阅读说明：本技术 重水堆核电站装卸料机远程应急操作工具及操作方法 (Remote emergency operation tool and operation method for heavy water reactor nuclear power station material loading and unloading machine ) 是由 张连生 王强伟 高照 曹烽华 施维真 张利东 蒋军建 于 2019-11-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及重水堆核燃料装卸技术领域，具体公开了一种重水堆核电站装卸料机远程应急操作工具及操作方法。该工具包括驱动机构、驱动长杆、中间导向支架以及驱动头组件，其中，中间导向支架安装在重水堆核电站装卸料机下部对应位置的底板贯穿孔中，所述的中间导向支架可对驱动长杆进行导向支撑；所述驱动长杆由若干节中间连接管连接形成任意长度的刚性长杆；驱动长杆下端与安装在地面上的驱动机构相连接，利用驱动机构可驱动长杆上部安装的驱动头组件在一定范围内升降及旋转。本发明所述的一种重水堆核电站装卸料机远程应急操作工具，易于安装，操作便捷，使用较为安全可靠。(The invention relates to the technical field of heavy water reactor nuclear fuel loading and unloading, and particularly discloses a remote emergency operation tool and an operation method for a loading and unloading machine of a heavy water reactor nuclear power station. The tool comprises a driving mechanism, a long driving rod, a middle guide bracket and a driving head assembly, wherein the middle guide bracket is arranged in a through hole of a bottom plate at a corresponding position at the lower part of a loading and unloading machine of the heavy water reactor nuclear power station, and the middle guide bracket can guide and support the long driving rod; the driving long rod is formed by connecting a plurality of sections of middle connecting pipes to form a rigid long rod with any length; the lower end of the long driving rod is connected with a driving mechanism arranged on the ground, and the driving mechanism can drive a driving head assembly arranged on the upper part of the long driving rod to lift and rotate within a certain range. The remote emergency operation tool for the heavy water reactor nuclear power station material loading and unloading machine is easy to install, convenient and fast to operate, and safe and reliable to use.)

重水堆核电站装卸料机远程应急操作工具及操作方法

技术领域

本发明属于重水堆核燃料装卸技术领域，具体涉及一种重水堆核电站装卸料机远程应急操作工具及操作方法。

背景技术

重水堆核电站装卸料机是用于更换重水堆核燃料的重要设备。料仓是装卸料机上贮存燃料棒束的设备，正常工作时通过液压马达驱动。B杆和L杆是装卸料机上更换燃料棒束的设备，正常情况下也分别由液压马达控制。料仓、B 杆和L杆是保证换料正常进行的关键设备。

为了保证装卸料机的安全性，在故障工况下仍能完成换料操作、关闭燃料通道并能卸除乏燃料，设计上对其料仓、B杆、L杆都单独上设置了应急驱动机构，用于在装卸料机故障应急驱动使用。然而，换料期间装卸料机位于燃料通道端面房间，并且装卸料机中可能带着乏燃料，因此周边辐射剂量极高，人员无法靠近。因此需要设计远程应急操作工具，以便在人员无法靠近时，远程应急驱动其料仓、B杆、L杆的动作。

中核运行三厂(重水堆)装卸料机的B杆、L杆和料仓正常运行时由液压马达自动驱动。当发生液压控制系统故障等问题时，也可以通过应急驱动机构手动操作。当人员能够接近装卸料机时，可以使用专用工具近距离操作。但是，当装卸机料仓内带着乏燃料时，或者当装卸料机在反应堆上更换燃料时，人员无法靠近装卸料机，需要通过长杆工具远程手动操作。

料仓手动驱动机构主要包括齿轮箱和驱动螺杆，手动操作时将驱动杆顶起一段距离后旋转使之与齿轮箱驱动杆啮合，之后保持驱动杆顶起状态同时旋转驱动杆驱动料仓旋转。

B杆和L杆的应急驱动机构和手自动切换机构结构相同，但是分别独立。在手动驱动B杆或L杆前，应首先下拉并旋转手自动切换结构，使其置于自动位置，此时会脱开液压马达与设备的连接。然后旋松应急驱动机构的锁紧螺母，使手动驱动轴与设备连接，再旋转驱动螺杆来动作B杆和L杆。

