专利名称：蒸汽发生器上部管束的清洗设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于核电站的蒸汽发生器的上部管束清洗设备，该设备免除了采用化学清洗技术的必要。
蒸汽发生器将核电站一回路侧的热能转化为二回路侧的蒸汽，从而使一回路和二回路系统保持分离。常用的蒸汽发生器是一个立式的筒体，它包括从蒸汽发生器的底层或“加热管隔板”伸出的许多U型管。来自核反应堆的高温高压流体穿过蒸汽发生器中的管子，将释放能量给管子周围的给水管道，以转化为蒸汽，并在将蒸汽送入汽轮机时，最终产生动力。
蒸汽发生器的设计寿命应在四十年以上，但在实际上，可靠性数据已证实达不到这个使用寿命。其问题在于，在进水中悬浮的颗粒杂质在管壁上形成泥状沉积物，这大大影响了蒸汽发生器的效率，甚至可以导致管子剥蚀到使管子产生龟裂的程度。如果管内的放射性一次流体渗入二回路侧，其后果不堪设想。对这种龟裂的堵漏或其它的检修方式是非常耗时的，并且导致在停机期间必须花费大量费用从其它渠道购买动力。
清洗蒸汽发生器底部附近的管子的方法是众所周知的，它采用挠性喷枪或类似装置用压力水进行清洗；但是由于常用的蒸汽发生器可高达三十英尺，所以很难用水流清除上层管子处的沉积物。因此，尽管化学清洗有若干缺陷，也不得不采用化学清洗。首先，化学清洗的费用非常昂贵(每次约花费伍佰万至壹仟万美元)并且需要延长停机时间。另外，在清洗过程中，蒸汽发生器的内部会由所采用的溶剂造成在一定程度上的腐蚀。此外，还可能产生大量有害的，甚至可能是放射性的废渣，对这种废渣的处理也十分昂贵。为此，虽然许多核电站已考虑采用化学清洗，但几乎没有几个核电站真正实施过化学清洗。
另一方面，当考虑替代清洗方法时，还会面临着一些技术难题。常用的蒸汽发生器的热交换面积大约有50,000平方英尺。管束的直径约10英尺，高约30英尺；但是管束中间的进出通道仅有3.5英寸宽，而且每隔大约4英尺就被支承板隔断。虽然设有穿过支承板的流槽，但其尺寸很小，通常只有2.75英寸×15英寸。此外，蒸汽发生器的检修孔仅限于一个6英寸的手孔。最后，管间的间隙只有0.406英寸宽或更窄。
因此，尽管用水流喷除沉积物的清洗技术适于清洗位于蒸汽发生器底部大部分上的加热管隔板处的管子，但常用的蒸汽发生器的固有设计参数使之难以在上部管束处采用此技术来清洗。参见例如美国专利US4,700,662；4,980,120；4,887,555；4,676,201；和4,769,085。
因此，本发明的一个目的在于提供一种蒸汽发生器上部管束的清洗设备。
本发明的另一目的在于提供这样一种蒸汽发生器上部管束的清洗设备，即该设备在清洗期间从上向下清洗蒸汽发生器并由此向下冲刷沉积物。
本发明的再一目的在于提供这样一种蒸汽发生器上部管束的清洗设备，即该设备免除了采用化学清洗技术的必要并克服了化学清洗本身所固有的弊端，或者该设备可以与化学清洗一起采用。
本发明的目的还在于提供这样一种蒸汽发生器上部管束的清洗设备，即它适于采用压力水清洗蒸汽发生器的上部管束，即便是在蒸汽发生器极狭窄的管区内。
本发明的目的还在于提供一种蒸汽发生器上部管束的清洗设备，该设备成功地输送充足的水能以清除管垢，并且还能以一种有效的方式将上述能量分布在整个管束中。
本发明的目的还在于提供一种蒸汽发生器上部管束的清洗设备，该设备可进行远程清洗，由此克服了蒸汽发生器的进出通道狭窄所带来的限制并减少了人员受到辐射的危险。
本发明的目的还在于提供一种蒸汽发生器上部管束的清洗设备，它可以最小的耗水量最大限度地提高清洗效率。
本发明的目的还在于提供一种蒸汽发生器上部管束的清洗设备，该设备最大限度地减少了清洗过程中设备的移动次数，由此减少清洗时间并因此而减少了停机时间。
本发明的目的还在于提供一种蒸汽发生器上部管束的清洗设备，该设备可同时采用一主体清洗头，和一根适于管间检查和清洗的刚性喷枪。
本发明的目的还在于提供一种用于从上到下的清洗蒸汽发生器的方法，由此，在采用本发明的装置进行清洗的过程中，向下冲刷沉积物。
本发明是基于下述认识而做出的，即清洗蒸汽发生器的最有效的方式是自上而下的清洗，由此在清洗过程中向下冲刷沉积物；有一个出入通道通至蒸汽发生器的上部区域；如果将压力流体输送至管子周围的清洗头可沿上述出入通道从蒸汽发生器的底部伸出并穿过连续的流槽上升到冲洗位置，蒸汽发生器的这些上部区域就可以不采用化学清洗技术而得到清洗；另外，在蒸汽发生器一侧同一高度的所有管子可以从一个流槽处得到冲洗，由此最大限度地减少了设备移动的次数和清洗时间；可以采用一个机械的摆动臂来进行大部分清洗工作；摆动臂的喷咀首先对准管隙的一侧，然后对准另一侧，以便用最小的水量最佳的清洗效果清洗所有管子的表面；并且伸入两排管子之间的刚性喷枪可进行管间的有效清洗。
本发明的特征在于蒸汽发生器上部管束的清洗设备，并且本发明可适当地包括、包含、主要由和/或由蒸汽发生器上部管束的清洗设备所组成。有一个可穿过蒸汽发生器的一个手孔的清洗头装置的展开和支承装置，它包括将一清洗头定位在蒸汽发生器上部管束的流槽附近的装置。固定在该支承装置上的清洗头装置将清洗流体射向蒸汽发生器上部管束的管子周围，以便自上而下地清洗蒸汽发生器，由此在清洗过程中向下冲刷沉积物。
