用于对蒸汽发生器导管进行远程检查的装置.pdf

一种远程检查装置(1)，用于在蒸汽发生器中的管束区域对管板进行检查。该装置包括一个导轨系统(9)，其可以在蒸汽发生器中的管束区域处被方便并且快速地安装在导管的端部上，一个滑架(10)，其可以在导轨系统(9)上移动，来将一根柔性的条带状伸延杆(3)送入导管之内，以及一个探头(11)，其安装在柔性条带状伸延杆(3)的一个端部上，用于执行检查操作。由一种柔性金属合金制成的柔性条带状伸延杆(3)具有一个非圆形中部，该中部形成了一个用于接收探头(11)用电缆的通道(12)，并且在该非圆形中部的两侧带有对置的平翼(22)。各个翼(22)均具有一排远离所述中部的进给孔(20)，这些进给孔(20)用于与滑架上的进给轮(21)发生配合。

1.  一种用于对导管进行远程检查的装置，包括：
一个纵向延伸的导轨装置，其具有一个近端部和一个远端部；
工作现场安装装置，其固附在导轨装置的近端部上；
一根细长的柔性伸延杆，其沿着导轨装置受到导引；
一个卷绕盘，其固附在现场安装装置上，用于以卷绕方式支撑起所述细长柔性伸延杆的一个端部；
一个滑架装置，其被固附成沿着导轨装置纵向移动；以及
一个检查探头，其固附在所述细长柔性伸延杆的第二端部上，
其特征在于，导轨装置包括一个细长导轨，该导轨具有一个固附在所述远端用于从与导轨的纵轴对齐的位置枢转运动到与导轨纵轴垂直的位置的支架，
所述细长的柔性伸延杆包括一个非圆形的中部，该中部限定出一个用于接收探头电缆的细长内部通道，并且在该非圆形中部的两侧存在有两个纵向延伸的对置平翼，其中各个翼均具有一纵排分度孔，这些分度孔在所述翼上远离所述非圆形的中部，并且
所述滑架装置接收细长柔性伸延杆的第二端部，并且包括一个驱动装置，用于将所述柔性伸延杆从沿着导轨纵轴的方向分度移动到与导轨纵轴垂直的方向。

2.  根据权利要求1中所述的装置，其特征在于，用于使得所述柔性伸延杆分度移动的驱动装置包括一个分度马达，该分度马达连接在一个分度轮上，该分度轮具有至少一组沿周向间隔开的分度销，用于与一个纵向延伸的平翼上的分度孔发生配合。

