بالمقارنة، يُقترح التصميم الأمثل لآلة التنظيف الرأسي المتكاملة للصواميل الرئيسية للمفاعل. يمكن فحص وتزييت البراغي الرئيسية مرة واحدة فقط. مبدأ العمل: يعتمد مبدأ العمل على استخدام رافعة لرفع البرغي رأسيًا أثناء عملية التحميل والتفريغ. يتم بعد ذلك فحص الصامولة واستخراج مخطط تطور اللولبة، مما ينتج عنه كمية أقل من النفايات المشعة ويشغل مساحة صغيرة. وقد تم تطبيق هذا الجهاز بنجاح في مجال الطاقة النووية، وهو يلبي احتياجات تنظيف البراغي الرئيسية لأوعية ضغط المفاعل بشكل كامل.
بعض الأمثلة على مسامير التثبيت الرئيسية الموجودة في وعاء المفاعل النوويبندقآلات التنظيف هي كالتالي:
(1) تعتمد غسالة الجيل الأول لشركة CNNC Wuhan Nuclear Power Operation Technology Co., Ltd. (المشار إليها فيما يلي باسم CNPO) على النوع الأفقي.
(2) يعتمد معهد تكنولوجيا الإلكترونيات الضوئية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم التنظيف الأفقي، ويتم دمج المعدات.
(3) معهد الصين لأبحاث وتصميم الطاقة النووية يعتمد التنظيف العمودي.
1. سؤال البحث
بعد تشغيل وعاء ضغط مفاعل محطة الطاقة النووية لفترة من الزمن، تتراكم بقع الزيت والشوائب الأخرى علىالبراغي الرئيسيةتتصلب البراغي والصواميل في بيئة ذات درجة حرارة وضغط مرتفعين. إذا لم يتم تنظيفها في الوقت المناسب، فقد يؤدي ذلك إلى تصلب الخيوط، كما سيؤثر على عمليات الفحص اللاحقة أثناء الخدمة، مما ينتج عنه خلل في الإشارات وسوء تقدير. يُعد تنظيف البراغي والصواميل الرئيسية لوعاء المفاعل النووي أحد المهام الأساسية لضمان سلامة وموثوقية هذه البراغي على المدى الطويل. لذلك، من الضروري تنظيفها بكفاءة.
من أجل تحسين كفاءة آلة التنظيف وتلبية احتياجات محطة الطاقة بمساحة أرضية أقل، ونفايات سائلة أقل، ومستوى أمان عالٍ، وبعد مقارنة شاملة، تم التوصل إلى أن آلة التنظيف العمودية ذات النظام المتكامل للغاية هي الحل الأمثل.
في ضوء ذلك، قمنا بشكل مستقل بتطوير آلة التنظيف العمودية الرئيسية للبراغي والصواميل الخاصة بـ RPV بدرجة أعلى من الأتمتة، والتي يمكنها إكمال التحميل والتفريغ التلقائي للصواميل، وتنظيف البراغي والصواميل وتجفيفها بالهواء، بالإضافة إلى الفحص البصري لآلة الخيوط وتزييت البراغي في عملية رفع واحدة.
2. المشاكل الرئيسية
في هذه الدراسة، وبناءً على الاستفادة من التكنولوجيا والمعارف المشتركة لآلات التنظيف الأفقية وضمان فعالية التنظيف، تم تحسين عملية التنظيف، وتم استخدام مسمار رئيسي لوعاء المفاعل النووي وصامولة عموديةتم تصميم وتطوير آلة تنظيف ذات درجة عالية من الأتمتة، مع تضمين الجوانب التالية على وجه التحديد:
(1) تصميم طريقة رفع مجموعة البراغي.
(2) تصميم طريقة التنفيذ للتحميل والتفريغ التلقائي للصواميل.
(3) تصميم طريقة التنفيذ للتنظيف الرأسي المتزامن للبراغي والصواميل.
(4) تصميم طريقة تحقيق فحص رؤية الآلة للخيوط.
(5) تصميم تنفيذ نظام التحكم.
3. عملية البحث ومنهجيته
تتميز آلة التنظيف العمودية الرئيسية للبراغي والصواميل بوظائف التحميل والتفريغ التلقائي للصواميل، وتنظيف الخيوط، والتجفيف بالهواء، والفحص البصري للخيوط، والتزييت.
