Система контроля плотности и ремонта теплообменных труб теплообменника системы пассивного отвода тепла Российский патент 2023 года по МПК G01M3/00 G01M3/04 G01M3/38 

Изобретение относится к атомной и теплоэнергетике и может быть использовано в качестве системы контроля и ремонта, предназначенной для проведения предэксплуатационного и эксплуатационного неразрушающего контроля состояния металла теплообменных труб теплообменника (ТОТ), коллектора и сварных соединений приварки ТОТ к коллекторам теплообменника системы пассивного отвода тепла (СПОТ) и ремонта/глушения дефектных ТОТ.

Известна система регулирования уровня, выполненная из регулирующего клапана и схемы регулирования с дифференцирующей коррекцией в теплообменных аппаратах [Совершенствование турбинного оборудования тепловых электростанций / Екатеринбург, 2010 г., стр. 29].

Недостатком известной системы является относительно узкая область применения и относительно низкая точность контроля из-за возможности ложного срабатывания защиты из-за неисправности автоматики.

Известен стенд для испытания воздушно-жидкостных испарительных теплообменников [SU 400227, A1, G01M 19/00, 27.02.2005], содержащий термобарокамеру, подключенную к теплообменнику, соединенному с подогревателем воздуха, вакуум-насос, средства контроля и регулирования параметров воздуха, причем, теплообменник соединен с термобарокамерой через патрубок входа в него охлаждающего воздуха, а с вакуум-насосом - через патрубок выхода охлаждающего воздуха, при этом увлажнитель установлен в термобарокамере на трубопроводе, соединяющим ее с подогревателем воздуха.

Недостатком известной системы является относительно узкая область применения, что не позволяет использовать стенд для неразрушающего контроля состояния металла теплообменных труб теплообменника, коллектора и сварных соединений приварки труб теплообменника к коллекторам теплообменника системы пассивного отвода тепла и ремонта/глушения дефектных ТОТ, а также относительно низкая точность контроля.

Наиболее близким по технической сущности к предложенной системе является техническое решение, предназначенное для ресурсных испытаний теплообменников [SU 400227, A1, G01M 19/00, 27.02.2005], содержащий вибростол, на котором размещен испытываемый теплообменник, и подключенные к нему линии охлаждающего и охлаждаемого воздуха с органами регулирования и контроля параметров воздуха, а также нагреватель, установленный в линии охлаждаемого воздуха перед теплообменником, при этом, линия охлаждаемого воздуха после нагревателя имеет ответвление, связанное через отсечной клапан с атмосферой, причем, линия охлаждаемого воздуха после ответвления также снабжена своим отсечным клапаном.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно узкая область применения, что не позволяет использовать стенд для неразрушающего контроля состояния металла теплообменных труб теплообменника, коллектора и сварных соединений приварки труб теплообменника к коллекторам теплообменника системы пассивного отвода тепла и ремонта/глушения дефектных ТОТ, а также относительно низкая точность контроля.

Задачей изобретения является расширение арсенала технических средств, которые могут быть использованы для неразрушающего контроля состояния металла теплообменных труб теплообменника, коллектора и сварных соединений приварки труб теплообменника к коллекторам теплообменника системы пассивного отвода тепла и ремонта/глушения дефектных ТОТ, а также повышение точности контроля.

Требуемый технический результат заключается в расширении арсенала технических средств, которые могут быть использованы для неразрушающего контроля состояния металла теплообменных труб теплообменника, коллектора и сварных соединений приварки труб теплообменника к коллекторам теплообменника системы пассивного отвода тепла и ремонта/глушения дефектных ТОТ.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в система контроля плотности и ремонта теплообменных труб теплообменника системы пассивного отвода тепла содержит основной и вспомогательный манипуляторы, выполненные с возможностью установки в верхнем и нижнем коллекторах, соответственно, а также пульты управления манипуляторами, соединенные с выходом компрессора через линии подачи воздуха, при этом, каждый из манипуляторов содержит раму с передним и задним центраторами, между которыми устанавливается модуль контроля или ремонта.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, для проведения контроля плотности металла теплообменных труб теплообменника (ТОТ) и сварных соединений ТОТ с коллекторами теплообменника системы пассивного отвода тепла (СПОТ) манометрическим методом с использованием дифференциального датчика давления для выявления и фиксации сквозных дефектов используется модуль контроля герметичности.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, для проведения телевизионного измерительного контроля сварных соединений ТОТ и заглушек с коллекторами теплообменника СПОТ, а также внутренней поверхности коллекторов в районе расположения ТОТ используется модуль телевизионного контроля.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, для механической обработки входных отверстий дефектных ТОТ под установку заглушек и удаления дефектных швов сварных соединений ТОТ с коллекторами теплообменника СПОТ используется фрезерный модуль.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, для заварки заглушек при глушении дефектных ТОТ и выполнения новых сварных соединений ТОТ с коллекторами теплообменника СПОТ при ремонте дефектных швов используется сварочный модуль.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, для проведения телевизионного визуального контроля наружной поверхности трубного пучка теплообменника СПОТ в доступных местах используется устройство внешнего визуального осмотра.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, для управления системой используются пульты управления основным и вспомогательными манипуляторами, а также пульт управления устройством внешнего осмотра.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, дополнительно оснащена персональным компьютером, мониторами, компрессором и сварочным источником тока.

