เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว ได้มีการเสนอแผนการทำงานที่เหมาะสมที่สุดของเครื่องทำความสะอาดน็อตหลักแนวตั้งแบบบูรณาการสำหรับเครื่องปฏิกรณ์ สามารถตรวจสอบและหล่อลื่นน็อตหลักและน็อตต่างๆ ได้เพียงครั้งเดียวเท่านั้น หลักการทำงานคือการใช้ตัวยกเพื่อยกน็อตขึ้นในแนวตั้งเพื่อทำการยกและขนถ่าย จากนั้นจึงใช้หลักการทำงานแบบแอคทีฟในการตรวจจับและสร้างแผนภาพการพัฒนาเกลียว ผลิตภัณฑ์ที่ได้มีกากกัมมันตรังสีน้อยและใช้พื้นที่น้อย อุปกรณ์นี้ได้รับการประยุกต์ใช้ในด้านพลังงานนิวเคลียร์อย่างประสบความสำเร็จ และสามารถตอบสนองความต้องการของน็อตหลักของถังความดันเครื่องปฏิกรณ์ได้อย่างเต็มที่
สลักเกลียวหลักของ RPV ที่มีอยู่บางส่วนที่เป็นตัวแทนและถั่วเครื่องทำความสะอาดมีดังต่อไปนี้:
(1) เครื่องซักผ้ารุ่นแรกของบริษัท CNNC Wuhan Nuclear Power Operation Technology Co., Ltd. (ต่อไปนี้เรียกว่า CNPO) ใช้แบบแนวนอน
(2) สถาบันเทคโนโลยีออปโตอิเล็กทรอนิกส์ สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีน ใช้การทำความสะอาดแนวนอน และอุปกรณ์ได้รับการบูรณาการ
(3) สถาบันวิจัยและออกแบบพลังงานนิวเคลียร์ของจีนใช้การทำความสะอาดแนวตั้ง
1. คำถามวิจัย
หลังจากที่ถังความดันของเครื่องปฏิกรณ์โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใช้งานมาได้ระยะหนึ่ง คราบน้ำมันและสิ่งสกปรกอื่นๆ จะเริ่มก่อตัวขึ้นบนถังความดันสลักเกลียวหลักและน็อตได้รับการแข็งตัวในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิและความดันสูง หากไม่ทำความสะอาดให้ทันเวลา ในด้านหนึ่ง อาจทำให้เกลียวติดขัด และในอีกด้านหนึ่ง จะส่งผลกระทบต่อการตรวจสอบระหว่างการใช้งานในภายหลัง ส่งผลให้เกิดความผิดปกติของสัญญาณและการตัดสินใจผิดพลาด การทำความสะอาดสลักเกลียวและน็อตหลักของถังปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นหนึ่งในภารกิจเพื่อให้มั่นใจว่าสลักเกลียวหลักของถังปฏิกรณ์นิวเคลียร์อยู่ในสภาพที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ในระยะยาว ดังนั้นจึงจำเป็นต้องทำความสะอาดสลักเกลียวและน็อตหลักของถังปฏิกรณ์นิวเคลียร์อย่างมีประสิทธิภาพ
เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องทำความสะอาดและตอบสนองความต้องการของโรงไฟฟ้าที่มีพื้นที่ใช้สอยน้อย ของเสียจากของเหลวน้อย และมีความปลอดภัยสูง หลังจากเปรียบเทียบอย่างครอบคลุมแล้ว สรุปได้ว่าเครื่องทำความสะอาดแนวตั้งที่มีระบบบูรณาการสูงเป็นทางออกที่ดีที่สุด
ด้วยเหตุนี้ เราจึงได้พัฒนาเครื่องทำความสะอาดสลักเกลียวและน็อตหลัก RPV แนวตั้งที่มีระบบอัตโนมัติสูงขึ้น ซึ่งสามารถดำเนินการโหลดและขนถ่ายน็อต การทำความสะอาดและการเป่าแห้งสลักเกลียวและน็อต รวมถึงการตรวจสอบด้วยสายตาของเครื่องทำเกลียวและการหล่อลื่นสลักเกลียวได้ในการยกเพียงครั้งเดียว
