙模块。
18.优选地，所述控制终端还包括与所述处理器连接的显示器。
19.优选地，所述智能套筒、所述无线电动力矩扳手以及所述控制终端均设有供电电池。
20.优选地，所述筒体为金属件。
21.实施本实用新型具有以下有益效果：该在役核电厂设备舱门螺栓自动松紧系统能实现自动松紧设备舱门螺栓，无需通过手动松紧螺栓，极大地降低了作业人员的劳动强度，且实现螺栓的原样回装，避免螺栓漏拆或漏装的情况出现，提高了工作效率以及保障了核电厂经济效益。
附图说明
22.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
23.图1是核电厂设备舱门螺栓的结构示意图；
24.图2是本实用新型在役核电厂设备舱门螺栓自动松紧系统的结构示意图；
25.图3是本实用新型在役核电厂设备舱门螺栓自动松紧系统的工作示意图；
26.图4是图3中役核电厂设备舱门螺栓自动松紧系统的部分分解示意图。
具体实施方式
27.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。
28.还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示
或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.如图2
‑
图4所示，是本实用新型的一种在役核电厂设备舱门螺栓自动松紧系统，在役核电厂设备舱门包括舱门本体100，舱门本体100上设有与螺栓200配合的螺栓孔101，每一个螺栓孔101配置第一rfid标签102，每一个螺栓200配置第二rfid标签201，该第二rfid标签201的信息可包括螺栓200的型号、长度和/或直径尺寸等。
30.在本实施例中，图2与图3仅简化示意，实际上，该在役核电厂设备舱门的直径约8米，舱门本体100上布置有88个螺栓孔101，其尺寸较大且螺栓孔101数量较多，布置的位置高度也不同。舱门本体100的法兰面靠近螺栓孔101的位置布置有第一rfid标签102，每一个螺栓200配置第二rfid标签201，可以是贴覆在螺栓200的螺栓头部表面，也可以是加工在螺栓200本体内部，可以理解的，第一rfid标签102以及第二rfid标签201可以根据需求进行选择设置，这里不做具体限定。当然，在役核电厂设备舱门螺栓自动松紧系统在一定程度上可推广于核电厂大尺寸法兰的螺栓自动松紧工作。
31.在本实施例中，该在役核电厂设备舱门螺栓自动松紧系统包括智能套筒1、无线电动力矩扳手2、反作用力臂3以及控制终端4。
32.其中，智能套筒1包括可套设螺栓200的筒体11，筒体11可以采用金属件，如碳钢等。
33.筒体11内设有用于获取第一rfid标签102以及第二rfid标签201信息的rfid读取器12，以及与rfid读取器12连接的第一通信模块13。若是进行螺栓200的安装，操作人员则将筒体11套设螺栓200，此时，rfid读取器12获取第二rfid标签201信息，并将第二rfid标签201信息通过第一通信模块13上传到控制终端4中，智能套筒1靠近螺栓孔101，rfid读取器12获取第一rfid标签102信息，并将第一rfid标签102信息通过第一通信模块13上传到控制终端4中，由控制终端4进行数据处理。
34.在本实施例中，无线电动力矩扳手2包括扳手主体21、驱动轴22，扳手主体21内设有控制器23、驱动电机24、扭矩传感器25以及第二通信模块26，驱动电机24、扭矩传感器25以及第二通信模块26均与控制器23连接，驱动轴22与驱动电机24连接且与筒体11可拆卸连接。优选地，驱动电机24可以是马拉松无刷电动马达。
35.优选地，该扭矩传感器25可以采集无线电动力矩扳手2的工作扭矩值，并输出扭矩信号到控制器23中，以便判断工作扭矩值与预定扭矩是否一致。
36.优选地，扳手主体21还设有与控制器23连接以采集角度值信息的角度传感器27，以获取无线电动力矩扳手2的水平操作角度值，并输出水平操作角度值到控制器23中。优选地，该角度传感器27为霍尔角度传感器。
37.优选地，扳手主体21还设有与控制器23连接的警告器28，该警告器28包括led灯或蜂鸣器。当控制器23判断工作扭矩出现偏差时，可通过led灯闪烁或者蜂鸣器鸣叫而发出警告，以便操作人员获知作业情况。
38.优选地，扳手主体21上还可以设有与控制器23连接的显示屏，该显示屏用于显示相关扭矩信息、角度信息以及电量等。显示屏可以是lcd屏。
39.优选地，扳手主体21内还设有与控制器23连接的存储器29，以便存储作业数据，方
便后续溯源。存储器29可以包括：闪存盘、只读存储器(read
‑
only memory，rom)、电子抹除式可复写只读存储器(eeprom)、随机存取器(random access memory，ram)。
