阅读说明：本技术 一种核岛引漏环在线更换装置及更换方法 (Nuclear island leakage leading ring online replacing device and replacing method ) 是由 陈宝成 李攀攀 张小辉 韩鹏 周晓明 金泽 王浩 于 2019-11-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及核电用电动阀门技术领域,具体公开了一种核岛引漏环在线更换装置及更换方法,其中装置包括引漏环切割装置、内环取出装置及外环取出装置；采用引漏环切割装置将中间填料引漏环切割成内环和外环两部分,采用内环取出装置将引漏环内环取出,采用外环取出装置将引漏环外环取出,最后将新引漏环安装于阀杆上。本发明引漏环取出装置结构设计科学合理,适用于狭窄空间内的核岛电动闸阀引漏环的取出,具有易于操作、取出速度快、避免核泄露的优点。(The invention relates to the technical field of electric valves for nuclear power, and particularly discloses an online replacement device and a replacement method for a nuclear island leakage leading ring, wherein the device comprises a leakage leading ring cutting device, an inner ring taking-out device and an outer ring taking-out device; and cutting the middle filler leakage guide ring into an inner ring and an outer ring by adopting a leakage guide ring cutting device, taking out the inner ring of the leakage guide ring by adopting an inner ring taking-out device, taking out the outer ring of the leakage guide ring by adopting an outer ring taking-out device, and finally installing a new leakage guide ring on the valve rod. The leakage guide ring taking-out device is scientific and reasonable in structural design, is suitable for taking out the leakage guide ring of the nuclear island electric gate valve in a narrow space, and has the advantages of easiness in operation, high taking-out speed and nuclear leakage prevention.)

一种核岛引漏环在线更换装置及更换方法

技术领域

本发明属于核电用电动阀门技术领域，具体涉及一种核岛引漏环在线更换装置及更换方法。

背景技术

核电用电动阀门比常规的大型火力发电站用电动阀门其技术特点和要求要高。核岛压力边界电动闸阀是核岛中的关键设备之一，其阀杆密封组件如图1 所示，由上填料密封环27、中间填料引漏环17和下填料密封环18组成，因阀杆与上下填料密封环之间有相对运动，长时间使用后，会因密封质量下降而导致重水从下层填料密封环处泄漏，最终导致重水外泄。为避免重水泄露，需要定期更换上下填料密封环，以确保闸阀正常安全运行。

更换阀杆密封组件时，需按顺序依次取出上填料密封环27、中间填料引漏环17和下填料密封环18。目前存在的问题是中间填料引漏环17与填料函腔室内壁卡死，不能按常规操作规程将其取出，进而导致无法更换下层填料。因此，如何在生产现场尽快将中间填料引漏环17取出和及时更换，已成为核岛压力边界电动闸阀维护工作的瓶颈问题。

为了解决上述问题，避免重水的泄漏，有必要设计一种对引漏环的在线更换装置及更换方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核岛引漏环在线更换装置及更换方法，实现对核岛引漏环的完全更换。