2. ปัญหาหลัก
ในการศึกษาครั้งนี้ บนพื้นฐานของการสืบทอดเทคโนโลยีและองค์ความรู้ทั่วไปของเครื่องทำความสะอาดแนวนอน และการรับประกันประสิทธิภาพการทำความสะอาด กระบวนการทำความสะอาดได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสม และรวมถึงสลักเกลียวหลักของถังปฏิกรณ์ (RPV) ด้วยน็อตแนวตั้งเครื่องทำความสะอาดที่มีระบบอัตโนมัติระดับสูงได้รับการออกแบบและพัฒนาขึ้น โดยคำนึงถึงแง่มุมต่างๆ ดังต่อไปนี้:
(1) การออกแบบวิธีการยกชุดสลักเกลียว
(2) การออกแบบวิธีการดำเนินการโหลดและขนถ่ายน็อตอัตโนมัติ
(3) วิธีการออกแบบการทำความสะอาดสลักเกลียวและน็อตในแนวตั้งพร้อมกัน
(4) การออกแบบวิธีการดำเนินการตรวจสอบด้วยวิสัยทัศน์เครื่องจักรเกลียว
(5) การออกแบบการใช้งานระบบควบคุม
3. กระบวนการและวิธีการวิจัย
เครื่องทำความสะอาดน็อตและสลักเกลียวแนวตั้งหลัก มีฟังก์ชันการโหลดและขนถ่ายน็อตอัตโนมัติ การทำความสะอาดเกลียว การเป่าแห้งด้วยลม การตรวจสอบเกลียวสลักเกลียวด้วยสายตา และการหล่อลื่น
ระบบเครื่องล้างน็อตและสกรูมีการบูรณาการสูง โดยมีโครงสร้างหลักดังนี้: ชุดล้างน็อตและสกรูตั้งอยู่ตรงกลางเครื่องล้าง ปั๊มเกียร์สำหรับดูดของเหลวเสียติดตั้งอยู่ด้านล่าง ถังเก็บของเหลวและตัวกรองของระบบหมุนเวียนของเหลวทำความสะอาดติดตั้งอยู่ในกล่องด้านซ้าย ปั๊มแม่เหล็ก ถังเก็บของเหลวเสีย พัดลม และตัวกรองของระบบจ่ายและระบายอากาศแบบนิวแมติก ส่วนประกอบรับภาพติดตั้งอยู่ด้านนอกกล่องล้างน็อตสำหรับการตรวจสอบด้วยสายตาของเครื่องจักร โครงสร้างแบบคานยื่นติดตั้งอยู่ด้านบนของตู้ และหน้าจอแสดงผลที่ติดตั้งอยู่ที่ปลายคานยื่นใช้สำหรับควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ ด้านหลังของกล่องล้างน็อตติดตั้งส่วนประกอบควบคุม ประตูแบบปิดสนิทติดตั้งอยู่ด้านหน้ากล่องล้างน็อต และติดตั้งกระจกที่ประตูเพื่อความสะดวกในการสังเกตสถานะการทำความสะอาด ประตูแบบปิดสนิทถูกกดที่ 3 จุดเพื่อให้แน่ใจว่ามีการปิดผนึกอย่างแน่นหนา (ดูรูปด้านล่าง)
ข้อดีหลักของเครื่องทำความสะอาดนี้คือ:
(1) ฟังก์ชันทั้งหมดสามารถดำเนินการให้เสร็จสิ้นได้ในการยกครั้งเดียว
(2) น็อตสามารถโหลดและถอดออกโดยอัตโนมัติ
(3) ทำความสะอาดน็อตและสลักเกลียวแนวตั้งไปพร้อมกัน
(4) มีฟังก์ชันการตรวจสอบด้วยเครื่องจักรเกลียวและสร้างแผนภาพการพัฒนาเกลียว
กระบวนการนำข้อดีและฟังก์ชันหลักเหล่านี้ไปใช้จะได้รับการอธิบายโดยละเอียดในส่วนถัดไป
3.1 การยกชุดสลักเกลียว
