CN114136206A - 一种核电站乏燃料桥吊定位偏差水下测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站乏燃料桥吊定位偏差水下测量装置及方法，测量装置包括测量模块、辅助监视模块、数据采集与传输模块，测量模块包括安装组件、固定安装于安装组件下端部上的测量模块外壳、安装于测量模块外壳上的四个侧面上且位于四个侧面的中轴线上的激光测量部、安装于测量模块外壳上下端面中心的视频对中部，本发明能够安全有效地测量出乏燃料桥吊与目标燃料格架的实际定位误差，并根据误差值对乏燃料桥吊位置坐标进行校正，以解决部分乏燃料相关组件无法正常抓取的问题，保证核电站安全运行；可在乏燃料水池不排水状态下对乏燃料桥吊定位偏差进行测量。

Description

一种核电站乏燃料桥吊定位偏差水下测量装置及方法

技术领域

本发明属于核电检测设备领域，特别涉及一种核电站乏燃料桥吊定位偏差水下测量装置及方法。

背景技术

常用激光测量产品的防护等级不足以满足水中使用，本发明采用了严格的密封设计，水密封性能不低于水下30m；常用激光测量产品仅适用于空气介质中位移测量，本发明设计了标准试块多点校准的方法，可适用于水介质中位移测量，且测量精度不低于0.1mm。

公开号为：CN111807207A的专利申请公开了一种一种乏燃料贮存格架水下安装位置测量装置及格架安装方法，通过两个触点直接为连杆机构传递挤压即可。所述摩擦副即为锁定件，如摩擦副具有特定的静摩擦力大小，在以下流程中，通过改变施加在连杆机构上力的大小，即可使得摩擦副作为锁定件完成连杆机构形态锁定，在挤压力下，即可克服所述摩擦副上的摩擦力，使得连杆机构变形以联动位移传感器的测量值，在未被挤压时，在摩擦副的作用下，连杆机构保持被挤压后的状态。但其通过实际接触的方式定位，与本申请中无接触定位的方式不同且与本申请的目的不同。

发明内容

本发明的目的是提供一种核电站乏燃料桥吊定位偏差水下测量装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种核电站乏燃料桥吊定位偏差水下测量装置，其包括测量模块、辅助监视模块、数据采集与传输模块，

所述测量模块包括安装组件、固定安装于所述安装组件下端部上的测量模块外壳、安装于所述测量模块外壳上的四个侧面上且位于四个侧面的中轴线上的激光测量部、安装于所述测量模块外壳上下端面中心的视频对中部，激光测量部垂直于测量模块四个面并在每个面的中轴线上布置，在应用环境下校准后，用于测量相应面到燃料格架内壁的距离；视频对中部垂直于测量模块底面并在测量模块底面中心位置布置，其包括用于观察测量模块与目标燃料格架的对中情况且可光学变焦的摄像头和可调节亮度的环形LED灯板；

所述数据采集与传输模块包括用于传输测量数据、视频信号和控制信号，采集、处理数据和信号，并进行显示和存储。

优化的，所述安装组件包括安装螺母、安装柱，安装柱对应于乏燃料桥吊套筒夹爪定位销拆卸后的安装孔，共四个，用于将测量模块安装固定在乏燃料桥吊的套筒夹爪上。

优化的，每个所述安装柱两端与所述安装螺母通过螺纹配合，分别用于套筒夹爪侧和测量模块外壳的固定。

优化的，所述安装螺母配有可折弯且用于防止测量过程中螺母松动脱落产生异物的止退垫片

优化的，测量模块外壳主体是截面为正方形的长方体结构。

优化的，优化的，所述测量模块还包括安装于所述测量模块外壳上端面上的水下连接器以及用于入水前的密封性确认的充气嘴，所述充气嘴与测量模块外壳内部相连通，且可打开和关闭，水下连接器布置于测量模块顶部，与测量模块防水电缆连接，用于传输测量数据、视频及控制信号。

