蒸汽发生器二次侧管板爬行式水力清洗机器人研制与应用

成果基本信息
关键词：	蒸汽发生器;管板爬行式;机器人
成果类别：		技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	EK2018E120171000959	资源采集日期：	2019-04-15

研究情况
单位名称：	中核集团核动力运行研究所	技术水平：
评价证书号：	中核科鉴定[2017]第238号	评价单位：	中国核工业集团公司
评价日期：	2017.12.07	评价证书号：	中核科鉴定[2017]第238号

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

联系方式
联系人（平台）：	玉女士	联系人（平台）电话：	0771-5885053
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成果简介
核电站在运行了一段时间之后，在蒸汽发生器二次侧管板上表面堆积了一层泥渣。泥渣来源于在蒸汽发生器（SG）制造、安装、调试和运行时的遗留物和材料的腐蚀产物，介质中不可挥发物质以及给水中带入蒸汽发生器的漂浮物等。若不将泥渣及时清除，不仅影响热传递效率，同时会导致泥渣堆积层内传热管多种形式、机制的破损，造成更严重的后果。因此对蒸汽发生器进行适时清洗是十分必要的。　　世界各国对蒸汽发生器的二次侧泥渣清洗问题十分重视，也因此开发利用了各种方式的清洗方法。目前，在世界上，蒸汽发生器泥渣清洗技术已发展成为一整套技术，主要类型包括机械水力清洗，化学清洗以及水力化学综合清洗。相比较而言，因水力清洗（S/L）的成本低，简单易行，清洗时间短，同时对清除管板上的泥渣效果明显，所以，目前国内外绝大多数核电站均将其作为例行的维护手段，国内、外现有的一些代表性的刚性泥渣枪清洗技术如下：　　国外：美国西屋安装于手孔的悬臂结构（目前了解到针对于AP1000机组采用的技术）、法国SRA采用导轨结构，利用流量分配板作为支撑（针对于M310机组）；法国ARAVA管板行走机构（中心管廊无阻挡物）。　　国内：核动力运行研究所（我所）为该行业的领头军，分别拥有悬臂结构、导轨结构（包括以流量分配板作为支撑和以手孔作为支撑）的泥渣清洗装置；而其他单位只有苏州热工院拥有针对于M310机组的导轨泥渣枪技术，引进的是法国SRA产品。　　三门AP1000核电站根据西屋公司技术文件“APP-MB01-VNM-001 Rev.1 AP1000 Steam Generator Instructions for Operation and Maintenance”，4.5章节“TUBESHEET SECONDARY SIDE SLUDGE LANCING”的要求提出，AP1000核电机组需要定期（建议为每次大修）对蒸汽发生器进行二次侧管板的泥渣清洗。　　而目前，我所虽已研制多种形式的刚性泥渣枪，但均为悬臂和导轨结构形式。针对于大型结构的AP1000 SG，如果采用悬臂结构方式，由于其蒸发器内径尺寸较大，枪体前端由于自重而产生下垂，会影响步进运动在轴线上的长度，同时由于传热管管束间距较小、传热管呈密布转角正三角形排列等结构特征，将导致高压水射流不能准确射入传热管管间，清洗效率较低。另外，如果采用导轨结构，受外部安装空间的影响，导轨将设计为分段连接方式并且必须设计支撑结构，整根导轨很难保证在一条水平直线上，会导致泥渣枪步进机构运动不畅。终上所述，针对于大型SG的特殊结构，有必要开展专项技术研究，研制SG管板二次侧泥渣清洗设备，满足核电站SG二次侧管板泥渣去除的需求。　　以蒸汽发生器中心管廊两侧的传热管作为支撑点，机器人携带高压软管和喷组组件，在中心管廊爬行步进，通过喷嘴的对称往复摆动运动，实现对管廊两侧各个管列从中心至外环廊区域的清洗。　　性能指标：　　a、机器人清洗最高设计压力250bar，工作压力200bar；　　b、管板清洗无盲区：直枪同时实现垂直于中心管廊方向4个管列清洗，斜枪同时实现30°或150°方向2个管列清洗，直枪流量≥100L/min，斜枪流量≥50 L/min；　　　　1)机器人采用全新的管板爬行结构，以传热管作为定位基准，解决了设备步进过程中定位误差累计的问题；　　2)机器人采用以传热管作为定位基准的双层多齿形凹槽夹爪结构，能够保证机器人运动的精确性、夹持的稳定性以及定位的自适应性；　　3)机器人前端携带左、右对称摆动的90°直向、30°（150°）斜向喷嘴组件，能够实现全管板无盲区、高效率清洗；　　4)机器人夹爪的双向可逆设计、有限夹持力设计、与传热管接触部分材料选择以及安装与送入蒸发器内部时的安全防护设计，能够保证清洗全过程中不伤害主体设备，意外时安全取出。　　自2015年3月至今，该机器人系统已在山东核电有限公司一期工程役前检查、三门核电厂役前检查中实施应用，应用情况良好，安全性、可靠性、有效性得到充分验证。另外，机器人除了能够携带喷嘴进行高压清洗以外，还可以广泛应用于核动力装置、核电、石油化工等设备，携带视频内窥镜或其他专用工具，实现自动化视频检查和异物抓取。产生更多的军事效益和社会效益。局限性：蒸汽发生器二次侧管板爬行式水力清洗机器人应用于传热管呈三角形排列的蒸汽发生器上方实施清洗，可以有效提高定位精度，改善清洗效果，但由于该机器人需要在管板上方爬行，因此要求爬行区域无阻挡。对于有阻挡的装置，依靠传热管定位的设计方式仍可以适用，但基于管板爬行的方式需要适应性修改。