本发明的技术方案如下：

一种核岛引漏环在线更换装置，包括引漏环切割装置、内环取出装置及外环取出装置；

所述的引漏环切割装置包括底座、填料函、抱筒、悬臂梁、电火花机头、机头支架、筒形合抱座、连接架、绝缘环架、筒形电极支架、阀杆保护套、两半式筒形电极；

在所述底座的顶部中心位置设有填料函，在底座的上部外侧设有用于盛放重水的抱筒；

核岛电动闸阀的阀杆的底端***填料函中，且阀杆上所安装的上填料密封环、中间填料引漏环及下填料密封环均位于填料函内；

所述的筒形合抱座为环状的卡箍结构，环绕设于底座的上部外侧、抱筒的下方；

所述的机头支架固定安装在筒形合抱座上，电火花机头上下移动安装于机头支架上；

所述的电火花机头与悬臂梁的一端相连，在悬臂梁另一端的下方通过连接架垂直连接安装绝缘环架，其中连接架与绝缘环架通过螺钉A固定；

在所述绝缘环架的下方通过螺钉B同轴安装有两半式筒形电极支架，所述两半式筒形电极支架的下部通过螺钉C同轴安装有两半式筒形电极；

在使用时，所述的两半式筒形电极伸入到中间填料引漏环的位置；

所述的两半式筒形电极制成薄壁筒形；

所述的两半式筒形电极支架由固定环和两个半圆筒形支架体组成，在两个半圆筒形支架体的上部外沿处加工有安装台；

在所述的安装台上设有与绝缘环架固装的螺钉孔，在安装台的内壁加工有环形槽，在环形槽内嵌装有固定环，所述的固定环与半圆筒形支架体采用间隔的螺钉D固定连接；

在所述两个半圆筒形支架体中的一个或两个的安装台上沿径向加工有工作液进口，在所述阀杆保护套的外侧壁上沿轴向加工有通槽，与两半式筒形电极支架的内侧壁围成工作液流道；所述的工作液进口与工作液流道连通，且工作液流道延续至两半式筒形电极外；

所述的两半式筒形电极通过上端壁面上的径向螺钉对接固定安装；

在引漏环切割过程中，工作液从工作液进口进入，沿工作液流道流至两半式筒形电极的放电间隙处，强迫循环，并连同电蚀产物一起排出，采用上冲液方式实现冷却，并将工作液引出至循环泵实现循环使用；

所述的内环取出装置由第一摆锤、夹取外套以及内夹装置构成，其中内夹装置由筒形主体A和卡爪构成；

所述的筒形主体A由两半式结构组装而成，使用时套设于核岛电动闸阀的阀杆上，在筒形主体A的底部加工有卡爪；

所述的卡爪共有4～8个，等间隔分布，且卡爪之间可进行弹性变形；

在所述筒形主体A的下部外侧同轴套装有夹取外套，在夹取外套的上方、筒形主体A的外侧套装有第一摆锤；

所述的第一摆锤和夹取外套均分别由两半式结构组装而成；

所述的外环取出装置由撑筒、第二摆锤以及外夹装置构成，其中外夹装置由筒形主体B和撑爪构成；

所述的筒形主体B由两半式结构组装而成，使用时套设于核岛电动闸阀的阀杆上，在筒形主体B的底部加工有撑爪；

所述的撑爪为外壁平直、内壁底部加宽的爪形；

所述的撑爪共有4～8个，等间隔分布，且撑爪之间可进行弹性变形；

在所述筒形主体B的内侧同轴套装有撑筒，在撑筒伸出筒形主体B外的上部位置套装有第二摆锤；

所述的撑筒和第二摆锤均分别由两半式结构组装而成。

所述的绝缘环架为瓦片状结构。

所述的悬臂梁、连接架、两半式筒形电极支架和两半式筒形电极均由导电材料制成，绝缘环架采用绝缘材料，避免了正负极直接接入。

在所述两半式筒形电极支架的内部同轴套设有阀杆保护套。

在所述夹取外套与卡爪接触的部分加工有紧密压套于卡爪外侧的薄壁套体。

在所述撑筒的底部加工有紧密贴合于撑爪内壁的斜面撑部。

一种采用所述在线更换装置的核岛引漏环在线更换方法，包括以下步骤：

步骤1：引漏环切割

采用引漏环切割装置将中间填料引漏环切割成内环和外环两部分；

步骤2：内环取出

采用内环取出装置将引漏环内环取出；

步骤3：外环取出

采用外环取出装置将引漏环外环取出；

步骤4：引漏环更换

将新引漏环安装于阀杆上，该新引漏环由两个半环组成，在结合面的两端分别加工有两个螺钉孔，使用四个内六角螺钉进行紧定连接，组成一个标准完整的圆环。

步骤1中，先取下上填料密封环，再将引漏环切割装置的机头支架固定安装于阀杆上有填料函的一侧附近；

通过悬臂梁使两半式筒形电极套装在阀杆上，并移动两半式筒形电极至中间填料引漏环上部，使两半式筒形电极位于中间填料引漏环的上端面中心位置；

此时两半式筒形电极的环形底面与待切割的中间填料引漏环之间形成放电面，在中间填料引漏环上形成凹坑，利用电火花控制系统控制两半式筒形电极自上至下运动，对中间填料引漏环进行电打加工，逐渐将中间填料引漏环切割成内环和外环两部分。

