搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置的製作方法

2023-05-14 02:10:57 4

1.本發明屬於核電技術領域，更具體地說，本發明涉及一種搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置。


背景技術：

2.核電廠運行過程中需要大量的冷卻水，因此，核電基地一般都選擇在濱海區域建設，以方便採用海水作為機組的冷卻水。近海水域的生態環境變化會影響核電機組的運行，海水富營養化、海洋環境急劇變化會導致海洋生物集群暴發，堵塞濾網影響核電廠取水，嚴重時會造成核電廠緊急停堆或降功率運行，帶來巨大的經濟損失。此外，周邊海域環境綜合管理可能滯後於核電發展，冷源取水安全面臨很大挑戰，影響核電安全。
3.一般濱海核電廠循環水過濾系統的處理過程為：海水通過取水口進入取水渠，進入聯合泵房後依次經過粗濾柵、細格柵和鼓型旋轉濾網過濾後進入重要廠用水泵和循環水泵吸入口。根據核電廠實際運行情況來看，循環水過濾系統並不能對所有的致災物種類和致災物量級產生有效的防護，已經出現核電基地因為致災物入侵導致停機和停堆事件，嚴重影響核電廠的安全可靠運行和經濟效益。
4.目前，部分核電廠逐漸開始在循環水過濾系統前增設循環水監測與預過濾系統(cfs)，覆蓋取水口到取水泵房的前池的取水流道，對機組所使用的全部海水進行預過濾和防護，主要防護對象為廠址及臨近海域已發生和潛在發生的致災海生物和漂浮物。循環水監測與預過濾系統的前端監測預警對核電廠冷源取水口致災物進行監測並起到一定預警功能，對於致災物的監測關鍵在於加強入侵物的特徵的探測，並選擇合適的監測手段，監測手段包括聲吶、原位成像儀、攝像頭、衛星遙感、雷達、海水理化特性傳感器等。聲吶、原位成像儀、水下攝像機等海生物和其他冷源致災物的監測設備，需要在取水口、取水流道、網兜及攔汙網前後水下多處進行設置，以達到監測預警的功能，升降裝置作為可搭載冷源致災物監測設備的裝置，其應用效果也顯得格外重要。
5.現有的升降裝置應用範圍廣，在正常運行時，海生物監測設備由升降裝置控制，停留在水面下某一固定位置，在必要時升降裝置才會自動將海生物監測設備升降至需要的位置進行監測，監測完成後返回固定位置。在升降裝置安裝平臺的附近設置一個小型轉接箱，用來布放升降裝置、原位成像儀和水下攝像頭等海生物監測設備的非水下相關設備(如光電轉換器/電源轉換器)，同時用來信號轉接和配電。升降裝置轉接箱至設備吊籃間配有綜合電纜，能夠集成原位成像儀、水下攝像頭、補光燈等海生物監測設備的供電和信號電纜，以及智能升降裝置的控制電纜，設備吊籃固定在智能伸縮支架二級伸縮節下方。
6.但是，相關技術中的升降裝置至少存在以下缺陷：
7.1)核電廠冷源監測位置的介質為海水，升降杆的部分伸縮杆和吊籃長期沉浸在海水水下，容易發生鏽蝕問題，影響升降裝置的使用壽命。
8.2)升降杆下部伸縮杆長期浸沒在海水水下，海生物容易附著在水下伸縮節的表面，升降裝置進行升降調節時，附著在伸縮杆上的海生物會導致伸縮節卡澀、損壞。
9.3)升降裝置承載的聲吶、視頻探測等海生物監測設備有其專有的特性原理，如果監測設備放置的位置不當，即升降裝置沒有將承載的海生物監測設備放置在恰當的位置，則監測設備將無法準確探測冷源致災物，達不到監測預警的效果。相關技術的升降裝置中，因液位計安裝困難，海水液位無法準確測量，導致升降裝置無法準確定位，無法將監測設備放置在準確的海水下某一高度。
10.4)實際使用過程中，海藻類浮遊生物浮在海平面上，部分魚蝦類海洋生物從水下通過，筆帽螺類海洋生物則從海底通過。因此，根據不同時期的海生物暴發的特點，升降裝置需要做到從海底到海平面的全斷面監測。相關技術中，升降裝置升降杆的伸縮節伸縮範圍較小，無法做到海平面到海底的全斷面監測。
11.5)升降裝置安裝完成後，所承載的海生物監測設備固定在升降裝置的設備吊籃內，一經安裝完成，其監測角度和方向就無法調整。如果安裝完成後在使用過程中發現監測設備的監測角度選擇不當，無法達到監測效果，則需要對監測設備進行重新拆裝，費時費力。
12.6)升降裝置設備吊籃及其承載的海生物監測設備的維修非常不便，需要維修人員通過船隻接近升降裝置設備吊籃，並通過不斷調節船隻的角度和方向才能清潔和維修吊籃以及吊籃內的設備。由於船隻無法穩定固定，在海平面上會隨著波浪擺動或晃動，增加了維修的難度。


技術實現要素：

13.本發明的目的在於：克服現有技術的至少一個缺陷，提供一種具有理想使用壽命的搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置。
14.為了實現上述目的，本發明提供一種搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置，其包括：
