本发明属于蒸汽发生器接管内壁超声检查技术领域，具体涉及一种核反应堆蒸汽发生器竖直接管内壁的超声检查系统。
背景技术：
AP1000核反应堆是我国从美国西屋引进的第三代核电机组，根据ASME规范的相关要求，该机组的蒸汽发生器出水接管与主泵连接焊缝作为主回路的设备连接焊缝，属于法规必检内容，我国核安全监管部门也相应提出了该连接焊缝的在役检查要求，并已纳入到三门、海阳的在役检查大纲。可以预知，未来所有的AP1000核反应堆均需执行该项目的检查。
截止目前，核电机组的蒸汽发生器接管焊缝的超声检查，均选择从焊缝外壁的接近方式。而AP1000蒸汽发生器与主泵连接焊缝为厚壁焊缝，受超声检验方法本身的局限性，需从连接焊缝内壁实施检查，且检验范围为焊缝内壁1/3壁厚。
AP1000蒸汽发生器下封头是一个直径约4500mm的半球体，内部隔板将下封头分为冷端水室、热端水室，其出水接管为竖直接管。蒸汽发生器出水接管与主泵的连接焊缝从内部实施超声检验时，冷端水室唯一渠道是水室人孔，人孔直径仅457.2mm，而连接焊缝的内径657.4mm，且接管与人孔存45°夹角，下封头水室结构特征给检查装置的可达性带来极大困难。
在役检查时，蒸汽发生器和主泵区域为高环境辐射区，并有体内沾污风险；蒸汽发生器水室内存在辐射热点，对安装人员身体健康造成直接影响。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种核反应堆蒸汽发生器竖直接管内壁的超声检查系统，其可以按照预定轨迹运动，将超声检查装置送至被检接管内，超声检查装置依靠自身运动在接管内定位、安装，并进行竖直接管内壁超声检查，从而实现安装人员在水室外安装、操作检查设备实现对类似AP1000蒸汽发生器出水接管与主泵连接焊缝从焊缝内壁进行超声检验的目的。
本发明的技术方案如下：一种核反应堆蒸汽发生器竖直接管内壁的超声检查系统，该系统包括运载平台、超声检查装置以及快速连接机构，运载平台固定在蒸汽发生器冷端水室人孔中，并与超声检查装置通过快速连接机构实现快速连接和脱离；其中，运载平台可带动超声检查装置在蒸汽发生器出水接管中升降、摆动，实现对出水管与主泵连接焊缝内壁的超声检查。
所述的运载平台包括平台支架、第一杆、第二杆以及转台，其中，第一杆贯穿安装在转台上，并可实现第一杆沿垂直转台的方向进行运动；转台通过平台支架固定在蒸汽发生器冷端水室人孔中；第一杆通过转台中芯轴的转动而转动；第二杆通过转动关节与第一杆上端固定连接。
所述的平台支架为圆盘结构，并在该圆盘结构上垂直安装有一对定位板；所述定位板上开有销钉滑槽以及销钉插孔，转台通过销钉与定位板中的销钉滑槽以及销钉插孔，将转台固定在平台支架上。
所述的定位板中销钉滑槽的轴心与其中第一销钉插孔轴心的连线平行于平台支架中圆盘结构所在的平面，销钉滑槽的轴心与其中第二个销钉插孔轴心的连线与平台支架中圆盘结构所在的平面呈45°夹角。
所述的转台由转台座、转台芯轴和涡轮蜗杆啮合结构组成，转台座通过平台支架上定位板上的销钉与平台支架连接定位，转台芯轴则与转台座通过轴承连接，并在蜗轮蜗杆驱动下实现转台芯轴相对于转台座的转动。
所述的平台支架为三分之一圆盘结构，其上一对定位板的间距为 L＝a+0.5mm，其中，a为转台的宽度。
所述的第二杆位套杆结构，其与第一杆上端通过转动关节连接，且第二杆和第一杆之间的夹角通过转动关节在0～100°范围内调节；第二杆内部设有电机、滑动丝杆和导轨，可实现直径为40～60mm的第二杆套杆在1.4m～2m范围内伸缩。
所述的第二杆末端通过快速连接机构与超声检查装置相连接，其中，快速连接结构包括快连接头、转动轴以及转动关节，第二杆末端通过转动关节与转动轴相连接，转动轴的另一端与快速接头相连接，并通过快速接头与超声检查装置相连接，使第二杆与转动轴的夹角通过转动关节在0～100°范围内调节。
