反應(yīng)堆壓力容器螺栓孔清洗機(jī)設(shè)計(jì)

關(guān) 欣（沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110869）

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反應(yīng)堆壓力容器螺栓孔清洗機(jī)設(shè)計(jì)

關(guān) 欣
（沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110869）

摘 要：反應(yīng)堆壓力容器螺栓孔清洗機(jī)可在反應(yīng)堆壓力容器法蘭面上自動(dòng)行走，具有對(duì)主螺栓孔進(jìn)行自動(dòng)清洗功能的設(shè)備，用于清洗反應(yīng)堆壓力容器主螺栓孔螺紋部分和非螺紋部分。實(shí)際使用效果良好，可確保反應(yīng)堆壓力容器長(zhǎng)期、安全、可靠地使用。

關(guān)鍵詞：核電；反應(yīng)堆壓力容器；主螺栓孔；自動(dòng)清洗

反應(yīng)堆壓力容器螺栓孔清洗機(jī)（簡(jiǎn)稱清洗機(jī)）用于清洗反應(yīng)堆壓力容器主螺栓孔螺紋部分和非螺紋部分，清除螺紋表面和螺紋孔上部非螺紋部分殘留的防咬合劑及其他雜物。清洗機(jī)由清洗機(jī)車體、清洗機(jī)構(gòu)、定位和干燥組件、拋光機(jī)構(gòu)、吸塵/液機(jī)構(gòu)和控制臺(tái)組成，工作時(shí)放置在反應(yīng)堆壓力容器法蘭面上，左右用側(cè)向輪準(zhǔn)確進(jìn)行徑向定位，清洗機(jī)沿壓力容器的法蘭面周向行走，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)全部螺栓孔的定位、清洗、干燥、拋光和抽吸功能，完成壓力容器全部主螺栓孔的清洗工作。

圖1清洗機(jī)示意圖

清洗機(jī)主體結(jié)構(gòu)緊湊、分區(qū)合理，外形光滑便于清潔去污，且整個(gè)清洗操作全過程密封，防止粉塵、清洗液等飛濺擴(kuò)散，如圖1所示。在清洗機(jī)前進(jìn)方向設(shè)置清洗機(jī)構(gòu)，對(duì)螺紋表面采用濕式清理，清洗所產(chǎn)生的廢液通過吸塵器抽取到廢液收集容器里；中部設(shè)置定位及干燥機(jī)構(gòu)，通過定位機(jī)構(gòu)以及定位錐筒結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)整個(gè)清洗機(jī)在法蘭面上的精確定位，烘干系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)螺紋表面進(jìn)行干燥，達(dá)到螺栓孔清潔的效果。后部設(shè)置拋光機(jī)構(gòu)，拋光過程中同時(shí)抽氣到廢物收集容器（儲(chǔ)液罐）。吸塵、吸液結(jié)構(gòu)接口采用密封圈密封，防止廢物在操作的過程中四處飛濺。在整個(gè)清洗過程中，清洗液通過特定裝置噴灑，對(duì)螺紋表面進(jìn)行濕潤(rùn)處理。對(duì)于清洗、干燥及拋光操作，可獨(dú)立進(jìn)行也可根據(jù)要求進(jìn)行自由組合設(shè)置。

圖2定位傳感器的布置示意圖

圖3清洗機(jī)構(gòu)示意圖

圖4定位和干燥機(jī)構(gòu)示意圖

一、清洗機(jī)車體

車體框架采用高強(qiáng)度的航空鋁合金材料，保證有足夠強(qiáng)度和穩(wěn)定性。清洗機(jī)車體底部?jī)?nèi)外側(cè)設(shè)有側(cè)導(dǎo)輪，內(nèi)側(cè)導(dǎo)輪安裝和行走時(shí)不會(huì)對(duì)法蘭密封面造成損傷，外側(cè)導(dǎo)輪緊貼法蘭外側(cè)，車體行走時(shí)不會(huì)產(chǎn)生偏移，車體可以沿法蘭面做精確的圓周運(yùn)動(dòng)。與法蘭面接觸的支撐輪、側(cè)向輪由高硬度的尼龍材料，減小車體的運(yùn)動(dòng)阻力。驅(qū)動(dòng)輪為航空鋁材料制成，外包橡膠材料，前進(jìn)方向沿輪子所在圓弧的切向方向，這樣使小車沒有徑向運(yùn)動(dòng)分力，達(dá)到更平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)的目的，保證清洗機(jī)在前進(jìn)過程中運(yùn)動(dòng)軌跡與法蘭圓弧一致。且運(yùn)動(dòng)過程中能夠提供足夠大的牽引力，防止小車打滑。清洗機(jī)車體的最大運(yùn)動(dòng)速度不小于3m/min。