15.安裝平臺，所述安裝平臺上設有驅動機構；以及
16.升降杆，包括安裝於所述安裝平臺上的固定杆和可相對於所述固定杆伸縮的伸縮杆，所述驅動機構驅動所述伸縮杆相對於所述安裝平臺伸縮，所述升降杆的末端設有吊籃；
17.其中，所述升降杆和/或所述吊籃與接觸海水的部分設有犧牲陽極。
18.根據本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置的一個實施方式，圍繞所述伸縮杆的水下部分設有海生物自動去除裝置，所述伸縮杆自動收縮時，所述海生物自動去除裝置自動去除所述伸縮杆上附著的海生物。
19.根據本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置的一個實施方式，所述伸縮杆的水下部分設有兩級方形杆柱，圍繞所述兩級方形杆柱分別設有四片刮刀裝置，所述刮刀裝置在所述伸縮杆進行自動收縮時自動去除所述伸縮杆上附著的海生物。
20.根據本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置的一個實施方式，所述兩級方形杆柱與所述刮刀裝置之間留有3-5mm的間隙。
21.根據本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置的一個實施方式，所述驅動機構與所述伸縮杆之間設有鏈條，所述鏈條上設有鏈條編碼器，通過所述鏈條編碼器計算出鏈條放出的長度或者收起的長度，根據智能升降裝置與海平面的距離計算所述吊籃與海平面之間的距離。
22.根據本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置的一個實施方式，所述吊籃底部至海平面之間的距離按照以下公式計算：
23.h1＝h3+h1-h0-h2
24.其中，h1為海平面至吊籃底部距離，h3為升降裝置安裝平臺至吊籃底部距離，h1為鏈條的實際長度，h0為伸縮杆全部縮回時鏈條的長度，h2為升降裝置安裝平臺到海平面的距離，由導播雷達液位計測量得出。
25.根據本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置的一個實施方式，所述伸縮杆為四級伸縮杆。
26.根據本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置的一個實施方式，所述智能升降裝置與所述吊籃的連接處設有吊籃機械鎖緊裝置，所述吊籃機械鎖緊裝置鎖緊時，所述吊籃固定，所述吊籃機械鎖緊裝置開啟後，所述吊籃能夠進行水平
±
90
°
旋轉。
27.根據本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置的一個實施方式，所述智能升降裝置在所述升降杆收縮後所述吊籃停留的位置設有檢修平臺。
28.根據本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置的一個實施方式，所述吊籃中設有聲吶、原位成像儀、視頻探測設備中的一種或多種。
29.根據本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置的一個實施方式，所述犧牲陽極為與所述升降杆和/或所述吊籃連接的鋁、鎂或鋅。
30.相對於現有技術，本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置中，升降杆和/或吊籃與接觸海水的部分設有犧牲陽極，無需外加電源即可解決智能升降裝置水下部分的長期海水腐蝕問題，可以實現通過較低的製造成本延長升降杆和吊籃的使用壽命。
附圖說明
31.下面結合附圖和具體實施方式，對本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置進行詳細說明。
32.圖1為本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置的立體結構示意圖。
33.圖2為本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置中，海生物自動去除裝置的結構示意圖。
34.圖3為本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置中，從海平面至設備吊籃底部距離的計算示意圖。
35.其中，
36.10
‑‑
安裝平臺；100
‑‑
驅動機構；102
‑‑
鏈條編碼器；104
‑‑
控制箱；20
‑‑
升降杆；200
‑‑
固定杆；202
‑‑
伸縮杆；204
‑‑
刮刀裝置；30
‑‑
吊籃；300
‑‑
吊籃機械鎖緊裝置。
具體實施方式
