用于清洗换热器内部区域的设备和方法与流程

核电站的换热器或蒸汽发生器通常使用低压水射流来进行化学或机械清洗。

此外例如还从专利EP 1 170 567 B1中已知一种借助高压水射流来清洗蒸汽发生器内部区域的设备。柔性喷枪具有清洗头，所述清洗头具有用于高压水柱的流体通道，所述喷枪经过布置在管板(Rohrboden)区域的手孔在水平方向被引入蒸汽发生器内部用于除去钙沉淀。在竖直方向从管板延伸出来的换热管的清洗通过清洗头的相应取向来实现，其中柔性喷枪被引入导轨系统中。

由此从现有技术出发，本发明的任务是，提出一种改良的方法和一种改进过的设备，用于清洗换热器内部区域，其特别适合用于清洗具有水平走向的换热管的换热器。

在设备方面所述任务通过具有专利权利要求1进一步特征的前述用于清洗换热器内部区域的类型的设备得以实现。

本发明有利的实施方案在从属权利要求中进行说明。

一种用于借助高压水射流来清洗换热器内部区域，特别是清洗核电站蒸汽发生器的设备，具有可引入在换热器管束之间延伸的竖直通道中的操纵器(Manipulator)和与该操纵器连接的升降设备。所述操纵器具有至少一个可旋转安装的喷嘴，所述喷嘴可绕旋转轴线旋转，其方向与管束中换热管的管距匹配。

升降设备例如可以构造成绞车，它布置在换热器内部的通道的上端。操纵器的竖直位置可以借助升降设备调节，其中升降设备同时用于引入供给管线，特别用于引入气动的、液压的和/或电力的供给管线。

在换热器内部区域施加高压水射流时有利的是，借助可伸缩的固定装置临时力传递地(kraftschlüssig)将操纵器固定在通道内，以便可以抵消清洗时出现的反作用力。

相对于竖直通道在横向、即水平方向可伸缩的固定装置优选地以气动或电力驱动。力传递地固定操纵器是通过向界定竖直通道的管束施加相应的力来实现。

在优选实施例中用于力传递连接的固定装置包括可应用在多个换热管上的压紧盖板。操纵器固定所必需的力可以这样分配在多个换热管上。

替代性或补充的是，操纵器具有至少一个定位爪用于至少部分包围水平走向的换热管。定位爪根据换热管的直径确定尺寸并紧靠换热器管用于临时固定操纵器。在优选实施例中定位爪布置在操纵器的一侧上，该侧与可伸缩的压紧盖板相对。定位爪被用于相对于换热管精确定位操纵器。为此特别设置，使定位爪在操纵器上相对于至少一个可旋转安装的喷嘴的空间布置与换热管的管距匹配，从而使得当定位爪紧靠管束的一个换热管时，从至少一个喷嘴喷出的水柱喷射到相邻换热管之间的中间区域。由此实现将水柱有针对性地引进待清洗的中间区域并且避免不必要的雾化，所述雾化例如在向换热管施加水柱时产生。

在本发明的改进形式中提出，以如下方式定位至少一个喷嘴的旋转轴线，使得从至少一个喷嘴喷出的水柱可转动用于清洗平行于换热管的平面中的中间区域。基于竖直的通道根据换热管空间上有序布置的尺寸在一定角度下可接触待清洗的中间区域。有针对性地将高压水射流引入平面中或管通道中使特别高效地清洗换热器成为可能，因为在所述区域会积聚更多的沉积物。

在本发明可能的实施例中至少一个喷嘴的旋转轴线以如下方式来取向，即从至少一个喷嘴喷出的水柱可至少部分地旋转经过换热器的管板。为此喷嘴可绕垂直于操纵器纵轴延伸的旋转轴线在水平取向和竖直取向之间旋转。所述纵轴在合理使用操纵器时沿垂直线取向，使得喷嘴在水平取向时基本平行于换热管并且在竖直取向时指向竖直通道下方的管板。

特别优选地设置多个可旋转安装的喷嘴。所述喷嘴优选围绕旋转轴线旋转，其方向互不相同，特别是成对地互不相同。旋转轴线的方向在此与换热器或蒸汽发生器的几何形状以如下方式匹配，即当操纵器固定在竖直通道内预先规定的位置时，喷嘴喷射进管通道或中间区域内。