清洗機(jī)車體采用單輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，對(duì)于法蘭面徑向的定位依賴內(nèi)外側(cè)的導(dǎo)向輪實(shí)現(xiàn)，采用多傳感器組合的方式進(jìn)行定位（如圖2所示），傳感器B和傳感器C的輸出信號(hào)可以確保螺孔邊沿處于圖中有斜線陰影的圓環(huán)區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)車體的粗定位，車體粗定位精度不大于5mm。通過定位錐筒精確定位后應(yīng)保證車體的定位誤差小于1mm。粗定位和精確定位后，確保搭載的螺栓孔清洗系統(tǒng)在螺栓孔法蘭面上自動(dòng)定位完成對(duì)每一個(gè)螺孔的清洗、吸水烘干及拋光三道工序。

圖5清洗前后對(duì)比示意圖

二、清洗機(jī)構(gòu)

清洗機(jī)構(gòu)（如圖3所示）由清洗液噴灑系統(tǒng)及清刷裝置組成，清洗液自動(dòng)噴灑系統(tǒng)采用增壓泵配電磁閥在控制系統(tǒng)控制下按設(shè)定程序間隙式往螺紋內(nèi)噴灑清洗液。清洗液噴頭采用環(huán)狀結(jié)構(gòu)以保證在螺紋圓周上噴灑均勻，清洗液噴頭隨清掃刷同步作上、下運(yùn)動(dòng)，通過高速電機(jī)帶動(dòng)刷頭高速轉(zhuǎn)動(dòng)，刷頭采用細(xì)小鋼絲刷旋轉(zhuǎn)進(jìn)行清洗，同時(shí)清洗刷的徑向位置為向心力驅(qū)動(dòng)方式，便于調(diào)節(jié)清洗力度，以達(dá)到清除螺栓孔表面附著物的目的，同時(shí)也不會(huì)對(duì)螺紋造成損傷。輔助工作部分有刷頭上清洗液噴淋口、隔離罩、旋轉(zhuǎn)空心軸中間的抽吸系統(tǒng)、以及控制旋轉(zhuǎn)軸升降運(yùn)動(dòng)的限位開關(guān)等。

三、定位和干燥機(jī)構(gòu)

定位和干燥機(jī)構(gòu)（如圖4所示）采用氣缸驅(qū)動(dòng)烘干筒及定位錐筒。車體粗定位完成后，固定烘干筒及定位錐筒往下運(yùn)動(dòng)，整個(gè)車體處于隨動(dòng)狀態(tài)，并隨著錐筒往下運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)烘干筒處于最下端位置，烘干筒與螺孔產(chǎn)生狹小的縫隙，系統(tǒng)在通過高壓氣體驅(qū)動(dòng)氣體放大器使系統(tǒng)產(chǎn)生高速高流量的氣流，從而達(dá)到快速烘干的目的。

1 拋光機(jī)構(gòu)

拋光系統(tǒng)完成一個(gè)螺孔清洗的最后一道工序，拋光機(jī)構(gòu)和清洗機(jī)構(gòu)具有同樣的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式。不同的只是拋光頭刷子材料選用不同而已以及拋光機(jī)構(gòu)沒有清洗液噴灑系統(tǒng)。

2 吸塵/液機(jī)構(gòu)

吸水/液機(jī)構(gòu)使用工業(yè)吸塵吸水機(jī)。入口采用一套三通轉(zhuǎn)接頭分別與清掃頭、吸水頭、拋光頭空氣出口連接以同時(shí)完成三道工序的工作。保證工作過程中的廢液和廢氣不外泄，系統(tǒng)所有廢液和廢氣通道都采取了嚴(yán)格的密封措施。

反應(yīng)堆壓力容器主螺栓孔清洗機(jī)經(jīng)使用對(duì)比驗(yàn)證（如圖5所示），工作省時(shí)省力，且清洗效果良好，在主螺栓孔清洗時(shí)可使工作人員遠(yuǎn)離輻照環(huán)境、降低人員的工作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)核電站輻射防護(hù)最優(yōu)化的目標(biāo)，確保反應(yīng)堆壓力容器長(zhǎng)期、安全、可靠的使用。

參考文獻(xiàn)

［1］洪龍，黃新東，李鑫，譚宏偉.反應(yīng)堆壓力容器螺栓孔清洗機(jī)的研制［J］.組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2013（10）：132.

［2］于雷，關(guān)欣.反應(yīng)堆壓力容器螺栓孔清洗裝置的設(shè)計(jì)［J］.黑龍江科技信息，2015 （13）：71.

中圖分類號(hào)：TH131

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A