37.為了使本發明的發明目的、技術方案和技術效果更加清晰明白，以下結合附圖和具體實施方式，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的具體實施方式僅僅是為了解釋本發明，並不是為了限定本發明。
38.請參照圖1所示，本發明公開了一種搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置，其包括：
39.安裝平臺10，安裝平臺10上設有驅動機構100(如提升電動機構)；以及
40.升降杆20，包括安裝於安裝平臺10上的固定杆200和可相對於固定杆200伸縮的伸縮杆202，驅動機構100驅動伸縮杆202相對於安裝平臺10伸縮，升降杆20的末端設有吊籃30；
41.其中，升降杆20和/或吊籃30與接觸海水的部分設有犧牲陽極(未圖示)。
42.陰極保護系統作為一種防腐蝕手段，其原理是向被腐蝕金屬結構物表面施加一個外加電流，讓被保護結構成為陰極，從而使得金屬腐蝕發生的電子遷移得到抑制，避免或減弱腐蝕的發生。犧牲陽極的陰極保護就是將電位更負的金屬如鋁、鋅或鎂與被保護的金屬連接，並處於同一電解質中，該金屬上的電子就會轉移到被保護金屬上去，從而使整個被保護金屬處於一個較負的相同的電位下。該方式簡便易行，不需要外加電源，很少產生腐蝕幹擾。本發明智能升降裝置，利用上述犧牲陽極保護的原理，將接觸海水的升降杆20和吊籃30設置犧牲陽極，可以實現用較低的製造成本延長了升降杆20和吊籃30的使用壽命。
43.智能升降裝置水下部分容易出現海生物附著問題，升降杆20上附著的海生物如果不清理，在升降杆20接收到自動指令進行收縮時，伸縮杆202上附著的海生物就容易卡在伸縮杆202的縫隙中，導致伸縮杆202卡澀從而造成升降裝置損壞。相關技術一般採用人工去除海生物的方法或定時加藥殺死海生物的方法去除升降裝置水下的附著物：人工去除需要用船隻將工人運送到升降機附近，由工人進行水上作業；定時加藥的設備和藥物的成本較高，效果不好並且會對生態環境造成影響。海生物的附著無法進行人為控制，也可能出現人工去除或加藥不久，馬上又出現海生物附著的情況，人工清理和加藥的頻率無法進行預估。在升降杆202收縮前，為了防止升降杆202卡澀損壞都應進行一次海生物清理，如此導致清理頻率太高，人力投入和成本投入大幅增加。
44.請參照圖2所示，本發明智能升降裝置設有刮刀式的海生物自動去除裝置，在升降杆202進行自動收縮時，刮刀裝置204會自動去除升降杆202上附著的海生物。海生物自動去除裝置設置在智能升降裝置升降杆20水下部分的兩級伸縮杆202的方形杆柱上。在方形的伸縮杆202柱上，環抱伸縮杆202設置4片刮刀裝置204，每一個邊長設置一片，刮刀裝置204末端緊貼伸縮杆202，但與伸縮杆202留有大約3-5mm左右的間隙，以保證自動去除裝置工作時不會刮傷伸縮杆202。兩節水下伸縮杆202各設置4片刮刀裝置204，共設置8片。
45.當伸縮杆202伸長時，刮刀裝置204固定在伸縮杆202根部，靠近固定杆200的刮刀裝置204不動，最下面的刮刀裝置204隨著伸縮杆202的伸長向下移動，兩節刮刀裝置204將會自動去除環抱在方形伸縮杆202上的附著物。當伸縮杆202收縮時，刮刀裝置204也會同步刮除附著在方形伸縮杆202上的海生物。升降杆20伸縮的同時刮除附著物，不需要人工幹預，只要伸縮杆202動作即可自動進行刮除，不僅高效、及時、環保、成本低，且不需要人工幹預，成功地降低伸縮杆202由於海生物的附著而導致的卡澀、卡死等問題的發生率。
46.升降裝置安裝平臺10到海平面的距離可通過安裝導播雷達液位計來測量，由於吊籃30的位置不固定，從海平面到吊籃30的距離的測量通過安裝儀表等常規測量方式較難實現。只有精確測量從海平面到吊籃30的距離，將吊籃30放置在合適的水下高度，才能保證聲吶、原位測量儀等設備正常工作。
47.請參照圖3所示，本發明提供了一套簡易有效的升降裝置用海水液位測量方法，原理如下：驅動機構100與伸縮杆202之間設有鏈條，當驅動機構100帶動伸縮杆202伸縮時，鏈
條會根據伸縮杆202的伸縮距離進行收放。在鏈條處增加鏈條編碼器102，通過鏈條編碼器102計算出鏈條放出的長度或者收起的長度，再與智能升降裝置與海平面的距離進行計算，就可得出從海平面到設備吊籃的距離。
48.請繼續參照圖3所示，假設從智能升降裝置安裝平臺10到吊籃30底部的距離為h，從智能升降裝置安裝平臺10至海平面的距離為h2，從海平面至吊籃30底部的距離為h1，則h1＝h-h2。
49.當伸縮杆202收縮至最短距離時，記錄鏈條的長度為初始長度h0，記錄從安裝平臺10到吊籃30底部的距離為h3(h3的具體長度由智能升降裝置廠家具體確定，為某一確定值，智能升降裝置出廠時已確定)，當伸縮杆202伸長到某一距離時，由鏈條編碼器102計算出鏈條的長度為h1，伸縮杆202伸長的距離則為h1-h0。