يتميز نظام الغسالة بتكامله العالي، ويتألف تصميمه الرئيسي مما يلي: تقع وحدة تنظيف البراغي والصواميل في منتصف الغسالة، بينما توجد مضخة تروس لسحب السائل المستعمل في الجزء السفلي. أما خزان تخزين السائل وفلتر نظام تدوير سائل التنظيف، فيوجدان في الصندوق الأيسر. كما توجد مضخة مغناطيسية، وخزان للسائل المستعمل، ومروحة وفلتر لنظام تزويد الهواء وسحبه. يوجد خارج صندوق تنظيف البراغي وحدة التقاط صور لفحصها بصريًا. يوجد هيكل ناتئ أعلى الخزانة، وشاشة عرض مثبتة في نهايته تُستخدم لتشغيل الجهاز. يوجد خلف الصندوق وحدة التحكم. يوجد باب محكم الإغلاق أمام صندوق تنظيف البراغي، وزجاج مثبت عليه لتسهيل مراقبة حالة التنظيف. يُضغط على الباب المحكم الإغلاق في ثلاث نقاط لضمان إحكام إغلاقه (انظر الشكل أدناه).
تتمثل المزايا الرئيسية لآلة التنظيف هذه فيما يلي:
(1) يمكن إكمال جميع الوظائف في عملية رفع واحدة.
(2) يمكن تحميل وتفريغ الصامولة تلقائيًا.
(3) نظف الصواميل والمسامير الرأسية في نفس الوقت.
(4) لديه وظيفة فحص رؤية الآلة للخيوط ويقوم بإنشاء مخطط تطوير الخيوط.
سيتم شرح عملية تنفيذ هذه المزايا والوظائف الرئيسية بالتفصيل أدناه.
3.1 رفع مجموعة البراغي
يتم رفع مجموعة البرغي والصامولة من سلة تخزين البراغي إلى صينية البراغي الرئيسية داخل آلة تنظيف البراغي والصواميل من خلال أداة فرد خاصة على شكل حرف C (انظر الشكل 2).
3.2 التحميل والتفريغ الآلي للمكسرات
(1) مكونات المعدات
وحدة التحميل والتفريغ التلقائي للصواميل مدمجة داخل صندوق التنظيف. وهي تشمل بشكل أساسي آلية تثبيت البراغي، وآلية رفع الصواميل، وآلية تثبيت البراغي.
تتكون آلية دفع البراغي بشكل أساسي من صينية البراغي الرئيسية ومحرك التروس الخاص بدفع البراغي.
تتكون آلية رفع الصامولة بشكل أساسي من مشبك تثبيت الصامولة الرئيسي، ومنزلق القيادة، ومنزلق المتابعة، ومسمار شبه منحرف، ومحور بصري موجه، ومحرك قيادة المسمار.
تُستخدم آلية تثبيت المسمار لتثبيت مشبك البرغي الرئيسي في الصندوق. وهي عبارة عن هيكل تثبيت على شكل قوس نصف دائري مزدوج، ويتم تركيبها على الإطار الداخلي لصندوق التنظيف.
(2) الواقع الوظيفي
يمكن لآلية تحميل وفك الصواميل والصواميل النشطة ضمان عدم تلف السن اللولبي. وفي الوقت نفسه، يمكن للمستخدمين القيام بذلك في آن واحد.
إجراء إزالة الجوز يكون كما يلي:
يدور البرغي الرئيسي عكس اتجاه عقارب الساعة، ثم تدور الإبرة، ثم تدور الصامولة، ثم تدور الإبرة مرة أخرى، ثم تدور في الاتجاه المحيطي، وتتحرك فقط في اتجاه الدوران، وأثناء تحركها على طول المحور، يرتفع دليل الحركة ويدفع القضيب الدوران، مما يجعل المحرك منزلقًا واحدًا يرتفع بنفس القدر، منزلقان سلبيان يدوران، منزلقان يدوران، منزلقان يدوران، يدوران، يدوران، يدوران لمنع التأثير على أول لولب للصامولة عند التعثر.
تنفصل الصامولة عن الجزء الملولب، ثم يدور البرغي الرئيسي، وتتحرك الصامولة، ثم تدفع كتلة الانزلاق، وتدفع كتلة الانزلاق. وبذلك تكتمل عملية الفك التلقائي للصامولة الرئيسية.
