МОСТОВОЙ КРАН КРУГОВОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Полезная модель относится к грузоподъемной технике, а именно, к специальным мостовым кранам кругового действия, которые работают в реакторных отделениях на атомных электростанциях (АЭС), в частности с реакторами типа ВВР1000.
Специальные мостовые краны кругового действия (полярные краны) применяются для монтажа и демонтажа оборудования активной зоны реактора и его обустройства, а также транспортировки контейнеров с отработанным ядерным топливом в период плановых предупредительных ремонтов (ППР) на атомных электростанциях.
Работают полярные краны внутри гермозоны, имеющей форму цилиндра, и перемещаются по круговому монорельсу с диаметром окружности 43 метра. Полярные краны позиционируют в качестве важных для безопасности АЭС систем. В дополнение к функциям защит и блокировок, которые регламентированы «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов», для полярных кранов (с учетом специфики их использования) международной организацией MAGATE введен ряд дополнительных требований к транспортировке грузов внутри гермозоны. В частности, обеспечение невозможности входа грузовой подвески полярного крана в запрещенные зоны (например, зону реактора, зону бассейна выдержки), которые внутри гермозоны имеют вполне определенные координаты.
По результатам обследований систем управления полярных кранов, проведенных заявителем, установлено, что существующие сейчас системы управления полярными кранами не оснащены надежными и точными средствами определения пространственных координат грузовой подвески внутри гермозоны, что не позволяет точно и с высокой степенью надежности реализовать функцию
блокирования перемещения грузовой подвески с грузом в запрещенной зоне. Недостатками существующих систем определения координат грузовой подвески являются:
- механическая связь средств измерения с объектом измерения (износ механических частей или недостаточная точность их регулировки отрицательно сказываются на точности и надежности работы измерительной системы);
- устаревшая элементная база средств измерения (сельсины-датчики, аналоговая электроника обработки данных измерений, отсутствующее протоколирование данных измерения);
- отсутствие учета изменение геометрии гермозоны (монорельса);
Наиболее близким аналогом по технической сути и результату, который достигается, является патент UA 49198 «СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАНОВЫХ КООРДИНАТ КРЮКА ТЕЛЕЖКИ КРАНА В ЦЕНТРАЛЬНОМ ЗАЛЕ АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ (АЭС)». Этот способ базируется на светодальномерных измерениях. Способ предназначен для определения расстояния от светодальномеров до крановой тележки моста и последующего расчета по стандартным формулам определения ее плановых координат. Недостатком этого способа является то, что он предназначен для обычных мостовых кранов, применяемых на устаревших реакторах РБМК. Известный по патенту UA 49198 способ позволяет определять только плановые, т.е. на горизонтальной плоскости, координаты крановой подвески, без определения ее вертикальной координаты (способом не предусмотрено получение информации о высоте подъема-опускания крановой подвески).
Целью полезной модели является создание мостового крана кругового действия для атомной электростанции, обеспечивающего бесконтактное определение координат его грузовой подвески в трехмерном пространстве. Бесконтактное измерение и определение именно пространственных, а не плановых, как в ближайшем аналоге, координат полярного крана, позволит избавиться от присущих ближайшему аналогу недостатков, быстро и точно, не только определить положение крановой подвески, но и в автоматическом режиме, используя современные
измерительные датчики и средства обработки данных, заблокировать вхождение крановой подвески в запрещенную зону, например, в зону реактора или в зону бассейна выдержки.
Для решения поставленной задачи необходимо, чтобы при работе крана в контроллер (компьютерное промышленное расчетно-управляющее устройство крановой системы), поступала информация относительно положения каждого из подвижных крановых устройств, определяющих пространственное положение грузовой подвески, а именно, положение моста крана на круговом монорельсе; положение крановой тележки на мосту крана; и положение центра грузовой вилки относительно ее нулевой отметки.
Поставленная задача решается благодаря тому, что мостовой кран содержащий подкрановый монорельс, мост, тележку, грузовую подвеску дополнительно оснащен расчетно-управляющим контроллером со встроенной программой, блокирующей вхождение крановой подвески в запрещенную зону и лазерными дальномерами для определения пространственных координат грузовой подвески.
Положение каждого из крановых устройств - моста, тележки и грузовой подвески определяют с помощью установленных в крановой системе лазерных дальномеров.
Положение моста крана определяют измерением угла поворота моста вокруг своей вертикальной оси поворота. На фиг.1 показан размещенный на монорельсе 1 крановый мост 2 с расположенной на нем крановой тележкой 3. Например, после поворота кранового моста на угол β, мост займет новое положение, которое на фиг.1 обозначено пунктиром. Угол поворота кранового моста при любом его положении на круговом монорельсе определяют с помощью установленных по окружности вдоль кругового монорельса лазерных дальномеров 4 (фиг.2). Для точного измерения угла поворота моста в любом его положении на круговом монорельсе вполне достаточно шести дальномеров, установленных с угловым интервалом 60°.
Для определения положения крановой тележки на мосту крана достаточно измерить расстояние от края моста до тележки. Положение крановой тележки
определяют с помощью установленного на краю тележки лазерного дальномера 5 (фиг.2).
Определение по высоте положения центра 6 грузовой вилки 7 (фиг.3) относительно ее нулевой отметки 8 осуществляется лазерным дальномером 9.
Полученные расчетные данные положения кранового моста, крановой тележки и грузовой подвески (центра грузовой вилки) автоматически поступают в расчетно-управляющий контроллер, который вместе с лазерными дальномерами является составной частью аппаратной платформы крановой системы. Наличие в контроллере данных относительно положения подвижных крановых устройств - моста, тележки и грузовой подвески позволяет определить ее пространственное положение.
Для недопущения входа грузовой подвески крана в запрещенную зону, например, в зону реактора или в зону бассейна выдержки, контроллер оснащают программой, автоматически блокирующей работу крана, когда пространственное положение его грузовой подвески определено как угрожающее вхождению в запрещенную зону.
ФИГУРЫ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - схематическое изображение положения кранового моста на круговом монорельсе.
Фиг.2 - схематическое изображение размещения лазерных дальномеров для определения положения кранового моста и крановой тележки.
Фиг.3 - схематическое изображение положения грузовой вилки и лазерного дальномера для определения центра ее положения.
ОБОЗНАЧЕНИЯ НА ФИГУРАХ ЧЕРТЕЖЕЙ
1 - круговой монорельс;
2 - крановый мост;
3 - крановая тележка;
4 - лазерный дальномер для определения положения кранового моста;
5 - лазерный дальномер для определения положения кранового тележки;
6 - центр грузовой вилки;
7 - грузовая вилка;
8 - нулевая отметка центра грузовой вилки;
9 - лазерный дальномер для определения положения центра грузовой вилки;
β - угол поворота кранового моста.
Проведенные в реальных условиях испытания предлагаемого мостового крана кругового действия показали его безоговорочное преимущество в сравнении с ближайшим аналогом.