3.  根据权利要求1中所述的装置，其特征在于，所述细长的柔性伸延杆由柔性的金属条带制成。

4.  根据权利要求3中所述的装置，其特征在于，所述细长的柔性伸延杆由Nitinol^TM或者400系不锈钢条带制成。

5.  根据权利要求1中所述的装置，其特征在于，所述滑架包括一个固定在该滑架上的滑架推进器，该滑架推进器被连接在一个在所述导轨内部沿着其纵轴延伸的驱动杆机构上。

6.  根据权利要求1中所述的装置，其特征在于，所述探头是一个光导纤维视频探头。

7.  根据权利要求1中所述的装置，其特征在于，所述探头包括一个换能器。

8.  根据权利要求1中所述的装置，其特征在于，所述探头包括一个涡流传感器。

9.  根据权利要求1中所述的装置，其特征在于，所述导轨呈U形或者L形，并且所述滑架和细长柔性板条被支撑在所述导轨之内。

用于对蒸汽发生器导管进行远程检查的装置
本申请涉及美国临时申请No.60/347334，在此通过引用将其中公开的全部内容结合入本申请。
技术领域
本发明涉及用于在管板上方对蒸汽发生器中的管束区域(the in-bundle region)进行检查的装置。所述管束区域由两个半球形区域组成，这两个半球形区域从第二排导管延伸至最后一排导管之外，并且在管路(the tubelane)的各侧形成环状物。提供在管板的顶部上对管束区域进行远程检查的能力是任何蒸汽发生器维护程序中的一个要件。用于对管束区域进行检查的主要原因包括：需要对淤渣喷射操作(sludgelancing operations)的效率进行监控，需要确定出管板和导管表面的主流污垢(the trend fouling)，需要确认通过涡流检查程序识别出的潜在松脱部件，以及需要发现和寻找外来物质。
背景技术
用于对管道，比如蒸汽发生器中的热交换导管，的外壁进行检查的装置在本技术领域中是已知的，比如参见美国专利No.5982839和No.5963030，在此通过引用将它们公开的内容结合入本申请。此外，用于对蒸汽发生器中热交换导管的内壁进行检查的装置在本技术领域中也是已知的，比如参见美国专利No.6357310、No.5254944、No.5313838、No.4901578以及No.3994173，在此通过引用将它们中公开的内容结合入本申请。通常，这种装置包括超声波探头，和/或涡流探头，来对导管壁上的裂缝进行检查，如美国专利No.5105876、No.5025215以及No.4955235中所示，在此通过引用将它们中公开的内容结合入本申请。但是，在完全明白这种检查装置的用途和工作过程之前，必须对与蒸汽发生器中热交换导管相关的结构、工作过程以及腐蚀退化问题有一些了解。
核能蒸汽发生器由三个主要部分组成，包括一个副侧面、一块管板以及一个主侧面，由主侧面对被核反应堆加热后的水进行循环。发生器的副侧面包括大量的U形热交换导管，以及一个用于接纳水流的入口。在发生器的副侧面内部，U形导管的入口端部和出口端部被安置在管所述板上，由该管板将发生器的主侧面与副侧面液压隔离开。相应地，主侧面包括一个分隔板，其将U形导管的入口端部与出口端部液压隔离开。从核反应堆流出的热水被送入主侧面上包含所有U形导管的进入端部的区域内。这股热水流过这些入口，向上流过管板，并且环绕U形导管进行循环，所述U形导管在发生器的副侧面内部延伸。来自于反应堆的热水通过U形热交换导管的壁将其中的热量传导至流过发生器副侧面的非辐射性进给水(the non-radioactive feedwater)，由此将进给水转换成非辐射性蒸汽，从而向发动机组的叶轮提供动力。在来自于反应堆的水循环通过U形导管之后，其通过管板向回流动，流过U形导管的出口，并且进入主侧面中的出口区域内，在这里再次循环返回至核反应堆。
经过一段时间之后，淤渣会聚积在热交换导管与管板或者环绕在它们周围的支撑板之间的圆环状空间内。尽管热交换导管由一种诸如Inconel RTM^TM的抗腐蚀合金制成，但是这些腐蚀性化学物质，与围绕这些导管流动的热水共同作用，会导致各种不同形式的腐蚀退化。如果不进行检查，这些腐蚀现象会最终导致在导管的壁上出现裂缝，这将会导致水通过这些导管的壁发生泄漏。除了降低蒸汽发生器的总体效率之外，这种泄漏还会导致由来自于发生器主侧面的水所携带的辐射性物质玷污副侧面中的非辐射性水，由此使得由所述发生器产生的蒸汽带有所不希望的辐射性。
为了防止所述腐蚀退化在热交换导管中造成泄漏，已经研发出了多种维护工序，比如对严重腐蚀的导管进行“加装套管”和“封堵”。为了尽可能地在腐蚀早期对导管进行修复并且由此避免对导管进行封堵，已经使用了细长的超声波探头和涡流探头来对这种热交换导管的外壁和内壁的退化状况进行检查，发生退化就意味着开始形成腐蚀图案(acorrosive pattern)。