تم تثبيت البرنامج والعكس صحيح.
تنقسم عملية التنظيف بشكل أساسي إلى تنظيف الخيوط الداخلية للصامولة الرئيسية، وتنظيف الخيوط الخارجية للبرغي الرئيسي على ثلاث مراحل. ولأن الصامولة الرئيسية تقع مباشرة فوق البرغي الرئيسي، ولتجنب تلوث البراغي بعد تنظيفها بسائل التنظيف المتدفق من الصامولة، تُضاف خطوة شطف للبراغي بعد الانتهاء من تنظيفها.
(1)تنظيف المكسرات
تتم عملية تنظيف المكسرات بشكل أساسي من خلال تعاون فرشاة تنظيف المكسرات وآلية رفع المكسرات. يتم تركيب فرشاة تنظيف المكسرات ومحرك التشغيل على الغطاء العلوي لآلة التنظيف.
تتكون فرشاة تنظيف الصواميل بشكل أساسي من رأس فرشاة التنظيف، وعمود رئيسي، وأسطوانة داعمة. رأس فرشاة التنظيف مصمم بتقنية الطرد المركزي. عندما يكون الرأس ثابتًا، يكون قطره الخارجي أصغر من القطر الداخلي للصامولة. عند دوران رأس الفرشاة، ينفتح موضع تثبيت الفرشاة بفعل قوة الطرد المركزي، فتصبح فرشاة النايلون المثبتة على موضع التثبيت قريبة من السطح الداخلي للصامولة.
قبل تنظيف الصامولة، تُستخدم آلية رفع الصامولة لرفعها وإدخالها في رأس فرشاة التنظيف، ثم يُشغّل محرك فرشاة التنظيف لتدوير رأس الفرشاة. أثناء دوران رأس الفرشاة، تتحرك الصامولة الرئيسية لأعلى ولأسفل بفعل آلية الرفع، لتنظيف كامل قسم السن اللولبي.
(2)تنظيف البراغي
تتكون وحدة تنظيف البراغي بشكل أساسي من مجموعة فرشاة دوارة، وآلية تأرجح الفرشاة الدوارة، وجهاز تثبيت البرغي الرئيسي، وجهاز تشغيل البرغي الرئيسي. تتصل مجموعة الفرشاة الدوارة بقضيب مكبس أسطوانة التأرجح عبر قضيب تأرجح الفرشاة الدوارة. عند دفع قضيب مكبس أسطوانة الفرشاة الدوارة للخارج، تتأرجح مجموعة الفرشاة الدوارة بالقرب من الجزء الملولب من البرغي الرئيسي، وعند سحبه للخلف، تبتعد مجموعة الفرشاة الدوارة عن البرغي الرئيسي. يقوم محرك تشغيل الفرشاة الدوارة بتدوير الفرشاة الدوارة عبر بكرة الحزام.
عند تنظيف البراغي الرئيسية، يقوم محرك البرغي الرئيسي بتدوير البراغي الموجودة على الصينية، ثم يقوم أسطوانة التأرجح بتقريب مجموعة فرشاة الأسطوانة من لولب البرغي الرئيسي ثلاثي الأجزاء، ويبدأ محرك فرشاة الأسطوانة بالعمل، فتدور الفرشاة على سطح البرغي الرئيسي. وبذلك يمكن تنظيف البراغي الرئيسية.
أثناء عملية التنظيف، يقوم نظام تدوير سائل التنظيف بتزويد أنبوب رش السائل بسائل التنظيف، ويتم تركيب فوهات متعددة على أنبوب رش السائل لرش سائل التنظيف بالتساوي على سطح البرغي.
4. المشاكل والحلول
في عملية البحث والتصميم، وللتحقق من أداء المعدات، تم إجراء عدد كبير من الاختبارات باستخدام جسم محاكاة البرغي والصواميل بعد تصنيع المعدات، وتم العثور على بعض المشاكل أثناء العملية، وتم اتخاذ الحلول المناسبة.