ชุดน็อตและสลักเกลียวจะถูกยกขึ้นจากตะกร้าเก็บสลักเกลียวไปยังถาดสลักเกลียวหลักภายในเครื่องทำความสะอาดน็อตและสลักเกลียวโดยใช้ตัวกระจายรูปตัว C พิเศษ (ดูรูปที่ 2)
3.2 การใส่และขนถ่ายน็อตอัตโนมัติ
(1) องค์ประกอบอุปกรณ์
ชุดโหลดและขนถ่ายน็อตอัตโนมัติถูกรวมไว้ภายในกล่องทำความสะอาด โดยส่วนประกอบหลักๆ ได้แก่ กลไกขับน็อต กลไกยกน็อต และกลไกหนีบน็อต
กลไกการขับเคลื่อนสลักเกลียวประกอบด้วยถาดสลักเกลียวหลักและมอเตอร์เกียร์ขับเคลื่อนสลักเกลียวเป็นหลัก
กลไกยกน็อตประกอบด้วยส่วนประกอบหลัก ได้แก่ คลิปยึดน็อตหลัก ตัวเลื่อนขับ ตัวเลื่อนตาม สกรูรูปสี่เหลี่ยมคางหมู แกนแสงนำทาง และมอเตอร์ขับสกรู
กลไกการหนีบแบบสลักใช้สำหรับยึดแคลมป์สกรูหลักไว้ในกล่อง เป็นโครงสร้างการหนีบแบบโค้งครึ่งวงกลมสองอัน และติดตั้งอยู่บนโครงด้านในของกล่องทำความสะอาด
(2) ความเป็นจริงเชิงฟังก์ชัน
การใส่และถอดน็อต สลักเกลียว น็อต กลไกการทำงานแบบแอคทีฟ สามารถช่วยให้มั่นใจได้ว่าเกลียวจะไม่เสียหาย ในขณะเดียวกัน ผู้ใช้ก็สามารถใช้งานได้พร้อมกัน
ขั้นตอนการถอดน็อตมีดังนี้:
สลักหลักหมุนทวนเข็มนาฬิกา เข็มหมุน น็อตหมุน เข็มหมุน แล้วหมุนไปในทิศทางรอบวง หมุนได้เท่านั้น และสามารถเคลื่อนที่ได้เฉพาะในทิศทางการหมุนเท่านั้น ในขณะที่เคลื่อนที่ไปตามแกน ตัวนำการเคลื่อนที่ยกขึ้นและแท่งขับเคลื่อนการหมุน ทำให้มอเตอร์หมุนขึ้นลงอย่างต่อเนื่อง ตัวเลื่อนหมุนขึ้นลงอย่างต่อเนื่อง ตัวเลื่อนแบบพาสซีฟสองตัวหมุนขึ้นลงอย่างต่อเนื่องเพื่อป้องกันการกระแทกที่เกลียวแรกของน็อตเมื่อปลดล็อค
น็อตหลุดออกจากส่วนที่เป็นเกลียว สลักเกลียวหลักหมุน การหมุนที่เกิดขึ้น และการเคลื่อนที่ และตามด้วยการดันของบล็อกเลื่อน บล็อกเลื่อนจึงดันตามไปเรื่อยๆ จนกระทั่งการถอดน็อตหลักโดยอัตโนมัติเสร็จสมบูรณ์
ติดตั้งโปรแกรม และในทางกลับกัน
การทำความสะอาดส่วนใหญ่แบ่งออกเป็น การทำความสะอาดเกลียวภายในของน็อตหลัก และการทำความสะอาดเกลียวภายนอกแบบสามขั้นตอนของสลักเกลียวหลัก เนื่องจากน็อตหลักอยู่เหนือสลักเกลียวหลักโดยตรง เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำยาทำความสะอาดไหลลงมาจากน็อตหลักไปปนเปื้อนสลักเกลียวที่ทำความสะอาดแล้ว หลังจากทำความสะอาดสลักเกลียวและน็อตเสร็จแล้ว จึงมีการเพิ่มขั้นตอนการล้างอีกครั้งสำหรับสลักเกลียว
(1)การทำความสะอาดถั่ว
การทำความสะอาดน็อตส่วนใหญ่จะทำโดยการทำงานร่วมกันของแปรงทำความสะอาดน็อตและกลไกยกน็อต แปรงทำความสะอาดน็อตและมอเตอร์ขับเคลื่อนติดตั้งอยู่บนฝาครอบด้านบนของเครื่องทำความสะอาด
แปรงทำความสะอาดน็อตประกอบด้วยหัวแปรงทำความสะอาด เพลาหลัก และกระบอกรองรับเป็นหลัก หัวแปรงทำความสะอาดมีโครงสร้างแบบแรงเหวี่ยง เมื่อไม่หมุน เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของหัวแปรงจะเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของน็อต เมื่อหัวแปรงหมุน เบาะยึดแปรงจะเปิดออกภายใต้แรงเหวี่ยง และแปรงไนลอนที่ติดตั้งบนเบาะยึดจะแนบชิดกับพื้นผิวเกลียวภายในของน็อต