优化的，所述测量装置还包括用于提供标准距离的所述校准试块，所述校准试块在所述测量模块外壳的侧面的四个方向各一块，共20块。

优化的，所述模拟系统包括用于现场测量前对测量模块及数据采集与传输模块进行测试的三轴运动机构、用于安装所述三轴运动机构的三轴运动机构支架、模拟体和用于安装所述模拟体的模拟体支架，所述三轴运动机构支持空间中互相垂直的三个方向的运动，用于模拟乏燃料桥吊的运动；模拟体包括若干个内壁尺寸与实际燃料格架相同的模拟燃料格架。

优化的，所述辅助监视模块包括用于实时监视测量模块测量过程的摄像头以及摄像头安装支架。

本发明还提供了一种利用上述测量装置进行燃料桥吊定位的方法，其包括以下步骤：

步骤1、测量模块部校准：分别在测量模块激光测量部前安装若干组距离L不同的校准试块，置于空气或硼酸水中，使每个激光测量部的传感器都获取到若干个标准距离，通过标准距离及对应的传感器反馈模拟量在量程范围内分段拟定校准曲线；

步骤2、拆除乏燃料桥吊夹爪导向销；

步骤3、安装测量模块、辅助监视模块、数据采集与传输模块；

步骤4、燃料格架测量，将运动至目标格架上方的测量模块伸入燃料格架内，使激光测量部的激光打到格架内壁，获得测量模块四个面与对应四个格架内壁的距离D1、D2、D3、D4，目标格架的乏燃料桥吊定位偏差按以下公式计算：

△X= (D1-D2)/2

△Y= (D3-D4)/2

步骤5、按照步骤4算出乏燃料桥吊与各个目标格架的定位偏差，根据上述偏差，对乏燃料桥吊定位坐标进行校正。

本发明的有益效果在于：本发明能够安全有效地测量出乏燃料桥吊与目标燃料格架的实际定位误差，并根据误差值对乏燃料桥吊位置坐标进行校正，以解决部分乏燃料相关组件无法正常抓取的问题，保证核电站安全运行；可在乏燃料水池不排水状态下对乏燃料桥吊定位偏差进行测量；可用于空气及水环境中，测量精度高，可达到0.1mm；考虑了防异物设计，异物风险低；配套辅助监视系统，实时监控测量过程，降低产生干涉的风险；可对测量数据实时存储，对燃料格架定位偏差状态进行可视化显示。

附图说明

附图1为本发明的测量装置的原理图；

附图2为本发明的测量模块立体视图；

附图3为本发明的校准示意图；

附图4为本发明的模拟系统示意图；

附图5为本发明测量模块测量原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作以下详细描述：

如图1-5所示，核电站乏燃料桥吊定位偏差水下测量装置包括测量模块1、辅助监视模块3、数据采集与传输模块4、校准试块2、模拟系统5。

测量模块1包括安装组件、激光测量部13、视频对中部14、测量模块外壳15、充气嘴16、水下连接器17。安装组件包括安装螺母11、安装柱12，安装柱12对应于乏燃料桥吊套筒夹爪定位销拆卸后的安装孔，共四个，用于将测量模块1安装固定在套筒夹爪72上；每个安装柱12两端与安装螺母11通过螺纹配合，分别用于套筒夹爪侧和测量模块1主体侧的固定，安装螺母11配有可折弯的止退垫片18，以防止测量过程中螺母松动脱落产生异物；激光测量部13垂直于测量模块1四个面并在每个面的中轴线上布置，在应用环境下校准后，用于测量相应面到燃料格架内壁的距离；视频对中部14垂直于测量模块1底面并在测量模块1底面中心位置布置，装有可光学变焦的摄像头和可调节亮度的环形LED灯板，用于观察测量模块1与目标燃料格架的大致对中情况，防止偏差过大在测量时产生干涉；测量模块外壳15主体是截面为正方形的长方体结构，采用304不锈钢材料，耐硼酸水腐蚀，四个侧面的尺寸精度与形位公差须在加工中予以保证；充气嘴16于测量模块1顶部布置，用于入水前的密封性确认；水下连接器17布置于测量模块1顶部，与测量模块1防水电缆连接，用于传输测量数据、视频及控制信号。