Система контроля плотности и ремонта теплообменных труб теплообменника системы пассивного отвода тепла иллюстрируется чертежом, где представлены:

на фиг. 1 - функциональная схема системы с верхним и нижним коллекторами теплообменника;

на фиг. 2 - схема расположения манипулятора в коллекторе теплообменника.

Система контроля плотности и ремонта теплообменных труб теплообменника содержит компрессор 1 и линии 2 подачи воздуха, а также основной 3 и вспомогательный 4 манипуляторы, выполненные с возможностью установки в верхнем 5 и нижнем 6 коллекторах, соответственно.

Кроме того, система содержит пульт 7 управления основным манипулятором и пульт 8 управления вспомогательным манипулятором, соединенные с выходом компрессора 1 через линии 2 подачи воздуха, и с входами первого 3 и второго 4 манипуляторов, соответственно.

Каждый из манипуляторов содержит раму 9 с передним 10 и задним 11 центраторами, между которыми установлен модуль 12 контроля и ремонта.

В качестве модуля 12 контроля и ремонта используют или модуль телевизионного контроля, или модуль пневмоконтроля, или фрезерный модуль, или сварочный модуль.

Кроме того, система дополнительно оснащена телевизионной камерой 13 внешнего визуального контроля с пультом 14 управления внешним визуальным контролем.

При этом, пульт 8 управления вспомогательным манипулятором оснащен монитором 15, а пульт 7 управления основным манипулятором оснащен персональным компьютером 16, обеспечивающим визуальный контроль и запись и хранение информации.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, пульт 7 управления основным манипулятором оснащен сварочным источником тока 17.

Система контроля плотности и ремонта теплообменных труб теплообменника системы пассивного отвода тепла работает следующим образом (далее «Система»).

Теплообменные трубы теплообменника (ТОТ) закреплены в коллекторах путем механической вальцовки и сварки их концов с внутренней поверхностью коллектора. Каждая труба согнута в змеевик U-образной формы и имеет, преимущественно, до шести гибов.

Контроль плотности ТОТ и сварных соединений ТОТ с коллектором теплообменника системы пассивного отвода тепла (СПОТ) может быть проведен следующими методами:

- гидравлическим или пневматическим;

- телевизионным контролем (ТВК) металла коллекторов, металла сварных соединений труб с коллекторами и участков труб, заделанных в коллекторы.

Система обеспечивает проведение ремонта с помощью автоматических или полуавтоматических устройств, которые обеспечивают доступ к дефектной ТОТ для ее глушения или ремонта сварного соединения швов заделки ТОТ в коллекторе.

Система обеспечивает выявление нарушения целостности ТОТ (наличие сквозных несплошностей) в сварных соединениях и основном металле с идентификацией дефектных ТОТ с представлением результатов контроля в цифровой форме и сохранением их в памяти компьютера 16, ремонт дефектного сварного соединения приварки ТОТ к коллектору теплообменника СПОТ, либо глушение ТОТ при обнаружении несплошности в основном металле.

Система состоять из следующих составных частей:

- основной 3 и вспомогательный 4 манипуляторы;

- компрессор 1 устройство для создания пневматического давления, причем, при необходимости вместо компрессора могут быть использованы средств создания гидравлического давления;

- система подачи воды для проведения гидравлического контроля или система подачи воздуха для проведения пневматического контроля (на чертеже не показаны);

- пульты 7, 8 управления основным и вспомогательным манипуляторами, соответственно;

- аппаратура телевизионного контроля (ТВК);

- аппаратура сбора, обработки, отображения и архивации результатов контроля, реализуемая персональном компьютером 16.

Основной 3 и вспомогательный 4 манипуляторы предназначены для доставки аппаратуры контроля и ремонта в рабочую зону и перемещения ее дистанционно с погрешностью не более ±1,5 мм по высоте и азимуту с управлением в автоматизированном режиме и вручную.

Манипуляторы обеспечивают выбранный характер и скорость движения средств ремонта и контроля в рабочей зоне. Для перемещения и фиксации средств ремонта и контроля в манипуляторах могут быть применены электрические приводы и пневматические устройства.

Пульты управления основным и вспомогательным манипуляторами обеспечивают перемещение и фиксацию модулей в соответствии с принятой схемой контроля и ремонта.

Порядок задания точки начала сканирования и, соответственно, схема контроля задаются картами контроля на каждый объект.

Аппаратура сбора, обработки, отображения и архивации результатов контроля, реализуемая персональном компьютером 16, обеспечивает:

- прием и обработку первичных данных в соответствии с заданным алгоритмом обработки;

- анализ первичных данных и измерение параметров выявленных несплошностей (размеров и координат);

- запись на жесткий диск компьютера, перезапись и хранение данных контроля на цифровых носителях информации;

- вывод результатов контроля на экран компьютера.