ก่อนทำความสะอาดน็อต จะใช้กลไกยกน็อตเพื่อยกน็อตขึ้นและสอดเข้าไปในหัวแปรงทำความสะอาด จากนั้นจึงสตาร์ทมอเตอร์ขับเคลื่อนแปรงทำความสะอาดน็อตเพื่อหมุนหัวแปรง ขณะที่หัวแปรงหมุน น็อตหลักจะเคลื่อนที่ขึ้นลงตามแรงขับของกลไกยก เพื่อทำความสะอาดส่วนเกลียวทั้งหมด
(2)การทำความสะอาดสลักเกลียว
ชุดทำความสะอาดสลักเกลียวประกอบด้วยชุดแปรงลูกกลิ้ง กลไกการแกว่งของแปรงลูกกลิ้ง อุปกรณ์ยึดสลักเกลียวหลัก และอุปกรณ์ขับเคลื่อนสลักเกลียวหลัก ชุดแปรงลูกกลิ้งเชื่อมต่อกับก้านลูกสูบของกระบอกสูบแกว่งผ่านก้านแกว่งของแปรงลูกกลิ้ง เมื่อก้านลูกสูบของกระบอกสูบแปรงลูกกลิ้งถูกดันออก ชุดแปรงลูกกลิ้งจะแกว่งเข้าใกล้ส่วนเกลียวของสลักเกลียวหลัก และเมื่อหดกลับ ชุดแปรงลูกกลิ้งจะอยู่ห่างจากสลักเกลียวหลัก มอเตอร์ขับเคลื่อนแปรงลูกกลิ้งจะขับเคลื่อนแปรงลูกกลิ้งให้หมุนผ่านรอกสายพาน
เมื่อทำความสะอาดสลักเกลียวหลัก มอเตอร์ขับเคลื่อนสลักเกลียวหลักจะขับเคลื่อนสลักเกลียวหลักบนถาดให้หมุน กระบอกสูบแกว่งจะเคลื่อนชุดแปรงลูกกลิ้งให้เข้าใกล้เกลียวสามส่วนของสลักเกลียวหลัก เริ่มทำงานมอเตอร์ขับเคลื่อนแปรงลูกกลิ้ง และแปรงลูกกลิ้งจะหมุนไปตามพื้นผิวของสลักเกลียวหลัก จากนั้นจึงสามารถทำความสะอาดสลักเกลียวหลักได้
ในระหว่างกระบวนการทำความสะอาด ระบบหมุนเวียนน้ำยาทำความสะอาดจะส่งน้ำยาทำความสะอาดไปยังท่อฉีดพ่นน้ำยา และมีการติดตั้งหัวฉีดหลายหัวบนท่อฉีดพ่นน้ำยาเพื่อฉีดพ่นน้ำยาทำความสะอาดลงบนพื้นผิวของสลักเกลียวอย่างสม่ำเสมอ
4. ปัญหาและแนวทางแก้ไข
ในกระบวนการวิจัยและออกแบบ เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ได้มีการทดสอบจำนวนมากโดยใช้ตัวจำลองสลักเกลียวและน็อตหลังจากที่ผลิตอุปกรณ์เสร็จแล้ว และพบปัญหาบางประการในระหว่างกระบวนการ จึงได้มีการหาแนวทางแก้ไขที่เหมาะสม
(1) การรั่วไหลของกล่องทำความสะอาด
เนื่องจากอุปกรณ์มีโครงสร้างแนวตั้ง จึงทำให้มีความต้องการความแน่นหนาในการปิดผนึกกล่องสูงขึ้น ในระหว่างกระบวนการทำความสะอาด พบว่าของเหลวทำความสะอาดบางส่วนกระเด็นไปด้านในของประตูและกรอบที่ปิดสนิท แล้วไหลลงมาทำให้เกิดการรั่วซึม จึงควรดำเนินการดังต่อไปนี้:
(2) ในระหว่างกระบวนการทำความสะอาดและเป่าแห้งทั้งหมด พัดลมจะอยู่ในสถานะดูดตลอดเวลาเพื่อให้แน่ใจว่าความดันอากาศในกล่องทำความสะอาดต่ำกว่าความดันบรรยากาศและอยู่ในสถานะความดันลบ ซึ่งป้องกันของเหลวเสียและก๊าซเสียล้นในกล่องได้อย่างมีประสิทธิภาพ และรับประกันความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงานอย่างเต็มที่
