Par comparaison, le schéma le plus optimal de la machine intégrée de nettoyage vertical des écrous principaux de réacteur est proposé. Les boulons principaux peuvent être contrôlés et lubrifiés en une seule opération. Principe de fonctionnement : un écarteur soulève verticalement le boulon pour effectuer les opérations de chargement et de déchargement. L'écrou est ensuite nettoyé par un système actif qui détecte et analyse le filetage, générant ainsi un diagramme de développement. Ce procédé réduit les déchets radioactifs et occupe un espace réduit. Cet équipement a été appliqué avec succès dans le domaine nucléaire et répond parfaitement aux besoins d'entretien des boulons principaux de la cuve du réacteur.
Quelques exemples de boulons principaux de cuve de réacteur existants etnoixLes machines de nettoyage sont les suivantes :
(1) La machine à laver de première génération de CNNC Wuhan Nuclear Power Operation Technology Co., Ltd. (ci-après dénommée CNPO) adopte un type horizontal.
(2) L'Institut de technologie optoélectronique de l'Académie chinoise des sciences adopte le nettoyage horizontal et l'équipement est intégré.
(3) L'Institut chinois de recherche et de conception sur l'énergie nucléaire adopte le nettoyage vertical.
1. Question de recherche
Après une période de fonctionnement, les taches d'huile et autres impuretés présentes sur la cuve du réacteur de la centrale nucléaire disparaissent.boulons principauxLes boulons et écrous de la cuve du réacteur ont été solidifiés dans un environnement à haute température et haute pression. S'ils ne sont pas nettoyés à temps, cela peut entraîner un grippage du filetage et affecter les inspections en service ultérieures, générant ainsi des anomalies de signalisation et des erreurs d'interprétation. Le nettoyage des boulons et écrous de la cuve du réacteur est essentiel pour garantir leur bon état de fonctionnement et de fiabilité à long terme. Il est donc indispensable de procéder à un nettoyage efficace de ces éléments.
Afin d'améliorer l'efficacité de la machine de nettoyage et de répondre aux besoins de la centrale électrique en termes d'encombrement au sol, de réduction des déchets liquides et de sécurité élevée, après une comparaison approfondie, il est conclu que la machine de nettoyage verticale dotée d'un système hautement intégré constitue la meilleure solution.
Compte tenu de cela, nous avons développé indépendamment la machine de nettoyage vertical des boulons et écrous principaux de la cuve du réacteur avec un degré d'automatisation plus élevé, qui peut effectuer en une seule opération de levage le chargement et le déchargement automatiques des écrous, le nettoyage et le séchage à l'air des boulons et écrous, ainsi que l'inspection visuelle de la machine à fileter et le graissage des boulons.
2. Les principaux problèmes
Dans cette étude, en s'appuyant sur les acquis technologiques et les connaissances communes en matière de machines de nettoyage horizontales et en garantissant l'efficacité du nettoyage, le processus de nettoyage est optimisé, et un boulon principal de cuve de réacteur etécrou verticalUne machine de nettoyage à haut degré d'automatisation est conçue et développée, incluant notamment les aspects suivants :
(1) La conception de la méthode de levage de l'ensemble de boulons.
(2) La conception de la méthode de réalisation du chargement et du déchargement automatiques des écrous.
(3) La conception de la méthode de réalisation du nettoyage vertical simultané des boulons et des écrous.
(4) La conception de la méthode de réalisation de l'inspection par vision de la machine à filetage.
(5) Conception de la mise en œuvre du système de contrôle.
3. Processus et méthode de recherche
La machine principale de nettoyage vertical des boulons et écrous possède les fonctions de chargement et de déchargement automatiques des écrous, de nettoyage des filetages, de séchage à l'air, d'inspection visuelle des filetages des boulons et de lubrification.
Le système de lavage est hautement intégré et sa configuration principale est la suivante : l’unité de nettoyage des boulons et écrous est située au centre de la machine. La pompe à engrenages pour l’extraction des liquides usés est placée dans la partie inférieure, tandis que le réservoir de stockage et le filtre du système de circulation du liquide de nettoyage sont installés dans le compartiment de gauche. On y trouve également une pompe magnétique, un réservoir de liquides usés, un ventilateur et un filtre pour le système d’alimentation et d’évacuation d’air pneumatique. Un système d’acquisition d’images est installé à l’extérieur du compartiment de nettoyage des boulons pour l’inspection visuelle de la machine. Une structure en porte-à-faux est installée sur le dessus de l’armoire, et l’écran d’affichage situé à son extrémité permet de contrôler l’équipement. À l’arrière du compartiment de lavage des boulons se trouvent les composants de commande. Une porte étanche est installée à l’avant du compartiment de nettoyage des boulons, et une vitre permet d’observer l’état du nettoyage. L’étanchéité de la porte est assurée par un système de pression en trois points (voir figure ci-dessous).
