基于模糊PID的核电厂多关节机械臂运动自适应控制方法

采用常规运动控制方法时机械臂关节角度误差较大,控制效果不佳,为此,设计一种基于模糊PID的核电厂多关节机械臂运动自适应控制方法。该方法先预处理机械臂的运动图像,然后以此为基础,获取多关节机械臂关节角度,以进一步了解机械臂的运动状态,最后建立机械臂运动隶属度函数,基于模糊PID调整自适应控制器的参数,优化核电厂多关节机械臂运动控制性能。结果表明,设计的多关节机械臂运动自适应控制方法对5种参数组合检测的机械臂关节角度误差均小于标准,其误差最高仅为0.16°,证明该方法对核电厂多关节机械臂运动自适应控制效果更好,具有一定应用价值。

核动力厂火灾自动报警系统设备鉴定研究

对核动力厂火灾自动报警系统设备鉴定进行介绍,对设备鉴定适用的标准体系进行分析。首先从主体标准、配套标准、通用标准3个层次对设备鉴定适用标准进行分析。后续基于核动力厂火灾自动报警系统设计及设备设计的特殊性,整合不同堆型电厂需求并进行融合,同时结合实际的核动力厂工程经验和研究成果,提出核动力厂火灾自动报警系统设备鉴定要求。主要包括一般性能鉴定要求、特殊鉴定要求及非标设备鉴定要求。在一般性能鉴定试验通过后,进行特殊鉴定试验,在特殊鉴定试验后进行抗震鉴定、耐压试验等偏重机械安装结构的鉴定试验以及软件鉴定试验,最后开展火灾自动报警系统非标设备鉴定试验。通过实现鉴定程序和准则的标准化,提升我国核动力火灾自动报警系统设备的成熟性和先进性,从而提高核动力厂整体防火安全性。

安全壳预应力环廊测量点传统沉降测量方法的替代系统

在核电站安全壳服役过程中,安全壳在外界的作用下会产生沉降。通过布置构建筑物沉降测量系统对安全壳沉降进行测量,以对传统人工测量方法进行替代。选取安全壳整体打压试验期间,安全壳预应力环廊的沉降变化值作为测量对象,通过传统人工测量方法、沉降测量系统相对照的方式,对沉降监测数据进行数值对比分析。结果表明,构建筑物沉降测量系统在监测过程中,监测的预应力环廊的高程数据随试验载荷成相关性变化,与人工测量数据趋势相同,可对传统测量方法进行替代,具有极好的应用推广价值。

应用于核电厂的高精度可见光定位技术的研究

无线通信技术可以有效地促进核电站更高效、更便捷的建设和运营。然而,传统的无线通信技术存在一些潜在的风险,如射频电火花与电磁干扰,这会危及核电站的运行。近年来,被誉为“绿色照明”的LED照明技术快速发展,基于可见光通信(Visible Light Communication, VLC)技术的可见光定位(Visible Light Positioning, VLP)技术因其无电磁干扰且安全性高而引起广泛的关注。考虑到某些极端环境要求机器人配备精确的、抗辐射的室内定位系统来完成艰巨的工作,本文提出了一种新型的高精度VLP系统,以实现在辐射环境下的鲁棒的高精度室内定位,进而满足核电厂中工业智能化应用需求。另外,本文设计了具有VLC功能的智能LED灯具,并结合基于色散校准优化方法的高精度VLP算法,提供同时照明与高精度的室内定位。实验测试表明:所提出的VLP系统可以实现0.82 cm的平均定位精度,并确保90%的定位误差小于1.41 cm。通过在核电站的关键位置安装该智能LED灯具,可以创建室内定位与跟踪系统,进而加强核电厂内移动机器人的安全性。

核电厂动力机器模型基础动力参数测试的优化

核电厂汽轮机厂房多位于坚硬的岩石地基上,模型基础动力参数测试共振频率达到100 Hz以上,土质地基上常用的测试方法由于其机械式激振器扰频上限低的缺陷,对核电厂岩石地基适用性很差。在激振器、垫层、激振器与模型基础的连接方式、测试方式等方面进行研究,优化、改进了测试设备和测试方法,开发了全自动常扰力测试控制系统,使之更适合核电厂岩石地基,测试结果更准确地代表岩石地基的动力特性。