清洗头装置的展开和支承装置包括一根移动轨道，该轨道沿排放通道在蒸汽发生器的手孔和中心拉杆之间延伸。设有一个旋转架，该旋转架包括可转动地安装在移动轨道上的若干个可垂直伸长的液压缸。
一种清洗头装置包括用于将清洗流体从流槽射入管间的装置，例如，一可沿流槽方向伸长的臂，其中，所述臂包括多个可与管子之间的间隙对准的喷咀。使多个喷咀彼此相对的配置，以便同时清洗流槽两侧的管子并平衡由所述臂所承受的侧向力。还设有用于改变喷咀的俯仰角取向的装置和用于使臂转动的装置，以将清洗流体喷至相邻流槽附近的管子周围。
另一种清洗头装置包括用于将清洗流体从管子中间引入管间的装置。用于引导来自管其间的清洗流体的装置包括一根可伸入管间的喷枪；该喷枪上有若干喷咀，用于将流体从管子当中喷射到管子周围。喷枪可从围绕用于展开清洗头的支承装置的一个位置转到管间的一个位置，以便清洗。
本发明的清洗设备还包括在流槽附近用于可拆卸地支承清洗头的装置。该可拆卸的支承装置包括可与加热管隔板的支承板上的流槽侧壁接合的可旋转的指状物。
本发明的特点还在于核电站的蒸汽发生器上部管束的清洗设备用于从上向下地清洗发生器，由此在清洗过程中向下冲刷沉积物；该设备包括一清洗头展开和支承装置，其设有用于在蒸汽发生器的上部管束周围将清洗头定位在一流槽处的装置；一可与支承装置固定的主体清洗头，它设有用于将清洗流体从流槽引入管间的装置；以及一也可与支承装置固定的清洗头喷枪，该喷枪包括用于从管间将清洗流体引入管其间的装置。
主体清洗头包括一可沿流槽的方向伸长的臂，该臂有多个可与在流槽附近的管子之间的间隙对准的喷咀。该多个喷咀彼此相对地配置，以便同时清洗流槽两侧的管子并平衡由所述臂所承受的侧面力。本发明的设备还包括用以改变喷咀的俯仰角取向和旋转所述臂的装置，从而围绕流槽附近的管子喷射清洗流体。清洗头喷枪可延伸到管子当中并且设有若干喷咀，用以从管子当中围绕管子喷射清洗流体。喷枪可从围绕用于展开的支承装置的一个位置转到管间用以清洗的一个位置。该清洗设备还包括用于在蒸汽发生器的加热管隔板的支承附近支承清洗头的装置。
最后，本发明的特点还在于提供一种从上向下清洗蒸汽发生器的方法，其中通过蒸汽发生器的一个手孔插入一清洗头装置并将其伸到一在蒸汽发生器的上部管束附近的位置；围绕清洗头装置附近的管束喷射清洗流体；使清洗头依次下降并在紧接上一位置的下层流槽附近重新定位；然后再一次将清洗流体射向清洗头装置附近的管束，由此在清洗过程中向下冲刷沉积物。
本方法包括从位于一流槽附近的清洗头喷洗管子的步骤；其中将清洗头定位，先清洗该流槽附近的管子；然后将清洗头移至在一相邻流槽附近的位置，以便清洗那个流槽附近的管子；然后再将清洗头移至另一相邻流槽附近的适当位置，以便清洗那个相邻流槽附近的管子；由此实现整个区域的清洗而无须穿过流槽将清洗头装置缩回。
该方法还包括首先在管隙的一侧喷水，然后在管隙的另一侧喷水，以便有效的清洗和节约用水。最后，本方法还包括向蒸汽发生器加水，并且随着清洗过程的进展，使水位下降，由于从清洗头的喷咀中喷出的水撞击蒸汽发生器内的水面，从而提供了搅动作用，使清洗效果更加完善。
根据附图和下列的对较佳实施例的说明，本领域的技术人员便可了解本发明的其它目的，特征和优点；附图包括
图1是核电站的一种常用蒸汽发生器的局部剖切的示意图；图2是在图1所示蒸汽发生器内用于将各种清洗头伸到并支承在不同高度的展开装置的示意图；图3是本发明的主体清洗头装置的示意图，用于从蒸汽发生器的管支承板的流槽喷水；图4是图3所示主体清洗头装置在流槽内就位向两排管间喷水的示意图；图5A-5C是采用图3-4所示主体清洗头装置清洗常用蒸汽发生器同一层不同部位的清洗方法的顶视平面图；图6是表示进行喷射俯仰角度控制并摆动喷咀臂的机构的主体清洗头装置各部件的示意图；图7A-7D是本发明的清洗头装置的刚性喷枪的示意图，将该喷枪插入管间，由此将压力水从所在管子中间射入蒸汽发生器的管间；图8A-8C是位于蒸汽发生器某一层上的图7A-7C所示刚性喷枪的示意图9是表示采用根据本发明的主体清洗头装置和刚性喷枪的典型管支承板涉及区域的示意图；图10A-10D是表示采用图6-7所示刚性喷枪对管束进行检查、清洗和除垢的各个位置的示意图；图11是本发明的支承装置的三维示意图，它用于在清洗头采用高压流体时保持该特定的清洗头处于适当位置；图12A-12C是表示支承装置的示意前视图，该装置穿过一典型的蒸汽发生器的支承板并最终与其接合；图13是用于向本发明的清洗头供水和提供视频电路耦合的本发明的操作系统的示意图；图14是清洗期间在蒸汽发生器内用于拉伸和操纵本发明的清洗头的本发明控制子系统的示意图。
图1示意地示出了蒸汽发生器10，该蒸汽发生器包括由管支承板14，16，18，20，22，24和26分成几段的换热管12。如第一层管支承板14所示，每块管支承板包括若干流槽28和30。
由西屋公司设计的W44和W51型蒸汽发生器占据了蒸汽发生器的最大市场份额，并且W51型的尺寸与W44型类似。W44型蒸汽发生器所采用的管支承板的直径为116″，加热管隔板上方的管支承板均匀相间51″。设有两个直径为6″的手孔，例如在加热管隔板32的标高上，在31/2″的排放通道38各端的手孔36。每块加热管隔板的支承板有三个流槽，尺寸为2-2 3/4″×15″，距中心拉杆40每侧的间距为4″。使流槽彼此相互对准，以便从排放通道38至顶层管支承板26上方的U型弯管41有一条“视线”清楚的垂直通道。
