[发明专利]核电站蒸汽发生器一次侧检修机器人

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种机器人。具体地说是一种可以为蒸汽发生器传热管的涡 流检查、超声检查、堵管、水室表面状况检查等作业装置提供搭载平台的检修机 器人。

(二)背景技术

蒸汽发生器是核动力装置中一、二回路之间的连接枢纽，也是核动力装置运 行中发生故障最多的设备之一。蒸汽发生器的故障大多是由于复杂的机械振动和 腐蚀诱因致使传热管降质，导致传热管破裂或管与管板接头处泄漏。一旦传热管 破裂、泄漏故障发生，核电站将被迫停堆处理，造成数以亿计的经济损失和重大 安全隐患，国外已有惨痛的经验教训。在蒸汽发生器一次侧进行周期性的在役检 查、评估、预防性检修是整个核电系统安全、稳定运行的必备要求。由于蒸汽发 生器一次侧是辐射最严重的区域之一，发生泄漏或定期在役检修时，维修人员不 能直接进入，必须由机器人代替人工携带检修装置作业。

目前，国际上在蒸汽发生器一次侧使用最多和最有效的在役检修技术主要有 传热管涡流检查、传热管超声检查、传热管堵管、一次侧水室表面电视检查等， 绝大多数的检修工作都是远距离控制机器人完成的。有现场应用经验的蒸汽发生 器检修机器人主要有7种：美国zetec公司的SM系列和ZR系列、美国 Westinghouse的ROSA系列和PEGASYS、法国Framatome公司的ROGER和COBRA、 德国Hans Walischmille公司的TELBOT。正在研发并且至少已有样机试验报导 的研究机构包括：韩国核能研究院先进机器人研究室、印度核动力公司、以及哈 尔滨工程大学和核动力运行研究所。

SM系列、ROGER、TELBOT，以及印度、韩国研制的机器人都是基于蒸汽发生 器人孔定位安装的串联机械手。这些机械手结构和运动控制相对简单，如SM系 列、韩国、印度研制的机械手都使用3自由度结构，并且依据负载和精度有大小 不同的型号，使用灵活，工作可靠且有较好的应用基础。其主要缺点是安装基座 占据人孔通道，检修装备的兼容性较差；进行多项检修时，如同时要求涡流检查 和堵管时，必须将机械手完全退出后再行安装，其工作效率和辐照剂量方面已无 潜力可挖；随着检修技术多样性的发展，其结构上的固有矛盾越显突出。ZR系 列机械手虽不必占据人孔，但由于结构中的桅杆、导轨尺寸较大，更换检修装备 困难，面临着上述机械手同样的困境。

COBRA、ROSA系列、以哈尔滨工程大学和核动力运行研究所研制的检修机器 人采用了两端作业的串联机械手结构。检修机器人安装后不占用人孔通道，能够 快速更换检修装置，且兼容性良好；但是其代价是增加了机器人自由度数目(≥ 6)、结构和控制的复杂性。面临的挑战是：要求更为专业、系统的培训，更为复 杂的运动避碰算法。更为突出的矛盾是：由于自由度数多，结构复杂导致机械手 关节结构大、重量大，控制电缆多，给现场作业带来不便，且在不出现新的大功 率密度驱动件的情况下很难有根本的技术突破。

PEGASYS是Westinghouse继ROSA系列之后于2003年7月份推出的一款新 型检修机器人，同样采用了管孔倒立爬行技术，能够满足主要检修技术的操作要 求，是目前最新一种有现场应用经验的检修机器人。但是其主要缺点是驱动方式 为气、液、电综合驱动，使控制系统的可控性和稳定性大大降低，而且价格过高， 性价比低。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、性价比更为合理、使用方便、有市场 竞争力的核电站蒸汽发生器一次侧检修机器人。

本发明的目的是这样实现的：