在本发明的改进形式中也可以在同一方向设置多个喷嘴。所述喷嘴可以布置在操纵器的横向侧或者相对侧面上，使得有可能同时清洗各相邻管束。

在蒸汽发生器的常规构型中，中间区域或管通道相对于垂直线呈30°、90°和150°左右的角度延伸。因此有利的是，预先相应地规定了相对于操纵器纵向轴的旋转轴线，使得从喷嘴喷出的水柱可以沿着管通道有针对性地引进平面内。由于用于清洗换热器的操纵器的纵向轴沿着竖直的通道定位，这意味着，三个喷嘴的旋转轴线优选布置为与纵向轴呈120°、0°和30°的角度。

显然蒸汽发生器中换热管的几何形状制约喷嘴旋转轴线的取向。相应地依据蒸汽发生器的构型来调整旋转轴线的取向，使得当操纵器固定在竖直通道内的预定位置时，喷嘴喷射进中间空间或管通道内。

在优选实施例中，在水平方向设置至少两个喷嘴，其旋转轴线也沿操纵器的垂直线或纵向轴线延伸。这两个喷嘴以一定的间距布置，所述间距对应于管束中换热管的直径。通过所述布置可以同时清洗两条管通道，而不必移动操纵器。

显然操纵器优选以如下方式放置在竖直通道内的位置上，使得至少一个喷嘴喷射进两个相邻换热管之间的中间区域。因此提供了与管距匹配地逐步地定位操纵器。在可能的实施例中借助位移传感器来预先规定步速，所述位移传感器与升降设备有效连接。

在另外一个实施例中操纵器具有带至少一个可伸缩的夹紧臂的迈步机制(Schreitmechanik)，所述夹紧臂设置成用于包围相邻的换热管。为此夹紧臂在竖直通道的方向和水平方向均可伸缩，使得操纵器可借助迈步机制沿着竖直通道移动。在这种情况下操纵器的定位继续独立进行，使得升降设备在此实施例中特别具有附加保护的任务。

在优选实施例中迈步机制具有气动驱动的进给气缸用于定位可伸缩的夹紧臂。夹紧臂至少部分包围相邻的、水平走向的换热管用于固定操纵器。夹紧臂的位置可以借助迈步机制相对于竖直和水平方向进行改变，使得操纵器可以沿着竖直通道从换热器管至换热管“迈步”。

优选的是操纵器具有至少一个特别可旋转安装的用于监控清洗过程的摄像机，所述摄像机可朝向换热器的待清洗区域。替代性或补充的是在竖直通道的顶端布置摄像机。

特别优选的是设置了具有吸入管的吸尘设备用于抽吸含有沉积颗粒的悬浮物。特别可将吸入管布置在换热器或蒸汽发生器内不同的位置上，以便将沉积的颗粒输送至外部。

吸尘设备优选连接到用于过滤吸走的悬浮物的过滤装置。因此可将滤过的水引回来继续使用，以节约资源。

特别优选设置用于远程控制设备的装置，特别用于远程控制固定装置、至少一个喷嘴和/或至少一台摄像机的取向、升降设备、迈步机制和/或吸尘设备的装置。特别将其应用在核电站时可以减小对操纵人员的辐射照射。

在方法方面所述任务通过具有权利要求17中所述特征的用于清洗换热器内部区域的前述方法得以实现。

用于借助高压水射流清洗换热器，特别是清洗核电站蒸汽发生器的方法通过使用上文描述的设备来实现，使得首先参照相关实施形式。

与升降设备连接的操纵器被引进换热器内的竖直通道。所述竖直通道在边侧通过管束界定，所述管束分别具有多个水平走向的换热管。从至少一个布置在操纵器上的喷嘴喷出水柱来清洗换热器的内部区域，所述水柱可旋转经过待清洗的区域。

在清洗换热器内部区域时优选在竖直通道内借助力传递将操纵器临时固定在预先规定的位置上。所述临时固定确保了水柱有针对性地引进待清洗的中间区域或管通道，即使当使用例如100巴的高压时。