如上文在本发明的背景技术中所述的，在蒸汽发生器的底部，通过喷水来清洗在加热管隔板32和第一层加热管隔板的支承板14之间的区域的装置是已知的，但是蒸汽发生器的上部管束内非常狭窄的区间使得对上部支承板16-26附近的管束的清洗十分困难。参见例如美国专利US 5,265,129。
在本发明中，已经认识到要形成一条进出通道34，它从手孔36沿排放通道38至中心拉杆40，然后，该通道向上穿过各块支承板上相互对准的流槽28、30等，直至蒸汽发生器的顶部42。并且，还已认识到如果一个清洗头或若干个清洗头可伸到蒸汽发生器的顶部42，就可以从上向下地清洗该蒸汽发生器，从而在清洗期间向下冲洗沉积物。技术上所面临的难题是设计出适于在蒸汽发生器内部的狭窄区间内使用的清洗头，设计出还可输送有足以彻底清洗管子的压力的水的清洗头，以及设计出在蒸汽发生器内不会发生阻塞的清洗头。
在此，“上部管束”是指那些在蒸汽发生器内位于第一层管支承板14上方的管子。本发明的蒸汽发生器上部管束的清洗设备包括四个主要装置或部件(a)图2所示的清洗头展开和支承装置；(b)可固定在支承/展开装置上的主体清洗头，如图3-7所示，它从流槽处将清洗流体喷入管间，并且包括改变喷射的俯仰角和清洗位于同一层上的相邻流槽附近的管子的装置；(c)如图7-10所示，一可固定在支承/展开装置上的刚性喷枪，该喷枪可伸入管间并从管其间喷射清洗流体，以及(d)一支承机构，该机构在喷洗期间将任一种结构的清洗头可拆卸地固定并支承在适当的位置，而且还能方便地防止可能严重影响清洗过程并导致停机的设备阻塞。下面将依次讨论每一个装置。
展开/支承装置图2所示的展开装置50包括平移轨道52，轨道支座54，旋转架56，平移架58和包括液压缸62、64、66的垂直定位装置60。展开装置50是用于在蒸汽发生器内将喷洗头垂直升至要到达的管支承板的高度的机构。垂直定位装置60安装在旋转架56的顶部，而旋转架本身又安装在平移架58上。采用位于蒸汽发生器外部的驱动装置，可使平移架将穿过手孔伸展的轨道52上的排放通道降下。
本设计是根据从纽约市威廉姆逊区旁得路6546号R.Brook协会获得的现有的所谓“二次检查装置(SID)”设计修改而成的(详见美国专利US5,265,129)，并且该设计是一个九级气缸，目前正用于沿蒸汽发生器的排放通道向上运送摄相机。因此，其尺寸要适于穿过蒸汽发生器的手孔和流槽。不过，在其常规结构中，二次检查装置有几个主要的缺点。首先，缺少控制。现行的控制程序是增加气缸的压力以伸出，而降低压力，从而使其缩回或暂停伸出。由于级间密封使得有可能有明显的泄漏，通常难以达到一个稳定的位置。另外，由于级间摩擦在确定一平衡位置时起着重要的作用，改变级间摩擦的任何情况，例如振动，将导致设备试图达到一个新的平衡位置。
另一主要缺点是有效负载的能力不足。由于级间密封泄漏和穿过压力调节器和供气软管的通道很小，气缸的实际压力决不可能与供气压力接近，并且使有效载荷限于约5磅。因此，必须将该有效载荷能力提高5-10倍，以便支承本发明的清洗头。进行的一项改进是加入缸内的钢丝绳和一钢丝绳卷筒，以控制放松和张紧。将缸内的压力维持在一个恒定值，该压力值高到足以使气缸伸长但却由钢丝绳阻止。放松张紧的钢丝绳允许伸出，而拉紧钢丝绳则使其回缩。在回缩步骤中要提供气缸卸压。钢丝绳卷筒配有一编码器，以便提供垂直位置的信息。为了增加有效负载，一是增加缸内压力，二是减小气缸重量，或者二者兼之。改善级间密封，可大大减小泄漏，并且用水而不是空气来进行加压。用水作为加压介质时，内部压力可达到每平方英寸数百磅而不会产生在采用可压缩介质时可能出现的爆炸性。另外，用铝而不是用钢制造缸体可使缸体本身的重量减少约2/3。控制系统将参照图14进一步讨论。
主体清洗头装置如图3所示的主体清洗头装置70安装在图2所示展开/支承装置50的顶部液压缸66上，并包括从枢轴支承74伸出的臂72。图3所示本发明的主体清洗头装置将清洗流体从流槽射到管子中间。如图4所示，主体清洗头装置70沿流槽，如流槽71，延伸，并将流体从流槽71喷到管78、80之间。如图3所示，臂72也可沿箭头82所示的方向旋转，以改变相对的喷咀84、86、88和90的俯仰角取向，以便清洗两个管支承板之间的管段和支承板的表面。如图所示的喷咀84，88与喷嘴86，90相对地配置，以便清洗流槽71两侧的管子并平衡因喷咀喷出的高压水而由臂72所承受的侧向力。喷咀86和90要适当地分开，以与图4中所示的管78，80的管间间隙对准。
臂72还可以转到用虚线表示的标号92的位置，以便清洗靠近一相邻流槽的管子而不必缩回清洗头并将清洗头穿过相邻流槽伸出。
更具体地说，如图5A-5C所示，在图5A中，臂100首先在流槽104(通常是蒸汽发生器每侧有三个流槽时的中间流槽)的范围内定向，以便向流槽104附近的区段110内喷水；然后如图5B所示将该臂在流槽104内移动，以便向区段108喷水，最后，如图5C所示，使臂转动，以清洗流槽106附近的区段112。
这样，当清洗头的展开和支承装置穿过一系列垂直对准的流槽延伸时便将蒸汽发生器的整个一侧清洗干净。因此，主体清洗头装置可升至图1中所示的顶部支承板26上的顶部流槽25，并按图5A-5C所示完成清洗工作(在需要时可改变俯仰角)，并且在蒸汽发生器的各层重复上述过程，从上至下地进行清洗直至第一层管支承板14，由此在清洗过程中向下冲刷沉积物。蒸汽发生器的另一侧也按同样方式进行清洗。