在本工具制作前，现场应急操作的方法为使用扳手配合一根长杆驱动料仓，通过人手托举对料仓驱动。操作不便，并且这个简易工具不能实现对B杆、L 杆的手动驱动。现有装置主要不足为：(1)操作不便，没有支撑与导向，无法顺利与料仓应急驱动机构对正；(2)需人力托举，存在不安全因素；(3)处理故障效率低，不适宜长时间操作；(4)无法完成B杆、L杆手自动切换；(5) 无法完成B杆、L杆应急驱动操作；(6)当装卸料机B杆、L杆或料仓在反应堆燃料通道上发生故障时，由于需要的长杆长度过长，重量过大，原简易工具完全无法使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种重水堆核电站装卸料机远程应急操作工具及操作方法，降低可能存在的高剂量辐照对人员的影响，同时，能够远程操作料仓和B杆和L杆，并能完成手自动切换等复杂操作，使装卸料机恢复到安全状态。

本发明的技术方案如下：一种重水堆核电站装卸料机远程应急操作工具，该工具包括驱动机构、驱动长杆、中间导向支架以及驱动头组件，其中，中间导向支架安装在重水堆核电站装卸料机下部对应位置的底板贯穿孔中，所述的中间导向支架可对驱动长杆进行导向支撑；所述驱动长杆由若干节中间连接管连接形成任意长度的刚性长杆；驱动长杆下端与安装在地面上的驱动机构相连接，利用驱动机构可驱动长杆上部安装的驱动头组件在一定范围内升降及旋转。

所述的驱动机构包括连接头、驱动齿轮箱、调节螺母、支撑盘以及传动螺杆，所述的支撑盘通过支撑杆支撑固定，所述的传动螺杆穿过支撑盘中心孔，并在下端设有锁紧装置，所述的传动螺杆上端套有调节螺母，并在传动螺杆上端设有驱动齿轮箱，所述的驱动齿轮箱上部输出轴通过连接头与驱动长杆相连接；

所述的驱动长杆包括若干段不同长度的中间连接管和接头，所述的中间连接管采用螺纹、榫槽接头连接固定形成不同长度的刚性长杆。

所述的中间导向支架包括导向套、万向座以及固定座，其中，所述的万向座通过固定座安装在底板贯穿孔中，所述的导向套为分体式结构，其安装在万向座上，能够适应不同规格的驱动头通过，并其导向支撑作用。

所述的驱动头组件包括多功能驱动头，B杆、L杆手自动切换装置备用驱动头，以及B杆、L杆应急驱动接头，所述的多功能驱动头能够实现B杆、L杆应急驱动装置的解锁功能；所述的B杆、L杆手自动切换装置备用驱动头能够与B杆、L杆手自动切换装置相匹配，作为多功能驱动头部分功能的替代；所述的B杆、L杆应急驱动接头，与B杆、L杆和料仓应急驱动螺杆相匹配。

所述的导向套由周向分布的几个弧形段拼接形成筒状结构，所述的每个弧形段通过连杆与万向座固定连接，并在连接端插有销轴，在所述的弧形段与万向座之间还设有弹簧A，利用弹簧A使导向套能够对驱动长杆导向支撑。

所述的多功能驱动头包括翻转套、定位套、弹簧B以及下定位套，其中，所述的定位套安装在翻转套内，定位套下端通过弹簧B安装在下定位套上；所述的定位套压缩弹簧B，并利用固定销A将定位套下端中心杆与下定位套固定。

所述的B杆、L杆手自动切换装置备用驱动头，包括喇叭口、定位杆以及固定销B，其中，在所述的喇叭口底端中心通孔中设有定位杆，并利用固定销B 穿过喇叭口底端侧壁和定位杆中心轴，将定位杆与喇叭口相固定；在喇叭口侧壁和定位杆侧壁开有通孔并在其内设有销，利用销手自动切换B杆、L杆。