堆内构件导向筒开口销应急处理机器人

针对核电厂大修期间上部堆内构件控制棒导向筒更换时出现的导向筒开口销断裂、卡涩或咬死等突发情况,设计了一种用于开口销应急处理的机器人系统。该系统的主要功能包括对卡涩开口销的辅助顶出、对断裂开口销的独立顶出与拾取、对咬合卡死销的蚀除,以及开口销蚀除后的残留薄壁瓣取出和拉伤销孔抛光等。

基于STM32的核电站管道TIG自动焊控制系统设计

目前核电站建造阶段管道全位置仍以手工焊为主,存在着焊接效率低,焊接质量参差不齐,管道自动焊接的推广和应用已变得尤为迫切。为此,自主研发了一套核电站管道全位置TIG自动焊接控制系统。系统从硬件系统和软件系统出发,以STM32单片机为控制核心,以焊机通讯单元、电机驱动单元及触摸屏等为实施载体,完成主控制程序、自动焊逻辑程序和UI界面的设计。该系统已经设计并验证完成,与自动焊机设备融合度高、性能稳定可靠,操作简单。并在核工程管道焊接中进行了推广应用,可有效提升焊接效率和焊接质量,降低自动焊设备的采购成本。同时该设备系统可扩展应用于其他行业的管道自动焊接中。

秦一厂启动给水调节阀控制功能优化研究与应用

秦一厂启动给水系统支管流量调节阀未设计自动调节功能,历年来在机组启停阶段,操纵员手动调节该阀门控制蒸发器水位的难度较大,有必要对其控制方式进行自动化改造。通过仿真建模及验证,形成一套自动控制方案,并在实际机组上进行工程实施和应用,实现启动给水流量调节阀的自动调节功能,提高控制效率,减轻运行人员操作负荷。同时,该实践对其他电厂也具有较高的参考价值。

核电厂电气系统自动建模数字化设计

核电厂数字化设计转型要求打通仿真平台与电气专业设计平台之间的数据接口,实现电气系统建模数据一致性和敏捷开发的目标。因此,有必要将数据接口设计成计算机能够自动识别的结构化形式。结合核电厂电气仿真模型的网络拓扑特征、负载特征和潮流计算功能,全面梳理了某三代核电厂的电气设计图纸,对电气建模数据接口进行了数字化设计。提出了基于结构化数据接口的电气自动建模方案。与传统电气建模方案进行了对比分析。分析结果表明,该方案可显著提升仿真平台与电气设计平台之间的一致性,为实现设计方案的快速验证和设计模型的数字化交付奠定了基础。

基于机器人运载平台的蒸汽发生器一次侧水室视频检验技术

针对核电厂蒸汽发生器一次侧水室视频检验的要求和特点,结合影响视频检验的因素,开发出基于机器人运载平台的蒸汽发生器一次侧水室视频检验技术。通过共享管板爬行机器人运载平台、优化照明装置和观察角度、采用双摄像头检验等设计,可以有效提高图像质量、大幅缩短检验时间并降低设备安装和拆卸期间操作人员的工作强度,具备良好的实用性能。

核电厂稳压器电加热器自动控制研究

核电机组的启动过程包括机组从完全卸料模式开始堆芯燃料装载,直至机组满功率的过程。稳压器建汽腔是机组启动过程中维修冷停堆至正常冷停堆模式转换中的一项重要操作。稳压器建汽腔过程通过稳压器电加热器的投运和退出操作,将稳压器内一回路冷却剂加热至当前压力下的饱和温度。由于形成汽腔过程中稳压器电加热器的热惯性,需要操纵员依据经验提前退运部分加热器,因而目前国内外核电厂建立汽腔过程中电加热器的投运和退出控制均由操纵员手动控制。本文通过分析电加热器建汽腔过程的控制逻辑以及手动控制过程,通过线性功率计算法进行了相关升温建模及计算分析,提出了电加热器的自动控制方案,该方案可以为核电机组实现一键启动的设计提供参考。

核电站通风系统风管清理机器人功能设计要点分析研究

目前,电站电气厂房通风系统通风管道积灰严重,因此研发专用机器人以便对通风管道进行有效清理。该清理机器人要求小巧轻便,在受限空间和人不可达的位置可自由活动,且不对外围造成影响;不会造成风管变形、内部设备损伤;具备清扫和吸灰功能,多组件套装,可适应不同风管尺寸、造型和工况;具有高效的清理效果;免风管拆卸,免人工擦拭,从而降低人工成本。为使机器人可适应现场工况,对清理机器人进行功能设计分析。