本发明的另一方面涉及在主体清洗时采用特定的喷嘴对准方式，以便以最少量的水达到最佳的清洗效果。具体而言，使喷咀84，88等首先在管隙79的一侧对准，然后在管隙79的另一侧对准，以便先清洗一侧的管子，然后再清洗另一侧的管子。在试验中，该步骤对清洗效率有重大影响，而且有助于增加从管子表面清除的泥状沉积物的量。另一些实验参数包括泥渣的类型，喷咀压力，喷咀流量，倾斜速度，主体清洗头的位置，喷咀的结构和喷咀对准方式。样机设计图证明，从排放通道引水的主体清洗头可以除去管子表面的沉积物并清洗支承板和四叶式部分。本发明的这种清洗方法的再一方面还涉及当采用清洗头从顶部至底部进行清洗时，在蒸汽发生器内缓慢地降下水位。这样，由于喷咀喷出的射流撞击蒸汽发生器内的水的表面，从而提供了额外的搅动，并增强了清洗效果。
图6示意地示出了主体清洗头装置120的样机构造。喷咀臂121包括管体部分122。其上设有相对的喷咀123，125，127，129，这些喷咀的俯仰角由偏转齿轮124进行控制，该齿轮通过齿轮装置131由倾动电动机128驱动。臂121的摆动借助于摆动齿轮138来完成，该齿轮由摆动电动机130通过蜗轮装置133驱动。水是由临时管道及电缆源132经水的总管134供给喷咀123，125，127和129的。摄相机126适于为操作人员提供定位和检查方面的信息。摄相机126、电动机130和128的电力由临时管道及电缆源132提供。
刚性喷枪如图7A所示，刚性喷枪200是可安装在图2所示展开装置50上的另一类喷洗头，并且用于将清洗流体从管其间喷入两排管间。图7A中的喷杆部分205如图7B和7C所示那样旋转到图8A所示的在两排管子207之间延伸的位置。这样，图7A的喷杆205的位置在穿过图8B所示的流槽210伸出期间与支承装置的上部液压缸一致，然后在此处，由喷杆驱动电动机212使喷杆沿箭头214所示方向旋转，并使之伸入特定的一排管子之间。此后，喷咀216(图8B和8C所示)、218、220和222将来自高压水源224的清洗流体喷向管子。
如图9所示，用喷洒来自流槽处的水的主体清洗头装置清洗不到的管区则采用可插入两排管子之间的喷杆205清洗。在图7A中，刚性喷枪200的最上端是一个类似子弹头的构件201，它可按箭头180的方向手动地略微倾斜，以穿过流槽迂回地向上延伸，而不受流槽有微量对中误差或图2所示展开/支承装置的伸缩缸组件的挠度的影响。子弹头201利用抵靠一偏置弹簧作用的一钢缆系链进行偏转。通过用旋转架使清洗头绕其垂直轴线旋转，可使子弹头按任意方向定向。由于刚性喷枪清洗头将要运行到必须从其中获得大量传感数据的区域内，所以清洗头必须配备若干个视镜182、184，以保持操作人员及时掌握喷头所在位置及检查和清洗工作的状况。
当清洗头运行到所考虑的加热管隔板的支承板时，为了使操作人员能将子弹头201对准下一个流槽，在清洗头内安装一CCD摄像机并朝向上方，如图所示的摄像机184。如果合适的话，可以在清洗头内沿水平方向相对地安装两台摄像机，以便能向下观察无管的通道和与其相邻的管子。为了提供观察管间通道的能力，可如图7D所示在喷枪尖209上安装视频探头。CCD芯片的定位应能对缝隙区进行检验并观察喷水操作的情况。这些视频探头的电缆通过位于排放管道的平移架上的旋转架并穿出手孔。为了简化用户接口，可以将信号放大输送至一个可显示所选择的视频图像的遥控站。如图7C所示，如果在加热管隔板的支承板上不允许使管间通道的有效区域稍有减少，由如图所示的偏置在清洗头上形成的凹槽211可用于安装图7B所示的一个任选的成套模件213，以便适于下述用途。例如，可以将一样品存放室装在此处，从而使管垢能可靠地运出蒸汽发生器，以供分析。
总之，本发明的管间喷枪可进行直观的检查，清洗缝隙，去除管垢，冲洗加热管隔板的支承板，腐蚀取样，异物的搜寻和收取。喷杆205必须尽可能的长，但不能超过加热管隔板支承板间的垂直间距，否则它不能从垂直方向旋转。由于W44型和W51型这两种蒸汽发生器的加热管隔板支承板的半径均大于加热管隔板支承板的垂直间距，所以有一个图9所示的区域范围，在这里，刚性喷枪不可能达到与无管通道相距最远的点。但是，刚性喷枪所及范围内的总百分比，对于W44型来说，估计超过85％，对W51型而言估计超过80％。
如图7A-7C所示的刚性喷枪200是一根管径为21/2″的细长的壳体，其内装有一旋转驱动装置(图中未示出)以控制1/4″的刚性臂205的位置。由于没有可靠的装置使碎屑从管支承板的周边移走，在喷枪顶端的水流的取向应使得碎屑返回无管通道中的流槽。
图10A-10D示出了在展开和各种清洗操作过程中喷枪相对于清洗头的取向。图10A表示喷杆205与清洗头215对齐，以便将清洗头拉到和抬高到所考虑的加热管隔板的支承板；图10B表示喷杆205向下摆过，以向流槽217冲洗碎屑；图10C表示喷杆205前后摆动，从而对管子进行除垢；而图10D表示喷杆205处于对支承板219的下侧进行检验的位置。
支承机构虽然垂直的展开和支承装置将横向支承在加热管隔板的底部上，但是也需要在紧靠已展开的喷头的顶部设有横向支承。在清洗蒸汽发生器的上部管段时，垂直的展开和支承装置将升长到25英尺。在将喷枪插入管束和从管束中缩回以及用射流冲洗的过程中，将承受侧向载荷。本发明的上部横向支承装置如图11所示，并设有与例如管支承板250的管支承板接合或脱开的机构，而且不要求有附加的致动器。