步骤2中，采用内环取出装置夹取内环，内夹装置先伸入至内环与外环之间，使卡爪卡在内环的底部，通过第一摆锤使夹取外套向下楔入卡爪外壁与外环内壁之间，从而使内夹装置紧紧地将内环卡住，再将内环取出装置沿竖直方向上提，最终完成引漏环内环的取出。

步骤3中，采用外环取出装置夹取外环，外夹装置的撑爪先***至引漏环外环与阀杆之间，撑筒底部的斜面撑部楔入撑爪内，完成外夹装置与外环的卡紧，再将外环取出装置沿竖直方向上提，最终完成引漏环外环的取出。

本发明的显著效果在于：

(1)本发明核岛电动闸阀引漏环更换方法，可实现在狭小的操作空间下对核岛引漏环的快速破坏，能够保障在生产现场尽快将填料引漏环取出和及时更换，操作简便、快速，安全可靠。

(2)本发明中的引漏环切割装置，采用电火花(EDM)切削方式，引漏环不容易松动，切削方便，可以避免出现电切削(热加工)无切削力的情况，较切削加工及激光加工具有更佳的适用性。

(3)由于操作环境的限制，本发明引漏环切割装置中的电火花机头采用悬臂梁的结构形式使电极能够伸入到核岛的引漏环部位。

(4)本发明中的引漏环切割装置，在实际加工中需要把电极支架分开，进行对核岛引漏环心轴阀杆合抱之后再用螺钉进行拧紧连接，因此将电极支架及电极均设计成两半式的筒形，具有安装方便快捷的优点。

(5)本发明内环取出装置的内夹装置、夹取外套及第一摆锤，外环取出装置的外夹装置、撑筒及第二摆锤均为两半式的组装结构，便于快速在线套装在阀杆上后进行固定。

(6)本发明引漏环取出装置结构设计科学合理，适用于狭窄空间内的核岛电动闸阀引漏环的取出，具有易于操作、取出速度快、避免核泄露的优点。

附图说明

图1为本发明的待加工引漏环结构示意图；

图2为本发明引漏环切割装置结构示意图；

图3为图2的A部放大图；

图4为图1的俯视图；

图5为图1的左视图；

图6为两半式筒形电极支架结构示意图；

图7为图6的俯视图；

图7为装配有两半式筒形电极的两半式筒形电极支架结构示意图；

图8为两半式筒形电极结构示意图；

图9为图8的俯视图；

图10为本发明内环取出装置结构示意图；

图11为图10的B部放大图；

图12为本发明外环取出装置结构示意图；

图13为图12的C部放大图；

图中：1-底座、2-填料函、3-抱筒、4-悬臂梁、5-阀杆、6-电火花机头、7- 机头支架、8-筒形合抱座、9-连接架、10-螺钉A、11-绝缘环架、12-螺钉B、13- 筒形电极支架、14-阀杆保护套、15-螺钉C、16-两半式筒形电极、17-中间填料引漏环、18-下填料密封环、19-固定环、20-螺钉D、21-螺钉孔、22-安装台、23- 半圆筒形支架体、24-工作液进口、25-工作液流道、26-径向螺钉、27-上填料密封环、29-第一摆锤、30-夹取外套、31-内夹装置、33-外环、34-内环、35-筒形主体A、36-薄壁套体、37-卡爪、38-撑筒、39-第二摆锤、40-外夹装置、41-撑爪、42-斜面撑部、43-筒形主体B。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