不幸的是，各种外侧和内侧检查装置均受限于它们的能力，即难以在核能蒸汽发生器中的小直径导管内简便和高效地进行定位，并且无法将核能蒸汽发生器中小直径导管内的腐蚀致裂缝的大小、形状和类型精确地告知操作人员。为了对导管的内部进行检查而将探头固附在具有各种设计的细长进给电缆上是非常公知的，如在美国专利No.5279168、No.5174165以及No.5174164中所示，在此通过引用将其中公开的内容结合入本申请。但是，这些系统中的每一种均涉及进给装置和电缆装置，进给装置和电缆装置需要精制并且繁琐地在现场进行安装，同时无法对管束区域中导管的外侧进行检查。还有，对核能蒸汽发生器中小直径导管进行远程检查操作进行研发的潜在需求是为了减少人们地辐射接触。从蒸汽发生器的前方对检查和寻找装置进行人工操作是一项辐射剂量密集的工作。因此，预料之中的高强度辐射接触常常会导致服务机构(service utilities)决定将外来物质遗留在蒸汽发生器中，并且从它们的检查计划中完全拒绝在管板顶部进行可视检查。还有，通过执行风险告知涡流程序(risk informed eddy current programs)，其允许将检查间隔延长至超过一个工作循环，就必须在越过一个或者多个循环的涡流检查时满足针对松脱部件导致的导管泄漏的规章。
显然，希望存在一种小直径的远程检查设备，其足够小以便被用于在核能蒸汽发生器中的热交换导管内对管板中导管的外侧进行检查，与现有技术相比，其能够以更高的精确度和可靠性探测这些导管的壁中的裂缝。理想情况下，这种检查装置将能够方便地在工作现场进行组装，能够快速和高效地在小直径导管之间进行定位，并且能够分辨所有类型的裂缝，与形状或者方位以及导管壁已经由于腐蚀而均匀变薄的区域无关。最后，这种装置必须工作可靠，并且相对易于利用市售组件进行制造。这些针对远程检查的各种约束条件已经产生出许多相冲突的功能需求，导致出现了如前所述十分复杂的远程检查装置。
发明概述
本发明的目的在于提供一种远程检查装置，其能够满足对管板顶部的管束进行远程功能性检查的各种需求。也就是说，本发明中的远程检查装置提供了这样一种装置，其易于操控和组装，以便在工作现场进行安装和拆卸。还有，本发明中的远程检查装置利用了常规的市售部件，比如来自于Westinghouse Sludge Lancing Tool的导轨和来自于Instrument Technology公司的视频纤维镜。还有，本发明中的远程检查装置是防水的，并且能够在关闭之后在蒸汽发生器的副侧面中使用。本发明中的远程检查装置还可以在很宽的工况条件下工作，即相对湿度为0-100％，温度为40-120，并且辐射量高达50R/hr。
还有，本发明中远程检查装置的另外一个目的在于能够在管板中对导管外侧进行远程检查，来通过被高效定位而产生出高质量的图像，以便在不以任何方式损伤导管，即刮伤或者撞损导管，的条件下提供最大的检查能力。
还有一个目的在于提供一种远程检查装置，其能够在无需中部撑杆、放水管或者管路阻塞装置的条件下对正方形和三角形排布(thesquare and triangular pitch)的蒸汽发生器进行检查；同时还能够寻找出在检查过程中发现的松脱物体。还有，本发明中的远程检查装置能够对其在导管束中的位置进行反馈，并且各个组件被设计成易于维护或者更换。所述远程检查装置还被设计成在紧急情况下它将回缩至这样一个位置，即允许该装置被快速并且完全从蒸汽发生器中取出。
最后，本发明的优选目的在于提供一种装置，其能够在蒸汽发生系统中的管板顶部上从管束区域中可视检查和寻找物体，所述蒸汽发生系统比如是Westinghouse公司的44F、51F、51A、54F、F型蒸汽发生器，Framatome公司的51M、51B、51Bi、47/22、63/19、73/19型蒸汽发生器，以及BWI替换物和CE型。
本发明提供了一种具有简单设计的装置，其可以快速组装，和一种检查系统，其可以远程操作来减少在蒸汽发生器平台上的时间。本发明中的装置将允许集成有其它管束工具(in-bundle tools)，比如Westinghouse Sludge Lancing Tool系统。
图1示出了一个根据本发明的远程检查装置。
图2示出了本发明中的一根柔性伸延杆(a flexible wand)。
图3示出了本发明中的一个滑架装置。
图4示出了本发明中的柔性伸延杆的横剖面。
图1中的远程检查装置1示出了本发明的一个优选实施例，其被固附在一个蒸汽发生器的手孔(a handhole)上，用于将一个探头放置在导管之间的圆柱形空间内，来对导管的外侧表面以及它们与管板的交界面进行检查。装置1包括一个卷绕盘2，用于在图2中示出的柔性伸延杆3，该卷绕盘2经由一对卷绕盘支撑托架5被安装在一个马达支撑板4上。马达支撑板4上支撑有一个马达(未示出)，并且包括一对细长的定位销6，用于使得所述远程检查装置的位置与蒸汽发生器上的手孔对齐。当在手孔处进行组装时，马达支撑板4被夹持在U形导轨支撑板7上。所述夹持作用利用细长的锁定销8来实现，锁定销8锁定在支撑板7上的开口和手孔上。在支撑板7的另一侧面上固定有一个导轨9，其可以总体上呈U形或者L形。