Les principaux avantages de cette machine de nettoyage sont :
(1) Toutes les fonctions peuvent être réalisées en un seul levage.
(2) L'écrou peut être chargé et déchargé automatiquement.
(3) Nettoyez simultanément les écrous et les boulons verticaux.
(4) Il a la fonction d'inspection par vision de la machine à filetage et génère un diagramme de développement du filetage.
Le processus de mise en œuvre de ces principaux avantages et fonctions sera présenté en détail ci-dessous.
3.1 Levage de l'ensemble de boulons
L'ensemble boulon et écrou est hissé du panier de stockage des boulons au plateau principal des boulons à l'intérieur de la machine de nettoyage des boulons et écrous grâce à un écarteur spécial en forme de C (voir figure 2).
3.2 Chargement et déchargement automatiques des noix
(1) Composition de l'équipement
Le système de chargement et de déchargement automatique des écrous est intégré à l'intérieur du boîtier de nettoyage. Il comprend principalement un mécanisme d'entraînement des boulons, un mécanisme de levage des écrous et un mécanisme de serrage des boulons.
Le mécanisme d'entraînement des boulons est principalement composé du plateau principal des boulons et du moteur à engrenages d'entraînement des boulons.
Le mécanisme de levage de l'écrou est principalement composé d'un clip de fixation principal de l'écrou, d'un curseur d'entraînement, d'un curseur suiveur, d'une vis trapézoïdale, d'un axe optique de guidage et d'un moteur d'entraînement de la vis.
Le mécanisme de serrage par goujon sert à fixer la vis de serrage principale dans le boîtier. Il s'agit d'une structure de serrage en deux demi-arcs de cercle, installée sur le cadre intérieur du boîtier de nettoyage.
(2) Réalité fonctionnelle
Le mécanisme actif de chargement et de déchargement des boulons, écrous et boulons permet de garantir l'intégrité du filetage. Parallèlement, les utilisateurs peuvent simultanément…
La procédure de retrait de l'écrou est la suivante :
Le boulon principal tourne dans le sens antihoraire, l'aiguille tourne, l'écrou tourne, l'aiguille tourne, puis tourne dans le sens circonférentiel, ne tourne que, et ne peut se déplacer que dans le sens de la rotation, tout en se déplaçant le long de l'axe, le guide de mouvement s'élève et la barre entraîne la rotation, faisant monter le curseur du moteur, deux curseurs passifs tournent pour éviter l'impact sur le premier filetage de l'écrou lors du déclenchement.
L'écrou se détache de la partie filetée, le boulon principal tourne, la rotation active et le mouvement, et, avec le bloc coulissant, pousse le contact, pousse, pousse le bloc coulissant. L'opération de démontage automatique de l'écrou principal est ainsi terminée.
J'ai installé le programme et vice versa.
Le nettoyage se divise principalement en deux étapes : le nettoyage du filetage intérieur de l’écrou principal et le nettoyage en trois phases du filetage extérieur du boulon principal. L’écrou principal étant situé directement au-dessus du boulon principal, et afin d’éviter que le liquide de nettoyage ne contamine les boulons nettoyés, une étape de rinçage est ajoutée après le nettoyage des boulons et des écrous.
(1)Nettoyage des noix
Le nettoyage des écrous est principalement assuré par la brosse de nettoyage et le mécanisme de levage. La brosse et le moteur d'entraînement sont installés sur le capot supérieur de la machine.
La brosse de nettoyage d'écrous se compose principalement d'une tête de brosse, d'un arbre principal et d'un cylindre de support. La tête de brosse est de conception centrifuge. À l'arrêt, son diamètre extérieur est inférieur au diamètre intérieur de l'écrou. Lors de la rotation de la tête de brosse, le logement de fixation de la brosse s'ouvre sous l'effet de la force centrifuge, rapprochant ainsi la brosse en nylon du filetage intérieur de l'écrou.
Avant le nettoyage de l'écrou, le mécanisme de levage permet de le soulever et de l'insérer dans la tête de brosse de nettoyage. Le moteur d'entraînement de la brosse est ensuite mis en marche pour faire tourner cette dernière. Pendant la rotation de la brosse, l'écrou principal effectue un mouvement de va-et-vient grâce au mécanisme de levage, ce qui permet de nettoyer l'intégralité du filetage.
(2)Nettoyage des boulons
L'unité de nettoyage des boulons se compose principalement d'un ensemble de brosses rotatives, d'un mécanisme d'oscillation de ces brosses, d'un dispositif de fixation du boulon principal et d'un dispositif d'entraînement de ce dernier. L'ensemble de brosses rotatives est relié à la tige de piston de son vérin d'oscillation par l'intermédiaire de la tige d'oscillation. Lorsque la tige de piston est poussée vers l'extérieur, l'ensemble de brosses rotatives se rapproche de la partie filetée du boulon principal ; lorsqu'elle est rétractée, il s'en éloigne. Le moteur d'entraînement des brosses rotatives actionne la rotation de ces dernières par l'intermédiaire d'une poulie.