成果名称：	蒸汽发生器二次侧管板爬行式水力清洗机器人研制与应用	关键词：	蒸汽发生器;管板爬行式;机器人
成果类别：		一级分类名称：	装备制造
二级分类名称：	自动控制、计算机制造	三级分类名称：
研究起止时间：	2010.01 至2014.09	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：		技术水平：
研究形式：		学科分类1：
单位名称：	中核集团核动力运行研究所	学科分类2：
中图分类号1：		所属高新技术类别：
中图分类号2：		课题来源：
应用行业：		课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	B100703;B130702
经费实际投入额（万元）：	640.00	评价单位：	中国核工业集团公司
评价形式：	无	应用状态：	无
评价日期：	2017.12.07	转让范围：
评价证书号：	中核科鉴定[2017]第238号	推荐单位：	科技厅成果处
推广形式：	无	成果登记号：	EK2018E120171000959
成果简介：	核电站在运行了一段时间之后，在蒸汽发生器二次侧管板上表面堆积了一层泥渣。泥渣来源于在蒸汽发生器（SG）制造、安装、调试和运行时的遗留物和材料的腐蚀产物，介质中不可挥发物质以及给水中带入蒸汽发生器的漂浮物等。若不将泥渣及时清除，不仅影响热传递效率，同时会导致泥渣堆积层内传热管多种形式、机制的破损，造成更严重的后果。因此对蒸汽发生器进行适时清洗是十分必要的。　　世界各国对蒸汽发生器的二次侧泥渣清洗问题十分重视，也因此开发利用了各种方式的清洗方法。目前，在世界上，蒸汽发生器泥渣清洗技术已发展成为一整套技术，主要类型包括机械水力清洗，化学清洗以及水力化学综合清洗。相比较而言，因水力清洗（S/L）的成本低，简单易行，清洗时间短，同时对清除管板上的泥渣效果明显，所以，目前国内外绝大多数核电站均将其作为例行的维护手段，国内、外现有的一些代表性的刚性泥渣枪清洗技术如下：　　国外：美国西屋安装于手孔的悬臂结构（目前了解到针对于AP1000机组采用的技术）、法国SRA采用导轨结构，利用流量分配板作为支撑（针对于M310机组）；法国ARAVA管板行走机构（中心管廊无阻挡物）。　　国内：核动力运行研究所（我所）为该行业的领头军，分别拥有悬臂结构、导轨结构（包括以流量分配板作为支撑和以手孔作为支撑）的泥渣清洗装置；而其他单位只有苏州热工院拥有针对于M310机组的导轨泥渣枪技术，引进的是法国SRA产品。　　三门AP1000核电站根据西屋公司技术文件“APP-MB01-VNM-001 Rev.1 AP1000 Steam Generator Instructions for Operation and Maintenance”，4.5章节“TUBESHEET SECONDARY SIDE SLUDGE LANCING”的要求提出，AP1000核电机组需要定期（建议为每次大修）对蒸汽发生器进行二次侧管板的泥渣清洗。　　而目前，我所虽已研制多种形式的刚性泥渣枪，但均为悬臂和导轨结构形式。针对于大型结构的AP1000 SG，如果采用悬臂结构方式，由于其蒸发器内径尺寸较大，枪体前端由于自重而产生下垂，会影响步进运动在轴线上的长度，同时由于传热管管束间距较小、传热管呈密布转角正三角形排列等结构特征，将导致高压水射流不能准确射入传热管管间，清洗效率较低。