如图12A所示，当接近所考虑的管支承板250时，略微向上升起有效载荷252(上述喷洗头之一)，以便使指状物254和256如图12B所示那样打开。磁铁258和260有助于转换到图12B所示的位置。当指状物254和256处于打开位置时，垂直的展开装置进一步上升，使指状物旋转到图12C所示的锁紧位置。然后，在横向支承装置锁定并且下部的多级缸固定时，利用图2所示展开装置的最上面的液压缸的垂直移动进行清洗操作。按反向进行上述程序可实现脱开。在使下部的液压缸缩回时，将横向支承装置的轴销262向下拉；并且随下部液压缸的缩回，在压靠着流槽的垫板上产生的摩擦力会使指状物组件旋转到图12B所示的位置。然后，使独立的顶部液压缸缩回，从而使指状物折叠至图12A所示的堆置位置并允许穿过流槽到一个新的展开位置。
收回关系到将任一种装置伸入蒸汽发生器的内部区。按照本发明的紧急收回是靠张紧与第二级液压缸固定的液压缸伸出控制钢绳进行的。如果指状物处于如图12A所示的堆置位置，当开始紧急收回时，则不会出现干扰。如果指状物处于12B所示的待清洗位置，指状物沿路径向下与各个管支承板的接触则只不过使其向内旋转到足以穿过流槽的状态。如果横向支承装置如图12C所示的处于接合状态，当开始紧急收回时，将对缆绳作用以足够的张紧力，以克服横向支承装置与管支承板接触时产生的摩擦力。如果有效载荷完全向下并作用在指状物上，在缩回期间与下一个相邻支承板的接触则使指状物向内旋转并将有效载荷传送到图12A所示的堆叠构形上。
其它辅助装置图13所示为操作辅助系统300，它向各喷洗头的喷咀提供高压水，向垂直展开装置的缸提供低压水，根据需要提供水和动力以及从清洗装置反馈的视频信息。此操作辅助系统300还可在蒸汽发生器中提供负压，以在喷洗过程中保持喷枪处于稳定的高度，并且它还将过滤足够的供清洗头的喷水喷咀用的循环水。主要的操作系统装置设在位于受污染的车间外部的拖车302中，并与目前用于加热管隔板的泥浆状沉积物喷洗的装置非常类似。高压水经高压泵304供给各清洗头的喷咀，低压水经低压泵306供给展开/支承装置的液压缸，而空气、电力和视频信号则分别经管线308、310和312传输。真空泵314在喷洗期间保持喷洗装置处于一个稳定的高度，而过滤机316和318过滤来自真空泵314的水，所过滤的水量足以经高压泵304循环给喷水喷咀。
图14所示的控制子系统340所提供的控制装置用于控制操作系统的所有功能以及垂直的展开/支承装置和在管间出入的刚性喷枪装置的功能。所有主要装置的活动均根据从编码器反馈的位置信息进行闭环控制。如图所示的计算机接口342提供了控制以及位置和功能信息。相对运动，例如按箭头344所示在管隙间进行的喷扫，清洗头按箭头346所示的旋转，按箭头348所示升降展开/支承装置的液压缸和按箭头350所示横移展开装置以根据图5A-5C所示的方法进行清洗，均是按程序自动进行的。控制台还包括一用于视频系统的监视器。管间出入装置必须能进入0.406″的间隙并采用一种Welch Allyn视频探头，按照直径为0.25″的规格定作。
虽然在某些图中只示出了本发明的一些具体特征，但这仅仅是在某些特征与按照本发明的其它特征中的任一特征或所有特征相结合时，为了方便起见才如此表示的。
对于本领域中的技术人员来说，在不超越下述权利要求的范围的前提下，还可以设想出其它的实施例。
权利要求书按照条约第19条的修改申请人提交权利要求的修改替换页1-34项(共5页)及说明书摘要的修改替换页。说明书的摘要的内容并没有被改动，只是由于申请人所做的其它一些修改而更改了页码。
在修改后的权利要求1中并入了原始递交的权利要求2的内容，在修改后的权利要求14中加入了原始递交的权利要求15和16的内容，而在新的权利要求22中加入了原权利要求23的内容。因此，由于删除了原权利要求2，15，16和23，现在的权利要求2，15，16和23分别是原权利要求3，16，17和24，并且已经相应地修改了原来从属于这些现在已删除了的权利要求的各权利要求。
增加了新的权利要求24-26，以进一步地限定本发明。新的权利要求27是原始递交的权利要求1与权利要求5和6的合并。新的权利要求28与递交时的原权利要求27相类似。新的权利要求29是原始递交的权利要求1中的结构与原权利要求12中的结构的合并。新的权利要求30与原权利要求13相似。新的权利要求31是原始递交的权利要求14与原权利要求21的限定部分的结合。新的权利要求32是在原权利要求22的内容中加入了由原权利要求26限定的方法。新的权利要求33是在原始递交的权利要求22中加入了由原权利要求27限定的方法。新的权利要求34是在由原始递交的权利要求1限定的结构中加入了用于在清洗过程中围绕蒸汽发生器的上部管束将清洗头装置对齐的装置。与权利要求31不同，权利要求34不需要围绕上部管支撑板支撑清洗头装置，这是因为申请人已发现，在蒸汽发生器的上部管束中，清洗头也可以相对于管子自身对齐或受到支撑，而不仅是由管支撑板支撑或对齐。
因此，申请人递交了这些在作为同族专利的美国申请案中已做出的修改，它们没有超出在1995年1月6日递交的国际申请中所公开的范围。