(1) تسرب صندوق التنظيف
نظراً لأن الجهاز ذو بنية رأسية، فإن ذلك يفرض متطلبات أعلى على إحكام إغلاق الصندوق. أثناء عملية التنظيف، تبيّن أن جزءاً من سائل التنظيف قد تناثر على الجانب الداخلي للباب المحكم الإغلاق والإطار، ثم تدفق إلى الأسفل، مما تسبب في تسرب. يُرجى اتخاذ الخطوات التالية في هذا الشأن:
(2) خلال عملية التنظيف والتجفيف بالهواء بأكملها، تكون المروحة دائمًا في حالة الشفط لضمان أن يكون ضغط الهواء في صندوق التنظيف أقل من الضغط الجوي وفي حالة ضغط سلبي، مما يمنع بشكل فعال تدفق السوائل والغازات العادمة في الصندوق، ويضمن سلامة المشغلين بشكل كامل.
(3) يتم رش سطح الأجزاء المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ داخل الباب المحكم لصندوق التنظيف بطبقة فائقة الكراهية للماء، كما يتم معالجة زجاج الباب أيضًا بمعالجة كارهة للماء، بحيث لا تلتصق قطرات الماء المتناثرة على الباب المحكم أثناء عملية التنظيف بلوحة الباب والزجاج، مما يحسن مشكلة سقوط قطرات الماء المتبقية على لوحة الباب.
(2) ظاهرة انزلاق البراغي
في البداية، يعتمد هيكل صينية البراغي الرئيسية على لصق ألواح مطاطية على الأجزاء المعدنية. وعندما يكون عزم الدوران كبيرًا جدًا، ينزلق المطاط وقاعدة البراغي، مما يوفر حماية لها.
في المرحلة الأولى من التشغيل، استُخدم الماء كوسيط تنظيف، وكان تأثير تثبيت البرغي الرئيسي جيدًا؛ أما في المرحلة اللاحقة، وبعد استبدال وسيط التنظيف بسائل التنظيف المستخدم فعليًا في محطات الطاقة النووية، تبيّن أن البرغي الرئيسي لا يمكن تثبيته وينزلق. وبعد التحليل، تبيّن أن طريقة تثبيت البرغي الأصلية غير فعّالة بسبب تأثير التزييت لسائل التنظيف.
بإلغاء آلية ربط الصفيحة المطاطية بالأجزاء المعدنية في صينية البرغي الرئيسي، يتم تركيب أربعة مكابس كروية مباشرةً على الصينية. عند شد البرغي الرئيسي، ينزلق المكبسان الكرويان في التجويف الموجود أسفل البرغي، مما يُسهّل عملية الشد. وفي حال تجاوز عزم الشد الحد المسموح به، يتم تفعيل نظام الحماية. كما أن محرك سيرفو شد البرغي الرئيسي مزود بنظام حماية من عزم الشد، حيث يتوقف ويُصدر إنذارًا عند تجاوز عزم الشد القيمة المحددة.
(4) تأثير التجفيف بالهواء ليس جيدًا
بعد تصحيح الأخطاء، وجدنا أن البراغي لم تجف تمامًا في الهواء، وأن التأثير يحتاج إلى تحسين.
من خلال دراسة عملية تجفيف المعدات بالهواء، تبيّن أنه في المرحلة الأولى من التشغيل، لا تتحرك فرشاة تنظيف البراغي إلا بالقرب من البرغي وتدور بسرعة عالية عند تنظيفه لإزالة البقع السطحية. بعد بدء عملية التجفيف بالهواء، تبتعد فرشاة تنظيف البراغي عن البرغي، ويتم تجفيف البرغي بالهواء فقط بواسطة تيار هواء مضغوط عالي السرعة.
لهذا السبب، قام المؤلف بتحسين عملية التجفيف بالهواء. بعد التنظيف، عند بدء عملية التجفيف بالهواء، تقترب فرشاة الأسطوانة من البرغي ثم تدور بسرعة عالية لإزالة السائل السطحي. بعد ثلث دورة التجفيف بالهواء، تبتعد فرشاة الأسطوانة عن البرغي وتتوقف عن الدوران، ثم تستمر عملية التجفيف بواسطة تيار هواء مضغوط عالي السرعة.
أثبتت التجربة أن تأثير التجفيف بالهواء يتحسن بشكل كبير بعد التحسين.
تاريخ النشر: 17 نوفمبر 2022