辅助监视模块3包括2个摄像头31以及2副摄像头安装支架32，安装于乏燃料桥吊大车栏杆71上，用于实时监视测量模块1测量过程，防止测量模块1随套筒夹爪72移动和向下伸入燃料格架81的过程中发生干涉。摄像头带有旋转、俯仰云台，具有30倍光学变焦功能，分辨率可达到1080P；摄像头支架用于将摄像头安装固定于乏燃料桥吊大车上。

数据采集与传输模块4包括2根摄像头电缆41、测量模块防水电缆42、控制柜43、光纤44、操作电脑45，用于传输测量数据、视频信号和控制信号，采集、处理数据和信号，并进行显示和存储。控制柜包括2个摄像头控制箱、测量模块1控制箱、交换机。

校准试块2包括5种不同距离L的试块，每种规格四个方向各一块，共20块。检定后的校准试块2为激光测量部13提供一组标准距离。

模拟系统包括三轴运动机构61、三轴运动机构支架62、模拟体63、模拟体支架64，用于现场测量前对测量模块1及数据采集与传输模块进行测试。三轴运动机构61支持空间中互相垂直的三个方向的运动，用于模拟乏燃料桥吊的运动；三轴运动机构支架62搭载了三轴运动机构61，为其提供一个固定的运动空间；模拟体63包括4个内壁尺寸与实际相同的模拟燃料格架，呈两行两列排布；模拟体支架64搭载了模拟体63。

利用上述测量装置进行燃料桥吊定位的方法包括以下步骤：

步骤一、测量模块部校准：分别在测量模块激光测量部前安装5组距离L不同的校准试块，通过行吊将测量模块分次置于硼酸水中，使每个激光测量部的传感器都获取到5个标准距离。通过标准距离及对应的传感器反馈模拟量在量程范围内分段拟定校准曲线；

步骤二、乏燃料桥吊移动至传输池，将传输池水排空，池底清洁后人员进入池底拆除乏燃料桥吊夹爪导向销；

步骤三、在传输池底安装测量模块，安装螺母拧紧后确认止退垫片已固定；在乏燃料桥吊大车栏杆上安装辅助监视模块；安装数据采集与传输模块，固定电缆、连接系统；

步骤四、燃料格架测量：操作乏燃料桥吊运动至目标格架上方，通过测量模块视频对中部观察对中情况，操作乏燃料桥吊使测量模块伸入燃料格架，同时通过辅助监视模块密切关注，使激光测量部的激光打到格架内壁，获得测量模块四个面与对应四个格架内壁的距离D1、D2、D3、D4，目标格架的乏燃料桥吊定位偏差按以下公式计算：

△X= (D1-D2)/2

△Y= (D3-D4)/2

步骤五、按步骤四对燃料格架一一测量；

步骤六、参考定位偏差数据对乏燃料桥吊定位坐标进行校正；

步骤七、使用模型组件对校正后的坐标进行验证。

由于乏燃料桥吊需在维修模式下开展测量工作，失去了安全保护功能，测量时需严格按照指令操作，时刻监控工作情况，防止发生干涉导致设备损坏。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种核电站乏燃料桥吊定位偏差水下测量装置，其包括测量模块、辅助监视模块、数据采集与传输模块，

所述测量模块包括安装组件、固定安装于所述安装组件下端部上的测量模块外壳、安装于所述测量模块外壳上的四个侧面上且位于四个侧面的中轴线上的激光测量部、安装于所述测量模块外壳上下端面中心的视频对中部，激光测量部垂直于测量模块四个面并在每个面的中轴线上布置，在应用环境下校准后，用于测量相应面到燃料格架内壁的距离；视频对中部垂直于测量模块底面并在测量模块底面中心位置布置，其包括用于观察测量模块与目标燃料格架的对中情况且可光学变焦的摄像头和可调节亮度的环形LED灯板；