导管9支撑有一个滑架10，该滑架10在图3中详细示出，用于从卷绕盘2接收柔性伸延杆3。在柔性伸延杆3的前端部处，固附有一个检查探头11。优选的探头11是处于所示定制壳体的视频探头(videoprobe)。探头11还包括一根光导纤维电缆(未示出)，其被螺旋在柔性伸延杆3中的通道12内。但是，取代优选的视频探头，也可以采用其它类型的探头来与本发明中的远程检查装置一同使用。其它类型探头的示例是换能器(transducer)和涡流传感探头，如在美国专利No.4955235中所示，和由Instrument Technology股份有限公司出售的光导纤维视频探头。在导轨9的远端部处，经由销14安装有一个支架13，来从与导轨9的纵轴对齐的位置枢转至一个背离(横向)导轨9的纵轴的位置，如图1中所示。当在管板上方的管路中完成插入操作时，支架13将下降至与导管表面相邻的垂直位置，其中所述导管包绕在管板束或者中部撑杆的周围，从而使得位于支架13的远端部处的导向轮21与管板(未示出)发生接触。
如图3中所示，滑架10位于导轨9上，以便使得该滑架10沿着导轨9受到导引。滑架10在导轨9上的精确定位利用一个滑架推进器15来实现，该滑架推进器15被固定在滑架上，并且被固附在驱动杆机构16上，驱动杆机构16又被固附在马达支撑板上的马达(未示出)上。一种用于本发明中的驱动杆机构示例是一种用作汽车间开门器中的常规螺杆型导杆。为了合适的在管束区域中在导管之间进给柔性伸延杆3，滑架10带有一个远程控制分度马达17，该分度马达17被连接在一个被安装成用于在滑架10上旋转的分度轮18上。分度轮18在其周边上具有至少一组周向间隔开的分度销19。这些分度销19与柔性伸延杆3上的分度孔20贴切配合，用于在导管之间精确地进给探头11和柔性伸延杆3，其中分度孔20在图2和4中示出。
在图2和4中示出了本发明中柔性伸延杆3的一个优选实施例，其由柔性很高的金属条带材料(合金)制成，比如Nitinol^TM或者400系不锈钢。伸延杆3包括一个非圆形的中部，其形成了一个用于接收探头电缆(未示出)的通道12，并且还在非圆形中部12的两侧包括两个一体制成并且纵向延伸的对置平翼22。伸延杆3上的翼22在滑架10中的导引通道23内被导引至分度轮18。各个翼22均具有一排进给孔20，这排进给孔20沿着翼22的长度方向延伸，并且远离中部12，以便与滑架10中的分度轮18上的分度销19发生配合。
本发明中的前述远程检查装置1的安装和工作过程如下所述。探头的电缆被螺旋在柔性伸延杆3中的通道12内，并且伸延杆3被缠绕在卷绕盘2上。接着，柔性伸延杆3的一端被从卷绕盘2上解绕下来，并且被螺旋入导管9内。接着，伸延杆3被螺旋入滑架10内，以便使得至少一个分度销与翼22上的定位孔发生配合。接着，用于探头的电缆被固附在探头11上，并且探头11被固连在伸延杆3上。当然，这些步骤可以不在现场执行，即在工厂中执行，以便在工作现场提供一个预先组装好的装置。
此后，穿过蒸汽发生器上的手孔，带有纵向对齐支架13的导轨9被插入到管板上方的管路内。当导轨抵达管板的最远末端时，支架13下落至一个与导轨纵轴垂直的位置，以便使得该支架13被设置成邻近管板束或者中部撑杆的包绕导管的表面。由此，位于支架13的远端部处的导向轮21与所述管板发生接触。该工艺能够使得所述导轨装置在管束区域处快速定位，以便进行远程检查。
通过将细长的定位销6置于手孔处的相邻开口中，所述导轨装置被安装在蒸汽发生器的手孔出。接着，马达支撑板4被滑动到定位销6上，并且此后，细长的锁定销8被置于U形导轨支撑板7上的开口24中，由此被定位在锁定位置。这样可以将U形导轨支撑板7锁定在一个固定位置上，并且将马达支撑板4夹持在U形导轨支撑板7上。
检查工艺可以起始于对滑架推进器15进行致动，来将滑架10移动至这样一个位置，即用于将探头插入到蒸汽发生器中导管之间的圆柱形空间内。接着，远程控制分度马达17被致动，来将探头11向下移动至导管之间的圆柱形空间内。接着，探头11被激活，来开始对导管和管板(如果需要)的外侧进行检查。当检查结束时，远程控制分度马达17将探头11升高至起始位置(在图3中示出)，并且滑架推进器15将滑架10移动至下一个需要进行检查的位置。利用本发明中的检查装置，简单的导轨装置能够在管束区域上方快速地对探头进行安装、固定和拆卸；同时，可独立移动的条带状柔性伸延杆和滑架能够使得探头快速地移动至起始位置，以便对探头进行后续重新定位或者将检查装置从手孔中取出。本发明中的检查制造允许检查工艺方便并且快速地进行，却无需利用前述现有技术中的精制进给机构或者可延伸的导轨(extendible railboons)。
对于本技术领域中的熟练从业人员来说，在前述教导的启示下，可以得知本发明的许多其它改进和变型。例如，所述探头可以由这样一种装置替代，即用于去除在导管外侧或者导管之间观察到的散乱物质。因此需要明白的是，在权利要求的保护范围之内，除了在此具体描述的实施方式之外，本发明可以以其它方式进行实施。