一种核岛引漏环在线更换装置，包括引漏环切割装置、内环取出装置及外环取出装置。

如图2～5所示，所述的引漏环切割装置包括底座1、填料函2、抱筒3、悬臂梁4、电火花机头6、机头支架7、筒形合抱座8、连接架9、绝缘环架11、筒形电极支架13、阀杆保护套14、两半式筒形电极16。

在所述底座1的顶部中心位置设有填料函2，在底座1的上部外侧设有用于盛放重水的抱筒3。

核岛电动闸阀的阀杆5的底端***填料函2中，且阀杆5上所安装的上填料密封环27、中间填料引漏环17及下填料密封环18均位于填料函2内。

所述的重水作为工作用水，对中间填料引漏环17部位进行密封，防止核泄漏。同时在电打切割加工中使用重水，可作为两半式筒形电极16处的冷却用水。

所述的筒形合抱座8为环状的卡箍结构，环绕设于底座1的上部外侧、抱筒3的下方。所述的机头支架7固定安装在筒形合抱座8上，电火花机头6上下移动安装于机头支架7上。所述的电火花机头6与悬臂梁4的一端相连，在悬臂梁4另一端的下方通过连接架9垂直连接安装绝缘环架11，其中连接架9 与绝缘环架11通过螺钉A10固定。在所述绝缘环架11的下方通过螺钉B12同轴安装有两半式筒形电极支架13，所述两半式筒形电极支架13的下部通过螺钉 C15同轴安装有两半式筒形电极16。所述的绝缘环架11为瓦片状结构。所述的悬臂梁4、连接架9、两半式筒形电极支架13和两半式筒形电极16均由导电材料制成，绝缘环架11采用绝缘材料，避免了正负极直接接入。

在使用时，所述的两半式筒形电极16伸入到中间填料引漏环17的位置。

所述的两半式筒形电极16采用紫铜材料，并制成薄壁筒形。

如图6所示，所述的两半式筒形电极支架13由固定环19和两个半圆筒形支架体23组成，在两个半圆筒形支架体23的上部外沿处加工有安装台22。如图7所示，在所述的安装台22上设有与绝缘环架11固装的螺钉孔21，在安装台22的内壁加工有环形槽，在环形槽内嵌装有固定环19，所述的固定环19与半圆筒形支架体23采用间隔的螺钉D20固定连接。在所述两半式筒形电极支架 13的内部同轴套设有阀杆保护套14。

在所述两个半圆筒形支架体23中的一个或两个的安装台22上沿径向加工有工作液进口24，在所述阀杆保护套14的外侧壁上沿轴向加工有通槽，与两半式筒形电极支架13的内侧壁围成工作液流道25；所述的工作液进口24与工作液流道25连通，且工作液流道25延续至两半式筒形电极16外，如图8所示。

如图9所示，所述的两半式筒形电极16通过上端壁面上的径向螺钉26对接固定安装。

在引漏环切割过程中，工作液从工作液进口24进入，沿工作液流道25流至两半式筒形电极16的放电间隙处，强迫循环，并连同电蚀产物一起排出，采用上冲液方式实现冷却，并将工作液引出至循环泵实现循环使用。

如图10所示，所述的内环取出装置由第一摆锤29、夹取外套30以及内夹装置31构成，其中内夹装置31由筒形主体A35和卡爪37构成。

所述的筒形主体A35由两半式结构组装而成，使用时套设于核岛电动闸阀的阀杆5上，在筒形主体A35的底部加工有卡爪37。所述的卡爪37共有4～8 个，等间隔分布，且卡爪37之间可进行弹性变形。在所述筒形主体A35的下部外侧同轴套装有夹取外套30，在夹取外套30的上方、筒形主体A35的外侧套装有第一摆锤29。如图11所示，在所述夹取外套30与卡爪37接触的部分加工有紧密压套于卡爪37外侧的薄壁套体36。所述的第一摆锤29和夹取外套30均分别由两半式结构组装而成。