50.智能升降裝置至吊籃30底部的距離計算公式為：h＝h3+h1-h0，其中，h2由導播雷達液位計測量得出，從海平面至設備吊籃底部的距離：h1＝h-h2＝h3+h1-h0-h2，其中，h1：海平面至吊籃30底部距離；h3：升降裝置安裝平帶10至吊籃30底部距離；h1:鏈條的實際長度；h0：伸縮杆202全部縮回時鏈條的長度；h2：升降裝置安裝平臺10到海平面的距離。
51.相關技術中，由於智能升降裝置只有兩級可伸縮的伸縮杆，其他都為固定杆，伸縮節伸縮範圍較小，無法做到海平面到海底的全斷面監測，導致存在監測盲區。請繼續參照圖1所示，本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置設置了四級可伸縮的升降杆20，使升降杆20可伸縮的範圍進一步擴大，升降裝置深入海水中的深度大大延長，可將吊籃30停留於海底上0.3米(防止設備吊籃觸底)的位置，吊籃30內放置的聲納、原位成像儀、水下攝像頭等可以實現從水面下至水底全斷面的監測，減少了監測盲區。
52.請參照圖3，為解決智能升降裝置吊籃30內的海生物監測設備一經安裝完成無法進行監測設備角度調校，以及設備的清潔維修和更換困難等問題，智能升降裝置與吊籃30的連接處設有吊籃機械鎖緊裝置300。正常運行工況下，使用機械鎖緊裝置300對吊籃30進行鎖緊，吊籃30就固定在某一方位，海生物監測設備固定在某一角度進行監測。如果在運行過程中，發現監測設備的監測位置存在監測盲區，或者角度無法監測出海水中海生物的實際密度，則可以打開機械鎖緊裝置300，使吊籃進行水平
±
90
°
旋轉，以找到最佳的監測角度。當需要進行設備清潔維修和更換時，如果設備吊籃出口沒有正對檢修平臺，可以打開機械鎖緊裝置300，使吊籃30進行水平旋轉，以便於設備清潔維修和更換。
53.相關技術中，智能升降裝置設備吊籃及其承載的海生物監測設備的維修非常不便，需要維修人員通過船隻接近設備吊籃，並通過不斷調節船隻的角度和方向，方能在船隻不停晃動的惡劣條件下完成吊籃內設備的維修和清潔。為解決維修和清潔困難的問題，本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置中，在升降裝置升降杆20收縮後吊籃30停留的位置設置檢修平臺(未圖示)，檢修人員直接通過人員通道進入檢修平臺進行設備檢修，消除了原來需要坐船檢修設備的不便。
54.結合以上對本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置的詳細描述可以看出，相對於現有技術，本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置至少具有以下優點：
55.1)本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置利用犧牲陽極保護的原理，將接觸海水的升降杆20和吊籃30設置犧牲陽極，可以實現用較低的製造成本延長了升降杆
20和吊籃30的使用壽命。
56.2)本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置中，環抱伸縮杆202設置4片刮刀裝置204，刮刀裝置204隨著伸縮杆202的伸長向下移動，刮刀裝置204將會自動去除環抱在方形伸縮杆202上的附著物，因此可有效並長期解決了海生物附著在伸縮節上的問題，從而大大減少伸縮節卡澀損壞的概率。
57.3)本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置解決了海水液位測量難度較高、安裝液位計不方便，測量液位不準的問題，升降裝置根據得到的準確海水水位，可以對吊籃30進行精確定位，從而將海生物監測設備放置在準確的高度，以達到更好的監測效果。
58.4)本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置設置了機械鎖緊裝置300，解決了智能升降裝置及安裝在吊籃30內的海生物監測設備一經安裝完成，除非重新安裝，否則無法進行監測設備角度和方向調校的問題，也為設備的清潔維修和更換提供了方便。
59.5)本發明搭載核電廠海生物監測設備的智能升降裝置在升降裝置升降杆20收縮後吊籃30停留的位置設置檢修平臺，解決了智能升降裝置吊籃30及其承載的監測設備的維修不便的問題，顯著減少了維修成本。
60.根據上述原理，本發明還可以對上述實施方式進行適當的變更和修改。因此，本發明並不局限於上面揭示和描述的具體實施方式，對本發明的一些修改和變更也應當落入本發明的權利要求的保護範圍內。此外，儘管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，並不對本發明構成任何限制。