(3) พื้นผิวของชิ้นส่วนสแตนเลสภายในประตูที่ปิดสนิทของกล่องทำความสะอาดจะถูกพ่นด้วยสารเคลือบซุปเปอร์ไฮโดรโฟบิก และกระจกประตูยังได้รับการบำบัดด้วยสารไฮโดรโฟบิกเช่นกัน เพื่อให้หยดน้ำที่กระเด็นบนประตูที่ปิดสนิทในระหว่างกระบวนการทำความสะอาดจะไม่เกาะติดกับแผงประตูและกระจก ซึ่งจะช่วยปรับปรุงปัญหาหยดน้ำตกค้างบนแผงประตู
(2) ปรากฏการณ์การลื่นของสลักเกลียว
ในขั้นต้น ถาดรองน็อตหลักใช้โครงสร้างแบบติดแผ่นยางเข้ากับชิ้นส่วนโลหะ เมื่อแรงบิดในการขันมากเกินไป ยางและส่วนล่างของน็อตจะลื่นไถลและทำหน้าที่ป้องกัน
ในระยะแรกของการทดสอบระบบ น้ำถูกใช้เป็นสารทำความสะอาด และผลการขันน็อตหลักก็ดี ต่อมาเมื่อเปลี่ยนสารทำความสะอาดเป็นของเหลวทำความสะอาดที่ใช้จริงในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ พบว่าน็อตหลักไม่สามารถขันได้และเกิดการลื่นไถล หลังจากการวิเคราะห์พบว่าวิธีการขันน็อตแบบเดิมนั้นใช้ไม่ได้ผล เนื่องจากสารหล่อลื่นของของเหลวทำความสะอาด
ด้วยการยกเลิกโครงสร้างการยึดแผ่นยางกับชิ้นส่วนโลหะบนถาดสลักเกลียวหลัก จึงมีการติดตั้งลูกสูบทรงกลม 4 ตัวโดยตรงบนถาดสลักเกลียวหลัก เมื่อสลักเกลียวหลักทำงาน ลูกสูบทรงกลม 2 ตัวจะเลื่อนเข้าไปในร่องที่ด้านล่างของสลักเกลียวหลัก เพื่อขับเคลื่อนสลักเกลียวหลัก หากแรงบิดในการขับเคลื่อนมากเกินไป ระบบป้องกันก็สามารถทำงานได้เช่นกัน ในขณะเดียวกัน มอเตอร์เซอร์โวขับเคลื่อนสลักเกลียวหลักก็มีระบบป้องกันแรงบิดด้วย เมื่อแรงบิดในการขับเคลื่อนสลักเกลียวหลักเกินค่าที่ตั้งไว้ มอเตอร์จะหยุดทำงานและส่งสัญญาณเตือน
(4) ผลการอบแห้งด้วยอากาศไม่ดี
หลังจากตรวจสอบข้อผิดพลาดแล้ว เราพบว่าน็อตไม่ได้แห้งสนิท และจำเป็นต้องปรับปรุงผลลัพธ์ให้ดีขึ้น
จากการศึกษาขั้นตอนการเป่าแห้งด้วยลมของอุปกรณ์ พบว่าในระยะแรกของการใช้งาน แปรงลูกกลิ้งสำหรับทำความสะอาดน็อตจะเคลื่อนที่เข้าใกล้และหมุนด้วยความเร็วสูงเฉพาะเมื่อทำความสะอาดน็อตเพื่อขจัดคราบสกปรกบนพื้นผิวเท่านั้น หลังจากเริ่มกระบวนการเป่าแห้งด้วยลมแล้ว แปรงลูกกลิ้งจะละจากน็อต และน็อตจะถูกเป่าแห้งด้วยลมแรงดันสูงเท่านั้น
ด้วยเหตุนี้ ผู้เขียนจึงปรับปรุงกระบวนการเป่าลมให้แห้ง หลังจากทำความสะอาดแล้ว เมื่อเริ่มเป่าลมแห้ง แปรงลูกกลิ้งจะเคลื่อนเข้าใกล้สลักเกลียว จากนั้นหมุนด้วยความเร็วสูงเพื่อขจัดของเหลวบนพื้นผิว หลังจากผ่านไป 1/3 ของรอบการเป่าลม แปรงลูกกลิ้งจะออกจากสลักเกลียวและหยุดหมุน จากนั้นจึงเป่าลมแห้งต่อไปด้วยความเร็วสูง
จากการทดลองใช้งานจริงพบว่า หลังจากปรับปรุงแล้ว ประสิทธิภาพในการตากแห้งด้วยอากาศดีขึ้นอย่างมาก
วันที่โพสต์: 17 พฤศจิกายน 2022