所述数据采集与传输模块包括用于传输测量数据、视频信号和控制信号，采集、处理数据和信号，并进行显示和存储。

2.根据权利要求1所述的核电站乏燃料桥吊定位偏差水下测量装置，其特征在于：所述安装组件包括安装螺母、安装柱，安装柱对应于乏燃料桥吊套筒夹爪定位销拆卸后的安装孔，共四个，用于将测量模块安装固定在乏燃料桥吊的套筒夹爪上。

3.根据权利要求2所述的核电站乏燃料桥吊定位偏差水下测量装置，其特征在于：每个所述安装柱两端与所述安装螺母通过螺纹配合，分别用于套筒夹爪侧和测量模块外壳的固定。

4.根据权利要求2所述的核电站乏燃料桥吊定位偏差水下测量装置，其特征在于：所述安装螺母配有可折弯且用于防止测量过程中螺母松动脱落产生异物的止退垫片。

5.根据权利要求1所述的核电站乏燃料桥吊定位偏差水下测量装置，其特征在于：测量模块外壳主体是截面为正方形的长方体结构。

6.根据权利要求1所述的核电站乏燃料桥吊定位偏差水下测量装置，其特征在于：所述测量模块还包括安装于所述测量模块外壳上端面上的水下连接器以及用于入水前的密封性确认的充气嘴，所述充气嘴与测量模块外壳内部相连通，且可打开和关闭，水下连接器布置于测量模块顶部，与测量模块防水电缆连接，用于传输测量数据、视频及控制信号。

7.根据权利要求1所述的核电站乏燃料桥吊定位偏差水下测量装置，其特征在于：所述测量装置还包括用于提供标准距离的所述校准试块，所述校准试块在所述测量模块外壳的侧面的四个方向各一块，共20块。

8.根据权利要求1所述的核电站乏燃料桥吊定位偏差水下测量装置，其特征在于：所述模拟系统包括用于现场测量前对测量模块及数据采集与传输模块进行测试的三轴运动机构、用于安装所述三轴运动机构的三轴运动机构支架、模拟体和用于安装所述模拟体的模拟体支架，所述三轴运动机构支持空间中互相垂直的三个方向的运动，用于模拟乏燃料桥吊的运动；模拟体包括若干个内壁尺寸与实际燃料格架相同的模拟燃料格架。

9.根据权利要求1所述的核电站乏燃料桥吊定位偏差水下测量装置，其特征在于：所述测量装置还包括所述辅助监视模块包括用于实时监视测量模块测量过程的摄像头以及摄像头安装支架。

10.一种利用上述权利要求1-9中任一所述测量装置进行燃料桥吊定位的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤1、测量模块部校准：分别在测量模块激光测量部前安装若干组距离L不同的校准试块，置于空气或硼酸水中，使每个激光测量部的传感器都获取到若干个标准距离，通过标准距离及对应的传感器反馈模拟量在量程范围内分段拟定校准曲线；

步骤2、拆除乏燃料桥吊夹爪导向销；

步骤3、安装测量模块、辅助监视模块、数据采集与传输模块；

步骤4、燃料格架测量，将运动至目标格架上方的测量模块伸入燃料格架内，使激光测量部的激光打到格架内壁，获得测量模块四个面与对应四个格架内壁的距离D1、D2、D3、D4，目标格架的乏燃料桥吊定位偏差按以下公式计算：

△X= (D1-D2)/2

△Y= (D3-D4)/2

步骤5、按照步骤4算出乏燃料桥吊与各个目标格架的定位偏差，根据上述偏差，对乏燃料桥吊定位坐标进行校正。

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