所述第一杆为圆柱棒状结构，其长度为1.6～2m，直径为50～70mm，第一杆通过导轨安装于转台芯轴内部，随转台芯轴同时转动，第一杆通过内设的电机、滑动丝杠，滑动丝杠螺母穿过第一杆杆体固定在转台芯轴上，实现第一杆沿垂直转台的方向进行运动；第一杆与转台芯轴通过直线导轨和滑块固定连接，使第一杆随着转台芯轴的转动而的旋转运动。
所述的超声检查装置包括检查装置摆动部件、上支撑机构部件、托盘转台部件以及检查装置机架，其中，与快速连接机构相连接的检查装置摆动部件与检查装置机架相连接，并在检查装置机架上分别设有上支撑机构部件和托盘转台部件，并利用检查装置摆动部件实现超声检查装置相对于运载平台的摆动。
所述的检查装置摆动部件包括摆动机架杆、摆动芯轴、摆动电机组件、检查装置抱环以及摆动螺母座，其中，摆动机架内部设有摆动芯轴，摆动芯轴一端设有检查装置抱环，摆动芯轴另一端设有摆动螺母座；安装在摆动机架上的摆动电机组件包括电机、丝杠螺母以及曲柄滑块，电机驱动丝杠螺母中的螺母直线运行，丝杆螺母与摆动螺母座通过销钉连接，丝杠螺母的运动通过曲柄滑块实现摆动芯轴相对于摆动机架的摆动；摆动机架通过快速连接机构与运载平台固定连接，检查装置抱环与检查装置机架相对固定，从而通过摆动芯轴相对于摆动机架的摆动，实现超声检查装置相对于运载平台的摆动。
所述的检查装置机架包括上支撑伸缩杆以及检查装置机架杆，其中，上支撑伸缩杆一端与检查摆动部件中的检查装置抱环固定连接，另一端通过上支撑机构部件中的上支撑基座与检查装置机架杆相连接；上支撑机构部件包括上支撑基座、上支撑张开滑台、上支撑连杆以及上支撑靴，其中，上支撑基座固定安装在检查装置机架杆上，并在上支撑基座内部安装有与上支撑伸缩杆两侧导轨相配合的滑块，并通过电机驱动涡轮蜗杆、齿轮齿条传动，实现上支撑伸缩杆在上支撑基座及检查装置机架杆内的伸缩；三个上支撑靴通过三个上支撑连杆与上支撑基座相连接，平行连杆结构的上支撑连杆通过连杆与安装在上支撑伸缩杆上的上支撑张开滑台，通过上支撑张开滑台沿上支撑伸缩杆的移动，实现上支撑靴的同步平行张开。
所述的三个支撑连杆张开的角度在0～90度范围内变化，且支撑连杆完全收起时，三个上支撑靴的包络圆直径略小于接管“梅花瓣”凹槽处直径。
所述的上支撑张开滑台上设有锁舌，其与上支撑伸缩杆上的锁孔相配合，在上支撑伸缩杆伸缩至合适位置后，锁舌插入锁孔，使上支撑张开滑台与上支撑伸缩杆同步运动。
所述的托盘转台部件设置于检查装置机架中的检查装置机架杆上，并利用上支撑机构部件中的上支撑基座上的轴向扫查驱动机构，驱动丝杠转动，与托盘转台部件上的螺母共同作用，实现托盘转台部件的升降。
所述的托盘转台部件包括托盘张开机架、托盘张开芯轴、周向扫查机构、托盘张开驱动机构、托盘张开机构以及探头托盘，其中，托盘张开机架为框架结构，其通过托盘张开芯轴固定在检查装置机架杆上，使安装在托盘张开机架上的托盘张开驱动机构以及托盘张开机构在周向扫查机构的作用下绕托盘张开芯轴转动；其中，周向扫查机构包括安装在托盘张开机架上的电机驱动小齿轮转动，并通过安装在托盘转台芯轴上的大齿轮啮合转动，从而实现托盘张开机架的周向转动；探头托盘通过托盘张开机构与托盘张开机架相连接，并通过安装在托盘张开机架上的托盘张开驱动机构进行驱动，使探头托盘张开。
所述的托盘张开驱动机构包括驱动机构螺母以及驱动机构摇杆，托盘张开驱动机构中的电机驱动丝杠，带动驱动机构螺母上下移动，驱动机构螺母与驱动机构摇杆相连接，进而带动驱动机构摇杆摆动；托盘张开机构包括张开机构驱动杆、张开机构中间杆以及张开机构连杆，其中，探头托盘通过张开机构连杆与托盘张开机架相连接，张开机构驱动杆一端通过张开机构中间杆与张开机构连杆相连接，张开机构驱动杆另一端与驱动机构摇杆相连接，从而通过张开机构驱动杆的摆动带动张开机构连杆的摆动，从而实现探头托盘的张开。
本发明的显著效果在于：本发明所述的一种核反应堆蒸汽发生器竖直接管内壁的超声检查系统，运载平台可在蒸汽发生器冷端水室外快速安装运载平台和超声检查装置；借助运载平台可将超声检查装置送至各被检接管内；超声检查装置通过自身多个机构运动可实现被检接管内定位、安装，并可实现周向、轴向超声扫查。