权利要求书按照条约第19条的修改1.一种蒸汽发生器的上部管束的清洗设备，包括一清洗头装置的展开和支承装置，它可进入蒸汽发生器的内部，并设有围绕蒸汽发生器的上部管束提升和定位清洗头装置的装置，上述的清洗头装置的展开和支承装置包括一个平移轨道，该平移轨道沿排放通道在上述蒸汽发生器的一个手孔与一个中心拉杆之间延伸；以及与上述支承装置相固定的清洗头装置，上述清洗头装置包括用于围绕蒸汽发生器上部管束的管子喷射清洗流体的装置，用以从上向下地清洗该蒸汽发生器，由此在清洗过程中向下冲刷沉积物。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于上述的展开和支承装置还包括一个旋转架，该旋转架设有数个可绕枢轴转动地安装在上述平移轨道上的可垂直伸缩的液压缸。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于上述的清洗头装置包括用于将清洗流体从一流槽处喷向管子之间的装置。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于用于将清洗流体从一流槽喷向管子中间的所述装置包括一个可沿流槽方向伸长的臂，上述臂有多个可与管间间隙对准的喷咀。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于上述的多个喷咀彼此相对地配置，以便同时清洗流槽两侧的管子并平衡由所述臂所承受的任何侧向力。
6.如权利要求4所述的设备，其特征在于还包括用于改变上述喷咀的俯仰角取向的装置。
7.如权利要求4所述的设备，其特征在于还包括用于旋转上述臂，以便围绕紧靠一相邻流槽的管子喷射清洗流体的装置。
8.如权利要求3所述的设备，其特征在于上述的清洗头装置包括用于从管子中间向管间喷射清洗流体的装置。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于上述的用于从管子中间喷射清洗流体的装置包括一根可伸入管间的喷枪，上述喷枪有若干个喷咀，以便围绕管子从管子其间喷射清洗流体。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于上述喷枪可从围绕上述支承装置的位置转至一个位于管间的位置。
11.如权利要求1所述的设备，其特征在于还包括用于围绕一个流槽可拆卸地支承上述清洗头装置的装置。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于上述的可拆卸支承装置包括可转动的指状物，它们可与加热管隔板的支承板上的流槽侧壁接合。
13.一种核电站的蒸汽发生器上部管束的清洗设备，用于从上向下地清洗该蒸汽发生器，由此在清洗期间向下冲刷沉积物，该设备包括一个清洗头展开和支承装置，该装置包括用于将清洗头定位在位于蒸汽发生器上部管束附近的一个流槽处的装置；一个可与上述支承装置相固定的主体清洗头，该清洗头有一个可沿流槽方向伸长的臂，以便将清洗流体从流槽喷向管间，上述臂有多个可与紧靠流槽的管间间隙对准的喷咀，上述喷咀彼此相对地配置，以便同时清洗流槽两侧的管子并平衡由所述臂所承受的任何侧向力；以及一可与上述支承装置固定的清洗头喷枪，它设有用于从管子中间向管间喷射清洗流体的装置。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于还包括用于改变上述喷咀的俯仰角取向的装置。
15.如权利要求13所述的设备，其特征在于还包括用于旋转上述臂，以便围绕紧靠一相邻流槽的管子喷射清洗流体的装置。
16.如权利要求13所述的设备，其特征在于上述喷枪可伸至位于管间的一个位置，上述喷枪有多个喷咀，以便围绕管子从管子中间喷射清洗流体。
17.如权利要求16所述的设备，其特征在于上述喷枪可从一围绕用于展开喷枪的支承装置的位置旋转至一个位于管间以便清洗的位置。
18.如权利要求13所述的设备，其特征在于还包括用于在蒸汽发生器的加热管隔板附近支承上述清洗头的装置。
19.一种从上向下清洗一蒸汽发生器的方法，该方法包括穿过蒸汽发生器的一个手孔将一清洗头装置插入并将该清洗头向上升至位于蒸汽发生器上部管束的一个流槽附近的位置；围绕与上述清洗头装置紧邻的上部管束喷射清洗流体的步骤包括从位于一个流槽附近的清洗头喷洗管子；依次地下降清洗头并将其在相邻的下一层流槽附近重新定位；以及再一次围绕贴近上述清洗头装置的管束喷射清洗流体，从而在清洗期间向下冲刷沉积物。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于围绕管束喷射清洗流体的步骤包括将清洗头定位，以便清洗上述流槽附近的管子；将上述清洗头移动到一个紧靠一相邻流槽的位置，以便清洗那个流槽附近的管子；以及将上述清洗头移动到贴近另一相邻流槽的位置，以便清洗那个相邻流槽附近的管子，由此实现整个区域的全面清洗而不必缩回清洗头装置。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于围绕管束喷射清洗流体的步骤包括首先在管隙的一侧上喷水，然后在管隙的另一侧上喷水。
22.如权利要求19所述的方法，其特征在于围绕管束喷射清洗流体的步骤包括将一清洗头插入两排管子之间。