下面参考附图进一步详细阐述本发明可能的实施例。图中示出：

图1以示意图示出了用于清洗蒸汽发生器的设备的原理性构造；

图2为根据本发明第一实施例的操纵器；

图3为根据本发明第二实施例的具有迈步机制的操纵器。

彼此相应的零件在所有图例中提供相同的标示。

参考标记列表

1 设备

2 蒸汽发生器

3 换热管

4 升降设备

5 操纵器

6 竖直通道

7 位移传感器

8 喷嘴

8.1 喷嘴

8.2 喷嘴

8.3 喷嘴

8.4 喷嘴

9 吸尘设备

10 吸入管

11 泵

12 泵

13 容器

14 泵

15 过滤装置

16 中间储存器

17 引入管

18 摄像机

19 控制装置

20 用户界面

21 压紧盖板

22 定位爪

23 摄像机

24 进给气缸

25 夹紧臂

26 夹紧臂

27 校正设备

28 调节工具

P 颗粒

V 垂直线

L 纵向轴线

E1 平面

E2 平面

E3 平面

E4 平面

S1 旋转轴线

S2 旋转轴线

S3 旋转轴线

S4 旋转轴线

图1示意性地描述了设备1的构造，所述设备被设置用于清洗蒸汽发生器2的次级侧。示出了蒸汽发生器2的一部分，所述一部分根据构造类型具有多个换热管3，所述换热管在水平方向延伸。

设备1具有升降设备4，所述升降设备与操纵器5连接。升降设备4经由用于竖直通道6的维修开口布置在蒸汽发生器2内部。竖直通道6在换热管3的管束之间延伸。升降设备4用于将操纵器5稳固和/或定位在竖直通道6内。同时升降设备4还被用于将电力的、气动的和/或液压的供给管线引导至操纵器5。此外，升降设备4还具有位移传感器7，所述位移传感器充当路径指示器并且使操纵器5精确定位在竖直通道6内成为可能。

操纵器5具有至少一个可旋转喷嘴8，所述喷嘴可以定位在相邻换热管3之间的中间区域方向。为了清洗中间区域或管通道可使喷嘴8绕旋转轴线旋转，从而使得从喷嘴8喷出的高压水柱在平行于换热管3的平面上流动。

吸尘设备9具有吸入管10，它通常布置在蒸汽发生器2的管板区域内用于吸走沉积的颗粒P。图1示例性地示出了一种布置，在所述布置中在侧面引导吸入管10。可以理解的是，可能有与此不同的布置，例如也可以经过竖直通道6将吸入管10引导至下方。

在吸入管10上连接泵11、12，所述泵将含有沉积颗粒的悬浮物输送至容器13。另一个泵14将容器13中未清洗过的水经过布置在其间的过滤设备15输送至中间储存器16。泵12、14以这种方式构成过滤循环，即使得经过引入管17供给至操纵器5的水被充分脱除颗粒P。

此外，还在竖直通道6的顶端布置可旋转的摄像机18用于监控清洗过程，如有需要可相应调整所述摄像机的采集区域。

可借助控制装置19对设备1进行全面的远程控制，即特别是电力的、气动的和/或液压子系统的全部控制参数可以借助控制装置19预先规定。这样一来例如可相应地调节喷嘴8的旋转角度和/或旋转速度、水柱的水压和/或加载时间。为此控制装置19具有用户界面20，经过它也可输出相关信息，例如输出由摄像机18采集的图片。用户界面20具有输出装置，可以借助它们将相关信息以视觉或声音形式输出。

在用于清洗蒸汽发生器内部区域的方法中，首先将升降设备4定位在竖直通道6的顶端并将操纵器5引入竖直通道6。随后相应地定位吸入管10，使得可将蒸汽发生器2下部区域聚集的颗粒P引走。设备1的模块化构造确保了快速安装和拆卸。换热管3之间的中间区域的清洗相继且一列一列来实现，其中操纵器5力传递地临时固定在竖直通道6内，然后再施加高压水柱。分离的沉淀物或颗粒P经过吸入管10被吸走并且被送入容器13。泵14在中间储存器16的方向上泵吸含有颗粒P的悬浮物。布置在前段的过滤装置15过滤输送的悬浮物中的颗粒P，使得可以将滤过的水引至操纵器5用于继续清洗蒸汽发生器2的内部区域。所述方法因待清洗的内部区域的空间上有限的可接触性故全部远程控制，其中根据采集的摄像机图片来检查清洗过程的进展。