附图说明
图1为本发明所述的一种核反应堆蒸汽发生器竖直接管内壁的超声检查系统结构示意图；
图2为图1中运载平台结构示意图；
图3为图2中平台支架结构示意图；
图4为图3中定位板结构示意图；
图5为图1中超声检查装置结构示意图；
图6为图5中检查装置摆动部件结构示意图；
图7为图5中上支撑机构部件结构示意图；
图8为图5中托盘转台部件结构示意图；
图9为图5中托盘张开相关机构结构示意图；
图10为图2中转台结构剖视图；
图中：1、运载平台；2、超声检查装置；3、快速连接机构；4、平台支架； 5、第一杆；6、第二杆；7、快连接头；8、转台；9、定位板；10、销钉插孔； 11、销钉滑槽；12、检查装置摆动部件；13、上支撑机构部件；14、托盘转台部件；15、摆动机架杆；16、摆动芯轴；17、摆动电机组件；18、检查装置抱环；19、摆动螺母座；20、上支撑基座；21、检查装置机架杆；22、上支撑伸缩杆；23、上支撑张开滑台；24、上支撑连杆；25、上支撑靴；26、轴向扫查驱动机构；27、托盘张开机架；28、托盘张开芯轴；29、周向扫查机构；30、托盘张开驱动机构；31、托盘张开机构；32、探头托盘；33、驱动机构螺母； 34、驱动机构摇杆；35、张开机构驱动杆；36、张开机构中间杆；37、张开机构连杆；38、转台座；39、转台芯轴；40、涡轮蜗杆啮合结构；41、滑动丝杠； 42、滑动丝杠螺母。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种核反应堆蒸汽发生器竖直接管内壁的超声检查系统，包括运载平台1、超声检查装置2以及快速连接机构3，运载平台1固定在蒸汽发生器冷端水室人孔中，并与超声检查装置2通过快速连接机构3实现快速连接和脱离；
如图2～4所述，运载平台1包括平台支架4、第一杆5、第二杆6以及转台 8，其中，平台支架4为三分之一圆盘结构，并在该圆盘结构上垂直安装一对定位板9，且两块定位板9在圆盘结构上的间距为L＝a+0.5mm，其中，a为转台8 的宽度；每个定位板9包括其上端的销钉滑槽11以及两个销钉插孔10，其中，销钉滑槽11的轴心与其中第一销钉插孔轴心的连线平行于平台支架4中圆盘结构所在的平面，销钉滑槽11的轴心与其中第二个销钉插孔轴心的连线与平台支架4中圆盘结构所在的平面呈45°夹角；转台8通过销钉插入销钉滑槽11以及一个销钉插孔10，将转台8与平台支架4相固定，并在运载平台1整体调整姿态时，通过变换销钉插孔10即可实现运载平台1除平台支架4外，整体以销钉滑槽为中心转动45度角度；转台8由转台座38、转台芯轴39和涡轮蜗杆啮合结构40组成，转台座通过平台支架4上定位板9上的销钉与平台支架4连接定位，转台芯轴则与转台座通过轴承连接，并在蜗轮蜗杆驱动下实现转台芯轴相对于转台座的转动；第一杆5为圆柱棒状结构，其长度为1.6～2m，直径为 50～70mm，第一杆5通过导轨安装于转台芯轴内部，随转台芯轴同时转动，第一杆5内置电机和滑动丝杠41，滑动丝杠螺母42穿过第一杆杆体固定在转台芯轴上，实现第一杆5通过丝杠螺母结构实现第一杆5沿垂直转台8的方向进行运动；第二杆6为套杆结构，其与第一杆5上端通过转动关节连接，且第二杆6 和第一杆5之间的夹角通过转动关节在0～100°范围内调节；第二杆6内部设有电机、滑动丝杆和导轨，可实现直径为40～60mm的第二杆6套杆在1.4m～2m 范围内伸缩；第二杆6末端通过快速连接机构3与超声检查装置2相连接，其中，快速连接结构3包括快连接头7、转动轴以及转动关节，第二杆6末端通过转动关节与转动轴相连接，转动轴的另一端与快速接头7相连接，并通过快速接头7与超声检查装置2相连接，使第二杆6与转动轴的夹角通过转动关节在 0～100°范围内调节；