40.在本实施例中，控制器23包括但不限于微处理器、微控制器、数字信号处理器、微型计算器、中央处理器、场编程门阵列、可编程逻辑设备、状态器、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或任何基于操作指令操作信号(模拟和/或数字)的设备，其可以采用市面上成熟的主控mcu等控制方案，或根据需求进行改进或是创新设计，这里不再细述。
41.在本实施例中，反作用力臂3安装于扳手主体21与智能套筒1之间，该反作用力臂3的安装筒一端套设在无线电动力矩扳手2的夹头外周，另一端套设在智能套筒1的头部。
42.在本实施例中，控制终端4包括处理器41以及第三通信模块42，第三通信模块42与第一通信模块13、第二通信模块26通信连接。优选地，控制终端4还包括与处理器41连接的显示器43，以便显示相关数据以及无线电动力矩扳手2的作业情况。该显示器43采用触摸显示屏，以便在触摸显示器进行相关作业操作，如参数输入，比如扭矩参数的设定。
43.优选地，控制终端4包括与处理器41连接的存储模块，以便存储作业数据，方便后续溯源。存储模块可以包括：闪存盘、只读存储器(read
‑
only memory，rom)、电子抹除式可复写只读存储器(eeprom)、随机存取器(random access memory，ram)。
44.在本实施例中，处理器41包括但不限于微处理器、微控制器、数字信号处理器、微型计算器、中央处理器、场编程门阵列、可编程逻辑设备、状态器、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或任何基于操作指令操作信号(模拟和/或数字)的设备，其可以采用市面上成熟的主控mcu等控制方案，或根据需求进行改进或是创新设计，这里不再细述。
45.其中，处理器41通过第三通信模块42获取并处理第一rfid标签102以及第二rfid标签201信息，判断第一rfid标签102以及第二rfid标签201信息是否匹配，在判断匹配后，通过第三通信模块42与第二通信模块26，发送控制指令到控制器23中，由控制器23控制驱动电机24输出预定扭矩。
46.在本实施例中，第一通信模块13、第二通信模块26与第三通信模块42包括3g/4g/5g模块、wifi模块、zigbee模块、lora、nb
‑
iot或蓝牙模块。
47.优选地，智能套筒1、无线电动力矩扳手2以及控制终端4均设有供电电池，用于提供工作电能。进一步的，还可包括与该供电电池连接、用于对其进行检测、转换以及校准的电源管理模块，该电源管理模块包括对输入电源的电压检测、对供电电池进行温度检测、以及直流电压转换等。该供电电池可以为高能量密度的可充式锂离子电池。
48.在本实施例中，在役核电厂设备舱门螺栓自动松紧系统的工作流程为：
49.a.智能套筒1与无线电动力矩扳手2安装到工位上，智能套筒1将自动识别得到的第二rfid标签201信息上传到控制终端4。
50.b.控制终端4将匹配正确的螺栓200拧紧参数，并将拧紧参数信息(如预定扭矩值)通过第三通信模块42下发到无线电动力矩扳手2中。
51.c.无线电动力矩扳手2接收到匹配参数后将自动配置螺栓200的拧紧扭矩并等待操作人员进行拧紧操作。
52.d.操作人员将已匹配好螺栓200拧紧数据的无线电动力矩扳手2进行拧紧操作后，并通过第二通信模块26上传拧紧工作结果。
53.e.由控制终端4实时监控并及时发现不合格的拧紧结果，并可发出报警信号，或者
通过第三通信模块42发送控制指令到控制器23中，由控制器23控制警告器28发出警告。
54.f.当拧紧结束时可以在显示器43上直观地显示工作结果，如可以是在显示器43通过分区颜色显示相关工作结果：红色表示未紧固，黄色表示未达到规定力矩值，蓝色表示第一轮达到规定力矩值，紫色表示第二轮达到规定力矩值，绿色表示第三轮达到规定力矩值。
55.g.无线电动力矩扳手2保持与控制终端4的数据同步，通过无线电动力矩扳手2和警告器28提示每次打点结果，方便操作人员及时得到打点结果信息。
56.该在役核电厂设备舱门螺栓自动松紧系统具备以下有益效果：
57.1.减少人力投入：由原来的每组8人，变为现在需要3人。
58.2.降低劳动强度：方便人员使用及安装，不再需要全程依靠人力松紧螺栓，极大地降低人员的劳动强度。
59.3.可实现螺栓的原样回装(rfid)：螺栓、设备舱本体对应位置粘贴rfid标签，通过智能套筒1来识别对应的螺栓200和螺栓孔101，实现螺栓200的原样回装，避免螺栓200漏拆或漏装的情况出现。
60.4.可实现数据的无线传输：通过通信模块，可实时无线数据传输。
61.5.通用性强：在一定程度上可推广于核电厂大尺寸法兰的螺栓自动松紧工作。
62.可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。