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高安全、高可靠性智能化核电起重机关键技术研发及应用

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完成单位:河南科技学院,华中科技大学,西安电子科技大学,燕山大学,河南卫华重型机械股份有限公司,河南省矿山起重机有限公司

登记编号:CAPE-CXCG-2025-J-1-***

登记年份:2025

发布时间:2025-07-22

成果主要完成人

聂福全,杨文莉,任小海,郭长宇,杨晓航,李欣雨,赵珂,史程,悦亚星,陈志,张晓光,李想,闫晓东,张亚奇,宋昊举,曹彭,张志鹏,余复凯

项目概况

核电行业的快速发展,必然会产生大量具有放射性的核乏料,在核乏料的吊运、存放过程中,需使用具备远程作业控制、可靠性高、安全性好、定位精度高的特殊环境下使用的专用起重搬研发内容及创新点如下: 1.通过对地震等苛刻环境及“临界载荷”状态结构件受力分析研究,基于ANSYS进行了核起重机关键结构建模和数值分析,实现了高可靠性的创新设计。结合抗震二类核设施要求,基于ANSYS建立主结构件在静态状态下的受力分析模型,在模态分析基础上用谱分析方法进行抗震计算,设计了单一故障保护的起升机构钢丝绳缠绕系统,同时可以防止卷筒轴或轴承损坏导致的卷筒掉落,事故状态下将卷筒下沉量控制在5mm以内。 2.基于互联网+上位机技术,以PLC为控制核心,通过起升、运行等关键部位的传感器和关键作业部位的视频监控系统,开发出手动、自动及远程遥控操作一体化的核起重机远程数字控制系统和WMS出入库控制系统。仅需远程下达开始命令,系统便按程序自动执行作业任务。 3.结合核乏料吊运过程对运行姿态的控制精度要求,设计了起重机大车运行(X方向)、小车运行(Y方向)、多节段导筒刚性伸缩(Z方向)和吊钩回转轴方向的“四维”运行姿态高精度定位系统,实现了在最高速度运行情况下,被吊物直线姿态定位精度小于2mm,摇摆幅度为0 mm,吊具回转姿态精度小于0.5°,保证了核乏料精确定位和平稳吊装;通过光电开关对位、双目识别计算修正,将吊装时的对正精度控制在1mm以内,实现远程控制对核乏料桶吊装的自动定位、对正、锁闭夹紧功能。 4.研发了具有自主识别特性的抗辐射系统,设计了辐射探测系统,通过采用自适应辐射感应装置,该系统探测精度达到0.5μSv/h,防护报警响应时间3秒;配合检测装置,研发了聚合物剥离膜喷涂装置,在最短时间内控制污染源的转移和扩散,对干式辐射污染物去除率达到60~90%之间。 该项目核心技术处于国内领先,部分关键技术为国际领先,取得授权专利10项,其中发明专利10项,软件著作权10项,国家标准6项,部分期刊论文10篇。 项目已在河南卫华核工业起重机上得到广泛应用,其中单一故障保护、远程控制、刚性防摇摆等技术已应用至冶金、港口物流、军工等领域。项目开发至今,应用该成果技术的产品实现销售约190台套,累计销售收入15950万元