图2示出了根据本发明可能的实施例的操纵器5。操纵器5以如下方式引入竖直通道6中，即操纵器5的纵向轴线L与垂直线V平行。为了进行力传递的固定，操纵器5具有可伸缩的压紧盖板21和相反布置的定位爪22，所述定位爪包围其中一个换热管3。定位爪22以如下方式确保与管的几何形状吻合的自身定位，即操纵器5相对于换热管3定位在定义的位置。

操纵器5具有多个喷嘴8.1、8.2、8.3、8.4，所述喷嘴相对于定位爪22的空间布置与待清洗中间区域或管通道的走向匹配。喷嘴8.1、8.2、8.3、8.4相应地定位在管通道方向，它们相对于垂直线V呈30°、90°和150°的角度。喷嘴8.1、8.2、8.3、8.4可旋转地安装。特别是喷嘴8.1以如下方式可旋转地安装，即从喷嘴8.1喷出的水柱可以经过平面E1旋转，所述平面平行于换热管3并且相对于垂直线V呈大约30°的角度。换言之，喷嘴8.1具有旋转轴线S1，其相对于垂直线V呈120°的角度。喷嘴8.4沿着平面E4喷射，所述平面相对于垂直线V呈150°的角度延伸。喷嘴8.4相应地绕旋转轴线S4可旋转安装，所述旋转轴线相对于垂直线V呈60°的角度。

喷嘴8.2、8.3被用于清洗水平走向的管通道。相应地将喷嘴8.2、8.3彼此以一间距布置，所述间距基本上对应于换热管3的直径。从喷嘴8.2、8.3喷出的水柱可旋转经过水平走向的平面S2、S3，因此分配给喷嘴8.2、8.3的相应走向的旋转轴线S2、S3平行于垂直线V或平行于操纵器5的纵向轴线L。

喷嘴8.1、8.2、8.3、8.4分别布置在操纵器5的一侧上。中间区域或管通道的清洗借助喷嘴8.1、8.2、8.3、8.4的适当转动在一侧经过管束的全部段区域来实现。

此外在图2中示出的操纵器5具有另一个摄像机23，所述摄像机也可旋转地安装并且在需要时可以指向待清洗区域。

图3示出了根据本发明另一个实施例的操纵器5。在喷嘴8.1、8.2、8.3、8.4的布置方面，图3中示出的实施例没有不同于图2所示实施例，结果可参阅与此相关的描述。

图3所示实施例中的操纵器5具有带气动进给气缸24和夹紧臂25、26的迈步机制。夹紧臂26在纵向轴线L方向和与此垂直延伸的方向均可伸缩。与此相反的是将相对布置的夹紧臂25固定住，以预先规定布置在那里的喷嘴8.1、8.2、8.3、8.4到管隙入口的喷嘴间距。为此特别是替代性的实施方案也是可能的，其中喷嘴8.1、8.2、8.3、8.4只单侧布置，即例如只布置在竖直通道6或操纵器5的右侧。

或者也可使相对布置的夹紧臂25、26在竖直方向和水平方向均可伸缩。为此特别设置气动和/或电力驱动的装置。

紧靠换热管3设置的夹紧臂25、26的端部为卡爪形式并且包围换热管3以临时固定操纵器5，类似于第一实施例中所述的定位爪22。迈步机制沿垂直线V的冲程与管线的间距一致。校正设备27可以通过调节工具28以如下方式进行调节，即特别是当限制竖直通道的两个管束的管线不同时迈步机制的冲程与换热管3的准确管距一致。特别也可以这样补偿沿垂直线V的管偏差。

借助迈步机制可远程控制地将操纵器5定位在竖直通道6内的不同位置。两侧可伸缩且独立安装的夹紧臂25、26在此被用于固定且可以进行校正以补偿相应地在竖直方向和水平方向上的管束偏差。

为了将操纵器5如图3所示布置和夹紧在竖直通道6中，除了示例性所示将喷嘴8.1、8.2、8.3、8.4布置在两侧外也可以选择一侧的喷嘴布置，如图2示例性所示。

在上文参考优选的实施例对本发明进行了描述。但很显然，本发明并不局限于所示实施例描述的具体实施形式，本领域技术人员可以根据本描述推导出其它变体形式，而不偏离本发明的主旨。