如图12所示，所述的外环取出装置由撑筒38、第二摆锤39以及外夹装置 40构成，其中外夹装置40由筒形主体B43和撑爪41构成。

所述的筒形主体B43由两半式结构组装而成，使用时套设于核岛电动闸阀的阀杆5上，在筒形主体B43的底部加工有撑爪41。所述的撑爪41为外壁平直、内壁底部加宽的爪形。所述的撑爪41共有4～8个，等间隔分布，且撑爪41之间可进行弹性变形。在所述筒形主体B43的内侧同轴套装有撑筒38，在撑筒38 伸出筒形主体B43外的上部位置套装有第二摆锤39。如图13所示，在所述撑筒 38的底部加工有紧密贴合于撑爪41内壁的斜面撑部42。所述的撑筒38和第二摆锤39均分别由两半式结构组装而成。

在更换上填料密封环27和下填料密封环18的操作中，先取下上填料密封环27，再采用引漏环切割装置进行电火花加工。此时引漏环切割装置的两半式筒形电极16的环形底面与待切割的中间填料引漏环17之间形成放电面，在中间填料引漏环17上形成凹坑，并自上至下逐渐将中间填料引漏环17切割成内环34和外环33两部分，实现引漏环的切割。

在切割完成后，首先用内环取出装置将内环34夹出，再用外环取出装置将外环33夹出。在完成内环34取出后，使外环33的空间加大，为后续的外环33 取出提供足够的空间。

采用内环取出装置夹取内环34时，内夹装置31先伸入至内环34与外环33 之间，使卡爪37卡在内环34的底部，通过第一摆锤29使夹取外套30向下楔入卡爪37外壁与外环33内壁之间，从而使内夹装置紧紧地将内环34卡住，再将内环取出装置沿竖直方向上提，最终完成引漏环内环34的取出。

再采用外环取出装置夹取外环33时，外夹装置40的撑爪41先***至引漏环外环33与阀杆5之间，撑筒38底部的斜面撑部42楔入撑爪41内，完成外夹装置与外环33的卡紧，再将外环取出装置沿竖直方向上提，最终完成引漏环外环33的取出。

一种核岛引漏环在线更换方法，采用上述更换装置进行操作，包括以下步骤：

步骤1：引漏环切割

采用引漏环切割装置进行引漏环切割；

先取下上填料密封环27，再将引漏环切割装置的机头支架7固定安装于阀杆5上有填料函2的一侧附近；通过悬臂梁4使两半式筒形电极16套装在阀杆 5上，并移动两半式筒形电极16至中间填料引漏环17上部，使两半式筒形电极 16位于中间填料引漏环17的上端面中心位置；此时两半式筒形电极16的环形底面与待切割的中间填料引漏环17之间形成放电面，在中间填料引漏环17上形成凹坑，利用电火花控制系统控制两半式筒形电极16自上至下运动，对中间填料引漏环17进行电打加工，逐渐将中间填料引漏环17切割成内环34和外环33两部分；

步骤2：内环取出

采用内环取出装置夹取内环34，内夹装置31先伸入至内环34与外环33之间，使卡爪37卡在内环34的底部，通过第一摆锤29使夹取外套30向下楔入卡爪37外壁与外环33内壁之间，从而使内夹装置31紧紧地将内环34卡住，再将内环取出装置沿竖直方向上提，最终完成引漏环内环34的取出；

步骤3：外环取出

采用外环取出装置夹取外环33，外夹装置40的撑爪41先***至引漏环外环33与阀杆5之间，撑筒38底部的斜面撑部42楔入撑爪41内，完成外夹装置40与外环33的卡紧，再将外环取出装置沿竖直方向上提，最终完成引漏环外环33的取出；

步骤4：引漏环更换

将新引漏环安装于阀杆5上，该新引漏环由两个半环组成，在结合面的两端分别加工有两个螺钉孔，使用四个内六角螺钉进行紧定连接，组成一个标准完整的圆环。

以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。