如图5～9所示，超声检查装置2包括检查装置摆动部件12、上支撑机构部件13、托盘转台部件14以及检查装置机架，其中，与快速连接机构3相连接的检查装置摆动部件12与检查装置机架相连接，并在检查装置机架上分别安装有上支撑机构部件13和托盘转台部件14，并利用检查装置摆动部件12实现超声检查装置2相对于运载平台1的摆动；
检查装置摆动部件12包括摆动机架杆15、摆动芯轴16、摆动电机组件17、检查装置抱环18以及摆动螺母座19，其中，摆动机架15内部安装有摆动芯轴 16，摆动芯轴16一端安装有检查装置抱环18，摆动芯轴16另一端安装有摆动螺母座19；安装在摆动机架15上的摆动电机组件17包括电机、丝杠螺母以及曲柄滑块，电机驱动丝杠螺母中的螺母直线运行，丝杆螺母与摆动螺母座19通过销钉连接，丝杠螺母的运动通过曲柄滑块实现摆动芯轴16相对于摆动机架15 的摆动；摆动机架15通过快速连接机构3与运载平台1固定连接，检查装置抱环18与检查装置机架相对固定，从而通过摆动芯轴16相对于摆动机架15的摆动，实现超声检查装置2相对于运载平台1的摆动；
检查装置机架包括上支撑伸缩杆22以及检查装置机架杆21，其中，上支撑伸缩杆22一端与检查装置抱环18固定连接，另一端通过上支撑机构部件13中的上支撑基座20与检查装置机架杆21相连接；上支撑机构部件13包括上支撑基座20、上支撑张开滑台23、上支撑连杆24以及上支撑靴25，其中，上支撑基座20固定安装在检查装置机架杆21上，并在上支撑基座20内部安装有与上支撑伸缩杆22两侧导轨相配合的滑块，并通过电机驱动涡轮蜗杆、齿轮齿条传动，实现上支撑伸缩杆22在上支撑基座20及检查装置机架杆21内的伸缩；三个上支撑靴25通过三个上支撑连杆24与上支撑基座20相连接，平行连杆结构的上支撑连杆24通过连杆与安装在上支撑伸缩杆22上的上支撑张开滑台23，通过上支撑张开滑台23沿上支撑伸缩杆22的移动，实现上支撑靴的同步平行张开，且张开的角度在0～90度范围内变化；当上支撑靴连杆张至90度后，三个上支撑靴25的包络圆直径略小于接管“梅花瓣”凹槽处直径；在上支撑张开滑台23上安装有锁舌，其与上支撑伸缩杆22上的锁孔相配合，在上支撑伸缩杆22伸缩至合适位置后，锁舌插入锁孔，使上支撑张开滑台23与上支撑伸缩杆22同步运动；
托盘转台部件14安装在带有导轨的检查装置机架杆21上，并利用安装在上支撑基座20上的轴向扫查驱动机构，驱动丝杠转动，与托盘转台部件上的螺母共同作用，实现托盘转台部件的升降，从而实现轴向扫查的目的；其中，托盘转台部件包括托盘张开机架27、托盘张开芯轴28、周向扫查机构29、托盘张开驱动机构30、托盘张开机构31以及探头托盘32，其中，托盘张开机架27为框架结构，其通过托盘张开芯轴28固定在检查装置机架杆21上，使安装在托盘张开机架27上的托盘张开驱动机构26以及托盘张开机构31在周向扫查机构 29的作用下绕托盘张开芯轴28转动；其中，周向扫查机构29包括安装在托盘张开机架27上的电机驱动小齿轮转动，并通过安装在托盘转台芯轴28上的大齿轮啮合转动，从而实现托盘张开机架27的周向转动；探头托盘32通过托盘张开机构与托盘张开机架27相连接，并通过安装在托盘张开机架27上的托盘张开驱动机构30进行驱动，使探头托盘32张开；其中，托盘张开驱动机构30 包括驱动机构螺母33以及驱动机构摇杆34，托盘张开驱动机构30中的电机驱动丝杠，带动驱动机构螺母33上下移动，驱动机构螺母33与驱动机构摇杆34 相连接，进而带动驱动机构摇杆34摆动；托盘张开机构31包括张开机构驱动杆35、张开机构中间杆36以及张开机构连杆37，其中，探头托盘32通过张开机构连杆37与托盘张开机架27相连接，张开机构驱动杆35一端通过张开机构中间杆36与张开机构连杆37相连接，张开机构驱动杆35另一端与驱动机构摇杆34相连接，从而通过张开机构驱动杆35的摆动带动张开机构连杆37的摆动，从而实现探头托盘32的张开。探头托盘32位多个超声检测探头的组合体，呈 180度对称布置，在超声检查装置到位后，实施超声检测。