Аппаратура телевизионного контроля (ТВК) обеспечивает дистанционный визуальный измерительный контроль сварных соединений ТОТ с коллекторами или заглушками и внутренней поверхности коллекторов теплообменника СПОТ в районе расположения ТОТ. Аппаратура обеспечивает осмотр трубного пучка и мест заделки ТОТ с наружной стороны в доступных местах. Осмотр снаружи проводится с использованием механизмов перемещения. Телевизионная аппаратура включает телекамеру 13, источник света и другое необходимое оборудование. Параметры получаемого телевизионного изображения позволять выявлять течи ТОТ и мест заделки. Получаемые данные имеют формат, позволяющий проводить их обработку с использованием специализированного программного обеспечения.

Оборудование для ремонта предназначено для проведения ремонта сварных соединений приварки ТОТ к коллекторам теплообменника СПОТ. Ремонт сварного соединения заключается как в локальной зашлифовке места нахождения дефекта, так и в полном удалении сварного шва с последующим выполнением нового сварного соединения. В случае, если зафиксирована сквозная несплошность в основном металла ТОТ, модуль сварочный позволяет провести работы по глушению дефектной ТОТ заглушками с применением аргонодуговой сварки. Фрезерный модуль обеспечивает удаление дефектного сварного шва или разделки одной ТОТ под установку заглушки.

Сварочный модуль предназначен для выполнения нового сварного соединения ТОТ с коллектором, для дистанционной установки заглушки в обработанное входное отверстие ТОТ и сварки установленной заглушки с коллектором. Конструкция заглушки для автоматизированного ремонта разработана с учетом возможностей сварочного модуля. Сварочный модуль обеспечивает приварку заглушки к коллектору или выполнение нового сварного соединения ТОТ с коллектором парогенератора. В систему может входить сварочный источник тока 17.

Комплект силовых и контрольных кабелей (на чертеже не показан) служит для подачи электропитания от электросети к оборудованию системы а также для передачи сигналов от аппаратуры ТВК к измерительной и обрабатывающей аппаратуре.

Таким образом, благодаря введенным усовершенствованиям достигается требуемый технический результат, который заключается в расширении арсенала технических средств, которые могут быть использованы для неразрушающего контроля состояния металла теплообменных труб теплообменника, коллектора и сварных соединений приварки труб теплообменника к коллекторам теплообменника системы пассивного отвода тепла и ремонта/глушения дефектных ТОТ.

Изобретение относится к атомной и теплоэнергетике и может быть использовано в качестве системы контроля и ремонта теплообменных труб теплообменника (ТОТ), коллектора и сварных соединений приварки ТОТ к коллекторам теплообменника системы пассивного отвода тепла и ремонта/глушения дефектных ТОТ. Требуемый технический результат, который заключается в расширении арсенала технических средств, которые могут быть использованы для неразрушающего контроля состояния металла теплообменных труб теплообменника системы пассивного отвода тепла, достигается в системе, содержащей основной и вспомогательный манипуляторы, выполненные с возможностью установки в верхнем и нижнем коллекторах соответственно, а также пульты управления манипуляторами, соединенные с выходом компрессора через линии подачи воздуха, при этом каждый из манипуляторов содержит раму с передним и задним центраторами, между которыми устанавливается модуль контроля или ремонта. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система контроля плотности и ремонта теплообменных труб теплообменника системы пассивного отвода тепла, содержащая основной и вспомогательный манипуляторы, выполненные с возможностью установки в верхнем и нижнем коллекторах соответственно, а также пульты управления манипуляторами, соединенные с выходом компрессора через линии подачи воздуха, при этом каждый из манипуляторов содержит раму с передним и задним центраторами, между которыми устанавливается модуль контроля или ремонта.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что для проведения контроля плотности металла теплообменных труб теплообменника (ТОТ) и сварных соединений ТОТ с коллекторами теплообменника системы пассивного отвода тепла (СПОТ) манометрическим методом с использованием дифференциального датчика давления для выявления и фиксации сквозных дефектов используется модуль контроля герметичности.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что для проведения телевизионного измерительного контроля сварных соединений ТОТ и заглушек с коллекторами теплообменника СПОТ, а также внутренней поверхности коллекторов в районе расположения ТОТ используется модуль телевизионного контроля.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что для механической обработки входных отверстий дефектных ТОТ под установку заглушек и удаления дефектных швов сварных соединений ТОТ с коллекторами теплообменника СПОТ используется фрезерный модуль.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что для заварки заглушек при глушении дефектных ТОТ и выполнения новых сварных соединений ТОТ с коллекторами теплообменника СПОТ при ремонте дефектных швов используется сварочный модуль.

6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что для проведения телевизионного визуального контроля наружной поверхности трубного пучка теплообменника СПОТ в доступных местах используется устройство внешнего визуального осмотра.

7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что для управления системой используются пульты управления основным и вспомогательными манипуляторами, а также пульт управления устройством внешнего осмотра.

8. Система по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно оснащена персональным компьютером, мониторами, компрессором и сварочным источником тока.