Lors du nettoyage des boulons principaux, le moteur d'entraînement actionne la rotation de ces derniers sur le plateau. Le vérin oscillant rapproche alors l'ensemble brosse rotative du filetage à trois segments du boulon, démarre le moteur d'entraînement de la brosse rotative, et celle-ci se met à tourner contre la surface du boulon. Le nettoyage des boulons principaux peut ainsi commencer.
Au cours du processus de nettoyage, le système de circulation du liquide de nettoyage alimente le tuyau de pulvérisation en liquide, et plusieurs buses sont installées sur ce tuyau pour pulvériser uniformément le liquide de nettoyage sur la surface du boulon.
4. Problèmes et solutions
Dans le cadre du processus de recherche et de conception, afin de vérifier les performances de l'équipement, un grand nombre de tests ont été effectués avec le corps de simulation de boulon et d'écrou après la fabrication de l'équipement, et certains problèmes ont été constatés au cours du processus, et des solutions correspondantes ont été mises en œuvre.
(1) Fuite du boîtier de nettoyage
Étant donné que l'équipement est une structure verticale, l'étanchéité du boîtier doit être particulièrement rigoureuse. Lors du nettoyage, il a été constaté qu'une partie du liquide de nettoyage avait éclaboussé la face interne de la porte étanche et le cadre, puis s'était écoulée, provoquant une fuite. Veuillez procéder comme suit :
(2) Pendant tout le processus de nettoyage et de séchage à l'air, le ventilateur est toujours en état d'aspiration pour garantir que la pression de l'air dans la boîte de nettoyage est inférieure à la pression atmosphérique et est dans un état de pression négative, ce qui empêche efficacement le débordement des liquides et des gaz usés dans la boîte et garantit pleinement la sécurité des opérateurs.
(3) La surface des pièces en acier inoxydable à l'intérieur de la porte scellée du boîtier de nettoyage est pulvérisée avec un revêtement superhydrophobe, et le verre de la porte est également traité avec un traitement hydrophobe, de sorte que les gouttelettes d'eau éclaboussées sur la porte scellée pendant le processus de nettoyage n'adhèrent pas au panneau de porte et au verre, améliorant ainsi le problème de la chute des gouttelettes d'eau résiduelles sur le panneau de porte.
(2) Phénomène de glissement des boulons
Initialement, le plateau de boulons principal est constitué de plaques de caoutchouc collées sur les pièces métalliques. En cas de couple de serrage excessif, le caoutchouc et la base des boulons glissent, assurant ainsi leur protection.
Lors des premières phases de mise en service, l'eau était utilisée comme agent de nettoyage, et le vissage du boulon principal était satisfaisant. Par la suite, après le remplacement de cet agent par le fluide de nettoyage employé dans les centrales nucléaires, il est apparu que le boulon principal ne pouvait plus être vissé et patinait. L'analyse a révélé que la méthode de vissage initiale était inadaptée en raison de l'effet lubrifiant du fluide de nettoyage.
En supprimant la structure de collage de la plaque de caoutchouc sur les pièces métalliques du plateau de boulon principal, quatre pistons sphériques sont directement installés sur ce plateau. Lors du vissage du boulon principal, deux pistons sphériques s'insèrent dans la rainure située à la base du boulon, assurant ainsi son vissage. Une protection est également mise en place en cas de couple excessif. Par ailleurs, le servomoteur de vissage est lui aussi équipé d'une protection contre le couple. Lorsque le couple de vissage dépasse la valeur prédéfinie, le servomoteur s'arrête et une alarme se déclenche.
(4) Le séchage à l'air libre n'est pas efficace.
Après correction des problèmes, nous avons constaté que les boulons n'étaient pas complètement séchés à l'air libre et que le résultat devait être amélioré.
L'étude du processus de séchage à l'air de l'équipement a révélé qu'en phase initiale de mise en service, la brosse rotative du boulon se rapproche et tourne à grande vitesse uniquement lors du nettoyage du boulon pour éliminer les taches superficielles. Une fois le séchage à l'air amorcé, la brosse s'éloigne du boulon, qui est alors séché uniquement par le jet d'air comprimé à haute vitesse.
Pour cette raison, l'auteur améliore le processus de séchage à l'air. Après le nettoyage, lorsque le flux d'air de séchage se met en marche, la brosse rotative se rapproche du boulon puis tourne à grande vitesse pour éliminer le liquide en surface. Après un tiers du cycle de séchage, la brosse rotative quitte le boulon et s'arrête de tourner ; le séchage se poursuit ensuite grâce à un jet d'air comprimé à haute vitesse.
L'expérience a prouvé qu'après cette amélioration, l'effet de séchage à l'air est grandement amélioré.
Date de publication : 17 novembre 2022