基于UR5机器人的水下清洗装置工作空间分析及优化

清洗核电站海水格栅上附着杂物是一项危险、繁重和复杂的工作,文中提出一款水下清洗装置可以实现安全高效地完成清洗工作,该装置基于UR5串联机器人,并配备基座导轨、支承机构和机械抓手等。首先利用D-H参数法建立机器人的运动学正逆解模型,并采用蒙特卡洛法得到机器人的工作空间,然后结合清洗装置本体对机器人运动的干涉,优化机器人关节变量约束空间,并采用蒙特卡洛法得到清洗装置的工作空间。最后研究确定基座在基座导轨上滑动的行程设计值为3.92 m、支承机构支撑腿的行程设计值为4.03 m,能够满足整个清洗装置的工作空间覆盖核电站中直径约5.5 m的海水格栅,同时也满足设备轻量化和小型化设计原则。

核电站机器人研究现状与发展趋势

核机器人在核电站安全中起着极重要的作用.本文首先介绍了核电站的运行原理,并对其关键设施的安全性级别进行分类.然后从三个主要应用——关键设施维护、核辐射监测与预警、核事故处理与救援等方面,分析了各国核电站机器人的研究现状.最后,归纳了其中的关键技术,并对未来的发展趋势进行了展望.

核电站多功能水下打捞机器人系统研究

在核电站中,存在辐照剂量高、结构环境复杂等问题,操作人员作业时不可避免地会受到核辐射照射,对操作人员生命安全带来极大威胁。针对上述问题,研制出作业于核环境下的核电站多功能水下打捞机器人。首先,对机器人进行运动学分析,分别求解出机械手的正逆运动学方程及奇异位形;在此基础上,考虑水阻力、附加质量力以及浮力的影响,建立了机器人的水动力学模型,对机器人复杂水下动力学问题进行描述;最后,根据理论分析研制出该机器人第3代工程样机,并通过核电站现场实验对该机器人进行实验验证。实验结果表明,核电站多功能水下打捞机器人能够快速准确的完成异物抓取作业,实现核环境下的水下异物搜索与异物打捞的设计目标。

核电站多功能水下机器人结构设计与分析

研制了一种集监控、打捞功能于一体,可在高辐射、空间狭小、水体呈弱酸性的核电站反应堆水池底部进行作业的核电站多功能水下机器人。结合机器人功能需求,简述了机器人的结构及其特点。针对机械手的工作空间、水作用力分析等设计过程中的关键问题进行了详细分析,并通过仿真对分析结果进行了验证。样机试验结果表明机器人结构设计合理,能够满足设计要求。

核电厂主管道手工焊与自动焊工艺对比分析

以M310核电机组主管道Z3CN20-09M奥氏体不锈钢为试验对象,研究手工焊与脉冲TIG自动焊在焊接收缩量、焊接接头组织、力学性能等方面的差异。研究结果表明,脉冲TIG自动焊焊接收缩量较小,焊缝组织分布更均匀,晶粒尺寸更细小,焊缝的强度、塑韧性和抗变形能力更优异。

AP1000核电厂自动卸压系统功能分析

以AP1000核电厂一回路冷管道发生大破口事故工况为例,研究自动卸压系统(ADS-1—ADS-4)对主回路压力、安全壳内压力、非能动堆芯冷却系统(PXS)和堆芯水位的影响。结果表明:在事故初期,大量冷却剂从破口释放出来,一回路的卸压过程受ADS-1—ADS-3的影响较小,而在后期,ADS-4对主回路系统压力的降低起到一定的作用;ADS-1—ADS-3对堆芯补水箱(CMT)和安全注入箱(ACC)的安全注入影响较小,ADS-4在内置换料水箱(IRWST)重力注入以及防止堆芯裸露方面作用明显。

窄间隙自动焊在核电厂主管道焊接中的应用

我国核电厂主管道焊接一直采用传统的焊条电弧焊工艺,施工强度高、效率低、焊缝质量不易控制。为了适应核电快速发展对质量和工期的要求,窄间隙脉冲TIG自动焊工艺应运而生。本文介绍了该工艺的焊接设备、坡口形式、填充材料及焊接工艺参数等,焊接接头金相观察、力学性能试验结果及自动焊与手工焊产品焊接的对比分析表明,窄间隙脉冲TIG自动焊工艺在核电厂主管道焊接中的应用是成功的,且具有显著优势。

核电厂用机器人应用现状与性能分析

核工业主要应用的机器人包括应急响应机器人、去污清理机器人、在役检查机器人、特定作业机器人等,本文对各国核工业机器人的研究现状进行了介绍,并分析核电厂机器人涉及的耐辐射性能、系统可靠性能等。