23.如权利要求19所述的方法，其特征在于还包括向蒸汽发生器内加水，并且在降下清洗头时使其中的水位下降，这样由于喷入的清洗流体与水面冲击，将提供额外的搅动和清洗作用。
24.如权利要求1所述的设备，其特征在于上述清洗头装置还包括一个可与上述支承装置相固定的清洗头喷枪，它包括用于从管子中间向管间喷射清洗流体的装置。
25.一种蒸汽发生器上部管束的清洗设备，包括一个清洗头展开和支承装置，它可进入蒸汽发生器的内部并设有围绕蒸汽发生器的上部管束提升和定位清洗头的装置；以及一个可与上述支承装置固定的清洗头喷枪，它包括用于从管间向管间喷射清洗流体的装置。
26.如权利要求25所述的装置，其特征在于还包括一个可与上述支承装置相固定的主体清洗头，该清洗头包括一个可沿流槽方向伸长的臂，上述臂有多个喷咀，它们可与紧邻流槽的管子之间的间隙对准，以便将清洗流体从流槽喷入管间。
27.一种蒸汽发生器上部管束的清洗设备，包括一个清洗头装置的展开和支承装置，它可进入蒸汽发生器内并设有围绕蒸汽发生器的上部管束提升和定位清洗头装置的装置；以及安装在上述支承装置上的清洗头装置；上述清洗头装置包括用于围绕蒸汽发生器上部管束的管子喷射清洗流体的装置，上述的用于喷射清洗流体的装置包括一个可沿流槽方向伸长的臂，上述臂有多个喷咀，它们可与管子之间的间隙对准，上述喷咀彼此相对地配置，以便同时清洗流槽两侧的管子并平衡由所述臂承受的任何侧向力。
28.如权利要求27所述的设备，其特征在于还包括用于改变上述喷咀的俯仰角取向的装置。
29.一种蒸汽发生器上部管束的清洗设备，包括一个清洗头装置的展开和支承装置，它可进入蒸汽发生器的内部并设有围绕蒸汽发生器的上部管束提升和定位一清洗头装置的装置；与上述支承装置固定的清洗头装置；上述清洗头装置包括用于围绕蒸汽发生器上部管束的管子喷射清洗流体的装置；以及用于围绕蒸汽发生器上部管束的管子可拆卸地支承上述清洗头装置的装置。
30.如权利要求29所述的设备，其特征在于上述的可拆卸支承装置包括可转动的指状物，它们可与上述管支承板上的一个流槽或相邻管子的侧壁接合。
3L一种核电站的蒸汽发生器上部管束的清洗设备，用于从上向下地清洗蒸汽发生器，由此在清洗过程中向下冲刷沉积物，该设备包括一个清洗头展开和支承装置，它设有用于将清洗头定位在蒸汽发生器的上部管束附近的一个流槽中的装置；一个可与上述支承装置固定的主体清洗头，包括用于将清洗流体从流槽喷向管子之间的装置；一个可与上述支承装置固定的清洗头喷枪，包括用于从管子中间向管间喷射清洗流体的装置；用于在蒸汽发生器的管支承板周围支承上述清洗头的装置。
32.一种从上向下清洗蒸汽发生器的方法，该方法包括穿过蒸汽发生器的一个手孔插入一清洗头装置并将该清洗头向上升至在蒸汽发生器上部管束的一个流槽附近的位置；将一清洗头插入两排管子之间并围绕靠近该清洗头装置的上部管束喷射清洗流体；依次地降下清洗头并将其在下一个下层流槽附近重新定位；以及再一次围绕贴近清洗头装置的管束喷射清洗流体，由此在清洗过程中向下冲刷沉积物。
33.一种从上向下清洗蒸汽发生器的方法，该方法包括穿过蒸汽发生器的一个手孔插入一清洗头装置，并将该清洗头装置向上升至在蒸汽发生器上部管束的一个流槽附近的一个位置；围绕紧邻清洗头装置的上部管束喷射清洗流体；依次地降下清洗头并在下一个下层流槽附近将其重新定位；再次围绕紧邻清洗头装置的管束喷射清洗流体，由此在清洗过程中向下冲刷沉积物；以及向蒸汽发生器中注水，并在下降清洗头时，使其内的水位降低，这样由于射出的清洗流体冲击水的表面，将提供额外的搅动和清洗作用。
34.一种蒸汽发生器的上部管束的清洗设备，包括一个清洗头装置的展开和支承装置，它可进入蒸汽发生器的内部并设有围绕蒸汽发生器的上部管束提升和定位一清洗头装置的装置；与上述支承装置相固定的清洗头装置，上述清洗头装置包括用于围绕蒸汽发生器上部管束的管子喷射清洗流体的装置；以及用于在清洗期间将上述清洗头装置围绕蒸汽发生器的上部管束对齐的装置。
权利要求
1.一种蒸汽发生器上部管束的清洗设备，包括一个清洗头装置的展开和支承装置，它可进入蒸汽发生器的内部并设有围绕蒸汽发生器的上部管束提升和定位清洗头装置的装置；以及与上述支承装置相固定的清洗头装置；上述清洗头装置包括用于将清洗流体引至蒸汽发生器上部管束的管子周围的装置，以便从上向下地清洗蒸汽发生器，由此在清洗过程中向下冲刷沉积物。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于上述的清洗头装置的展开和支承装置包括一个平移轨道，该平移轨道沿排放通道在蒸汽发生器的一个手孔和一中心拉杆之间延伸。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于上述的展开和支承装置还包括一个旋转架，该旋转架包括一可绕枢轴转动地安装在上述平移轨道上的若干个沿垂直方向可伸缩的液压缸。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于上述清洗头装置包括用于将清洗流体从流槽喷向管间的装置。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于上述的用于将清洗流体从一流槽向管间喷射的装置包括一个可沿流槽方向伸长的臂，上述臂具有多个可与管间的间隙对准的喷咀。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于上述的多个喷咀彼此相对的配置，以便同时清洗流槽两侧的管子并平衡由所述臂所承受的任何侧向力。