一种重水堆核电站装卸料机远程应急操作方法，该方法具体包括如下步骤：

步骤1、安装重水堆核电站装卸料机远程应急操作装置；

步骤1.1、拆除装卸料机下部对应位置底板上屏蔽塞，露出底板贯穿孔；

步骤1.2、在底板贯穿孔上安装中间导向支架；

步骤1.3、将中间导向支架中的导向套分离；

步骤1.4、在地面上安装驱动机构；

步骤2、利用操作装置完成手自动切换操作；

步骤2.1、合上导向套使其对驱动长杆起到导向作用；

步骤2.2、增加单节中间连接杆，直到可达到目标高度；

步骤2.3、利用支撑盘上的调节螺母，使驱动头进入手自动切换机构并连接，通过锁紧机构锁死调节螺杆；

步骤2.4、利用驱动手柄驱动齿轮箱旋转驱动长杆完成手自动切换操作；

步骤3、完成应急机构解锁操作；

步骤3.1、利用调节螺母，使驱动头脱离手自动切换机构，并锁死调节螺杆；

步骤3.2、逐渐减少单节中间连接杆，将驱动长杆整体高度降低，拆下手自动切换驱动头，安装解锁驱动头；

步骤3.3、增加单节中间连接杆，将驱动长杆整体高度升高，直到到达目标高度，完成应急机构解锁操作；

步骤4、完成B杆、L杆驱动操作；

步骤4.1、逐渐减少单节中间连接杆，拆下解锁驱动头，安装B杆、L杆驱动头；

步骤4.2、增加单节中间连接杆，直到达到目标高度；

步骤4.3、通过调节螺母，使驱动头与应急驱动螺杆连接，通过锁紧机构锁死调节螺杆；

步骤4.4、通过驱动齿轮箱使驱动长杆旋转完成B杆、L杆驱动操作；

步骤5、操作结束并拆除工具。

所述的步骤1.4中在地面上安装驱动机构的具体步骤包括；

在地面上安装工具下部支架，将驱动杆与手自动切换驱动头组装后，穿过导向支架的导向套向上伸出，其下部与驱动齿轮箱上部接头相连接。

本发明的显著效果在于：本发明所述的一种重水堆核电站装卸料机远程应急操作工具，易于安装，操作便捷，使用较为安全可靠；包含有多个驱动头，能够分别与装卸料机料仓应急驱动装置、推杆手动驱动机构以及推杆手自动切换机构相配合；驱动长杆分段连接，长度可从3米变化至16米，满足远程操作的需要；驱动长杆总重量较轻，完全连接后仍可由单人操作，驱动机构结构简单，易于现场安装。

附图说明

图1为本发明所述的一种重水堆核电站装卸料机远程应急操作工具结构示意图；

图2为图1中驱动机构的结构示意图；

图3为图1中中间支撑导向支架的结构示意图；

图4为图1中多功能驱动头结构示意图；

图5为本发明所述的一种重水堆核电站装卸料机远程应急操作工具中操作杆套筒头结构示意图；

图6为本发明所述的一种重水堆核电站装卸料机远程应急操作工具中B杆、 L杆驱动头结构示意图；

图7为本发明所述的一种重水堆核电站装卸料机远程应急操作工具中B杆、 L杆驱动头侧视图；

图中：1、驱动机构；2、驱动长杆；3、中间导向支架；4、驱动头组件；5、连接头；6、驱动齿轮箱；7、调节螺母；8、支撑盘；9、锁紧装置；10、螺杆；11、支撑杆；12、驱动手柄；13、中间连接杆；14、接头；15、导向套；16、操作手柄；17、连杆；18、弹簧A；19、销轴；20、万向座；21、固定座；22、翻转套；23、定位套；24、弹簧B；25、下定位套；26、固定销A；27、喇叭口； 28、销；29、定位杆；30、固定销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。

如图1、图2所示，一种重水堆核电站装卸料机远程应急操作工具，包括驱动机构1、驱动长杆2、中间导向支架3以及驱动头组件4，其中，驱动机构1 包括连接头5、驱动齿轮箱6、调节螺母7、支撑盘8以及传动螺杆10，支撑盘 8下端通过三个支撑杆11支撑固定，传动螺杆10穿过支撑盘8中心的孔，并在位于支撑盘8下端传动螺杆10上安装有锁紧装置10；调节螺母7套在传动螺杆 10，并安装在支撑盘上端面上，通过旋转调节螺母7可驱动工具整体上升下降，并可通过锁紧装置9进行锁紧；在传动螺杆10上端安装有驱动齿轮箱6，驱动齿轮箱6上部输出轴通过连接头5与驱动长杆2相连接，在驱动齿轮箱6上安装有驱动手柄12，通过驱动手柄12手动操作实现整个工具旋转动作；

驱动长杆2包括若干段不同长度的中间连接管13和接头14，各根中间连接管13通过接头14连接形成可适应不同高度操作需求的驱动长杆2，其中，各个中间连接管13采用螺纹和榫槽接头连接固定；驱动长杆2整体长度可以调节，通过增加单节中间连接管13的数量，实现驱动长杆整体长度的调节；