另外，如果采用导轨结构，受外部安装空间的影响，导轨将设计为分段连接方式并且必须设计支撑结构，整根导轨很难保证在一条水平直线上，会导致泥渣枪步进机构运动不畅。终上所述，针对于大型SG的特殊结构，有必要开展专项技术研究，研制SG管板二次侧泥渣清洗设备，满足核电站SG二次侧管板泥渣去除的需求。　　以蒸汽发生器中心管廊两侧的传热管作为支撑点，机器人携带高压软管和喷组组件，在中心管廊爬行步进，通过喷嘴的对称往复摆动运动，实现对管廊两侧各个管列从中心至外环廊区域的清洗。　　性能指标：　　a、机器人清洗最高设计压力250bar，工作压力200bar；　　b、管板清洗无盲区：直枪同时实现垂直于中心管廊方向4个管列清洗，斜枪同时实现30°或150°方向2个管列清洗，直枪流量≥100L/min，斜枪流量≥50 L/min；　　　　1)机器人采用全新的管板爬行结构，以传热管作为定位基准，解决了设备步进过程中定位误差累计的问题；　　2)机器人采用以传热管作为定位基准的双层多齿形凹槽夹爪结构，能够保证机器人运动的精确性、夹持的稳定性以及定位的自适应性；　　3)机器人前端携带左、右对称摆动的90°直向、30°（150°）斜向喷嘴组件，能够实现全管板无盲区、高效率清洗；　　4)机器人夹爪的双向可逆设计、有限夹持力设计、与传热管接触部分材料选择以及安装与送入蒸发器内部时的安全防护设计，能够保证清洗全过程中不伤害主体设备，意外时安全取出。　　自2015年3月至今，该机器人系统已在山东核电有限公司一期工程役前检查、三门核电厂役前检查中实施应用，应用情况良好，安全性、可靠性、有效性得到充分验证。另外，机器人除了能够携带喷嘴进行高压清洗以外，还可以广泛应用于核动力装置、核电、石油化工等设备，携带视频内窥镜或其他专用工具，实现自动化视频检查和异物抓取。产生更多的军事效益和社会效益。局限性：蒸汽发生器二次侧管板爬行式水力清洗机器人应用于传热管呈三角形排列的蒸汽发生器上方实施清洗，可以有效提高定位精度，改善清洗效果，但由于该机器人需要在管板上方爬行，因此要求爬行区域无阻挡。对于有阻挡的装置，依靠传热管定位的设计方式仍可以适用，但基于管板爬行的方式需要适应性修改。
联系人：	何虹	成果登记日期：	2018-04-26
联系人email：	hehong@cnpo.com	单位代码：	94200243
邮政编码222：	430223	联系人电话：	027-81735968
单位传真：	027-87801267;81735000	单位通讯地址：	湖北省武汉市东湖新技术开发区民族大道1021号
单位所在省市：		单位电话：	027-87801701;81735068
转让收入（万元）：	0	单位属性：
合作完成单位：	中核武汉核电运行技术股份有限公司	已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2018	知识产权形式：
成果完成人：	杨斌;余汇涛;李莉;刘强;郝庆军;刘江龙;胡卉桦;刘洋;蒋兴福;钱艳平	资源采集日期：	2019-04-15

蒸汽发生器二次侧管板爬行式水力清洗机器人研制与应用

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