7.如权利要求5所述的设备，其特征在于还包括用于改变上述喷咀的俯仰角取向的装置。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于还包括用于旋转上述臂，以便围绕在一相邻流槽附近的管子喷射清洗流体的装置。
9.如权利要求4所述的设备，其特征在于上述的清洗头装置包括用于将清洗流体从管子其间喷向管间的装置。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于上述的用于从管子其间喷射清洗流体的装置包括一个可在管间伸出的喷枪，上述喷枪有若干个喷咀，以便将清洗流体从管子其间喷射到管子周围。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于上述喷枪可从一围绕上述支承装置的位置转至位于管间的一个位置。
12.如权利要求1所述的设备，其特征在于还包括用于围绕一流槽可拆卸地支承上述清洗头装置的装置。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于上述的用于可拆卸地支承的装置包括可与加热管隔板的支承板上的流槽侧壁接合的指状物。
14.一种核电站的蒸汽发生器上部管束的清洗设备，用于从上向下地清洗该蒸汽发生器，由此在清洗过程中向下冲刷沉积物，该设备包括一个清洗头展开和支承装置，该装置包括用于在蒸汽发生器上部管束附近的一个流槽处使清洗头定位的装置；一个可固定在上述支承装置上的主体清洗头，该清洗头包括用于将清洗流体从上述流槽引向管间的装置；以及一个可固定在上述支承装置上的清洗头喷枪，该喷枪包括用于将清洗流体从管子中间喷向管间的装置。
15.如权利要求14所述的设备，其特征在于上述的主体清洗头包括一个可沿流槽方向伸长的臂，上述臂有多个可与上述流槽附近的管间间隙对准的喷咀。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于上述的多个喷咀彼此相对的配置，以便同时清洗上述流槽两侧的管子并平衡由上述臂所承受的任何侧向力。
17.如权利要求15所述的设备，其特征在于还包括用于改变上述喷咀的俯仰角取向的装置。
18.如权利要求15所述的设备，其特征在于还包括用于旋转上述臂，以便围绕在一相邻流槽附近的管子喷射清洗流体的装置。
19.如权利要求14所述的设备，其特征在于上述喷枪可伸至管间的一个位置，上述喷枪有若干个喷咀，以便从管子中间围绕管子喷射清洗流体。
20.如权利要求19所述的设备，其特征在于上述喷枪可从一围绕用于展开喷枪的支承装置的位置转至一在管间以进行清洗的位置。
21.如权利要求14所述的设备，其特征在于还包括用于围绕蒸汽发生器的加热管隔板支承上述清洗头的装置。
22.一种从上向下清洗蒸汽发生器的方法，该方法包括将一清洗头装置穿过蒸汽发生器的一个手孔插入并将该清洗头向上伸至一个在蒸汽发生器上部管束的一个流槽附近的位置；围绕贴近上述清洗头装置的上部管束喷射清洗流体；依次地降下上述清洗头并将其在下一层流槽附近重新定位；以及再次围绕贴近清洗头装置的管束喷射清洗流体，由此在清洗过程中向下冲刷沉积物。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于围绕管束喷射清洗流体的步骤包括从一位于一流槽周围的清洗头喷洗管子。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于围绕管束喷射清洗流体的步骤包括将清洗头定位，以便清洗上述流槽附近的管子；将上述清洗头移动到一个贴近一相邻流槽的位置，以便清洗那个流槽附近的管子；然后再将上述清洗头移至贴近另一相邻流槽的位置，以便清洗那个相邻流槽附近的管子，由此，实现全面清洗所涉及的区域而不必缩回清洗头装置。
25.如权利要求23所述的方法，其特征在于围绕管束喷射清洗流体的步骤包括首先在管隙的一侧上喷水，然后在管隙的另一侧上喷水。
26.如权利要求22所述的方法，其特征在于围绕管束喷射清洗流体的步骤包括在两排管子之间插入一个清洗头。
27.如权利要求22所述的方法，其特征在于；还包括向蒸汽发生器注水并且在降下清洗头时使其内的水位下降，这样当射出的清洗流体与水面撞击时，产生额外的搅动和清洗作用。
全文摘要
一种蒸汽发生器(10)上部管束的清洗设备包括一个可通过蒸汽发生器的一个手孔伸入的清洗头展开和支承装置(50)，它包括若干个可伸缩的液压缸，用于穿过流槽(71)将清洗头上升，以便在上部管束的流槽(71)附近将其定位；一个与支承装置(50)相固定的清洗头，用以围绕蒸汽发生器(10)上部管束的管子喷射流体，由此在清洗过程中从上向下地清洗蒸汽发生器(10)，并向下冲刷沉积物。
文档编号F28G15/04GK1150473SQ95193501
公开日1997年5月21日 申请日期1995年1月6日 优先权日1994年5月6日
发明者奥古斯塔斯·阿什顿, 蒂莫西·洛维特, 丹·菲什巴克 申请人:福斯特-米勒公司