如图3所示，中间导向支架3包括导向套15、操作手柄16、万向座20以及固定座21，其中，导向套15为可拆分结构，其由周向分布的几个弧形段拼接形成筒状结构并起到导向支撑作用，每个弧形段通过连杆销轴19固定在万向座 20上，其中，每个弧形段通过连杆17与万向座20连接，并在连接端插有销轴 19，并在该弧形段和万向座20之间还安装有弹簧A18，使导向套15可以适应各种规格的驱动头通过，并能起到导向支撑作用；万向座20整体可以做一定角度的旋转，便于工具与被驱动设备之间的准确定位；万向座20通过固定座21固定安装在顶棚墙体上；在万向座20中心下端还安装有操作手柄16，驱动长杆 2穿过操作手柄16，并利用导向套15支撑导向；中间导向支架3可对驱动长杆 2进行导向，并可微调驱动长杆2向上伸出后的偏转角度；

驱动头组件4包括多功能驱动头，B杆、L杆手自动切换装置备用驱动头，以及B杆、L杆应急驱动接头，其中，如图4所示，多功能驱动头包括翻转套 22、定位套23、弹簧B24以及下定位套25，其中，用于解锁螺母的定位套23 安装在翻转套22内，定位套23下端通过弹簧B24安装在下定位套25上，定位套23压缩弹簧B24，并利用固定销A26将定位套23下端中心杆与下定位套25 固定，翻转套22可完成B杆、L杆应急驱动装置的解锁功能，解锁后可以翻转，使下部定位套25露出，进一步上升接头后，定位套25与解锁螺母相匹配，旋转工具可实现解锁功能；如图5所示，B杆、L杆手自动切换装置备用驱动头，包括喇叭口27、定位杆29以及固定销B30，其中，在喇叭口27底端中心通孔中安装有定位杆29，并利用固定销B30穿过喇叭口27底端侧壁和定位杆中心轴，将定位杆29与喇叭口27相固定；在喇叭口27侧壁和定位杆29侧壁开有通孔并在其内设有销28，利用销28手自动切换B杆、L杆；喇叭口27用于导向作用；如图6、图7所示，B杆、L杆应急驱动接头，其上内径较小，并与B杆、L杆和料仓应急驱动螺杆相匹配；当B杆、L杆手自动切换完成并解锁螺母解锁后，B杆、L杆应急驱动接头与驱动螺杆相连，驱动工具旋转驱动B杆、L杆动作；驱动料仓时没有手自动切换和解锁的动作，直接在工具头部安装B杆、L 杆应急驱动接头即可使用。

一种重水堆核电站装卸料机远程应急操作方法，该方法具体包括如下步骤：

步骤1、安装重水堆核电站装卸料机远程应急操作装置；

步骤1.1、拆除装卸料机下部对应位置底板上屏蔽塞，露出底板贯穿孔；

步骤1.2、在底板贯穿孔上安装中间导向支架；

利用底板屏蔽塞上的固定螺孔，将中间导向支架安装在固定螺孔位置处，并利用螺栓固定；

步骤1.3、将中间导向支架中的导向套分离，留出长杆和驱动头通过的空间；

步骤1.4、在地面上安装驱动机构；

在地面上安装工具下部支架，将驱动杆与手自动切换驱动头组装后，穿过导向支架的导向套向上伸出，其下部与驱动齿轮箱上部接头相连接；

步骤2、利用操作装置完成手自动切换操作；

步骤2.1、合上导向套使其对驱动长杆起到导向作用，根据需要调节驱动长杆的竖直角度，使其能够接近操作目标；

步骤2.2、在工具整体高度不足时，继续增加单节中间连接杆，直到可达到目标高度；

步骤2.3、利用支撑盘上的调节螺母，使驱动头进入手自动切换机构并连接，通过锁紧机构锁死调节螺杆；

步骤2.4、利用驱动手柄驱动齿轮箱旋转驱动长杆完成手自动切换操作；

步骤3、完成应急机构解锁操作；

步骤3.1、利用调节螺母，使驱动头脱离手自动切换机构，并锁死调节螺杆；

步骤3.2、逐渐减少单节中间连接杆，将驱动长杆整体高度降低，拆下手自动切换驱动头，安装解锁驱动头；

步骤3.3、增加单节中间连接杆，将驱动长杆整体高度升高，直到到达目标高度，完成应急机构解锁操作；

步骤4、完成B杆、L杆驱动操作；

步骤4.1、逐渐减少单节中间连接杆，拆下解锁驱动头，安装B杆、L杆驱动头；

步骤4.2、增加单节中间连接杆，直到达到目标高度；

步骤4.3、通过调节螺母，使驱动头与应急驱动螺杆连接，通过锁紧机构锁死调节螺杆；

步骤4.4、通过驱动齿轮箱使驱动长杆旋转完成B杆、L杆驱动操作；

步骤5、操作结束并拆除工具。