裝卸料機安裝技術要點

王 偉

（海南核電有限公司 海南昌江）

一、概述

裝卸料機是核電廠燃料操作與貯存系統(tǒng)（3字代碼為PMC）的關鍵設備之一，它能做X、Y、Z，3個坐標軸線方向的運動，以及作0°～270°范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動，以完成裝卸和轉(zhuǎn)運核燃料組件的任務。裝卸料機對定位精度的要求極高，設計要求±3 mm。結合海南昌江核電的裝卸料機的現(xiàn)場安裝，重點闡述裝卸料機在安裝過程中的安裝要點和精度控制。

二、裝卸料機結構

裝卸料機主要由運行軌道、大車及其傳動機構、小車及其傳動機構、塔架機構、固定套筒、伸縮套筒、抓具、定位系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、輔助單軌吊車、電視攝像系統(tǒng)、啜吸檢查裝置、水下照明系統(tǒng)、電氣供電及控制系統(tǒng)等組成。裝卸料機外形尺寸10.1×4.9×17.9 m，設備總重（ 包含大車軌道）32 t，大車軌距 7.9 m、行程19.56 m，小車軌距2.2 m、行程5.2 m，主提升行程8.948 m，單軌吊橫向行程8.91 m，單軌吊提升行程15 m，電視攝像桿提升行程4.561 m。

裝卸料機X方向移動由大車和運行軌道來實現(xiàn)，Y方向移動由小車和運行軌道來實現(xiàn)，Z方向移動由塔架機構驅(qū)動伸縮套筒來實現(xiàn)，固定套筒為伸縮套筒和燃料組件提供運動導向。抓具通過法蘭連接在伸縮套筒的底部，由氣動系統(tǒng)通過氣缸組件來驅(qū)動抓爪與燃料組件上管座嚙合來抓取燃料組件。

三、裝卸料機安裝

1.安裝流程

對于裝卸料機的安裝流程，不同單位安裝思路不同，部分部件的安裝順序可能有差別：大車運行軌道→大車橋架→小車架→固定套筒→伸縮套筒→上部塔形結構→電源及控制系統(tǒng)→定位編碼器及限位開關→壓縮空氣系統(tǒng)→固定套筒與伸縮套筒的調(diào)試→輔助單軌吊→電視攝像系統(tǒng)→水下燈系統(tǒng)→其他附件的安裝。

2.工器具

裝卸料機安裝過程中使用的主要工器具：檢查工具1套用于主提升抓具進行重復定位精度和回轉(zhuǎn)定位精度檢查。

通規(guī)模擬體1個，調(diào)整燃料組件導向裝置間隙用。精密水準儀1臺，經(jīng)緯儀1套，全站儀2臺，框式水平儀2個，百分表及表座2套，測垂直度用線墜4個，兩用扳手3套，兆歐表1個測量絕緣，萬用表1個。吊帶及卸扣若干，根據(jù)實際選用，十字螺絲刀3把。

四、裝卸料機安裝技術要點

1.運行軌道的安裝

（1）技術要求。運行軌道是大車運行的路徑，安裝精度直接關系到裝卸料機的定位精度，尤其是堆芯區(qū)和轉(zhuǎn)運區(qū)，運行軌道的安裝精度是裝卸料機安裝的基礎，必須嚴格把關。安裝技術規(guī)范中對軌道的水平度、直線度、高度差、軌距偏差、接頭處間隙等都有詳細的要求。

軌道錨固板（底板）安裝應平直對中，中心相對于理論中心線位置偏差≤±2 mm。

軌道軌頂標高偏差：導向軌在堆芯區(qū)為±0.5 mm，在轉(zhuǎn)運區(qū)為±1 mm；非導向軌在堆芯區(qū)為±0.5 mm，在轉(zhuǎn)運區(qū)為±1 mm。導向軌和非導向軌同一截面的軌頂標高差在堆芯區(qū)≤1 mm，在轉(zhuǎn)運區(qū)為≤2 mm。

導向軌與廠房測量標記偏差：縱向（廠房90°～270°方向）≤±2 mm，橫向（ 廠房 0°～180°方向）≤±1 mm。

軌道側(cè)面的直線度公差：導向軌在堆芯區(qū)為0.5 mm/2 m，在轉(zhuǎn)運區(qū)為1 mm/2 m；非導向軌為2 mm/2 m。導向軌在全長范圍內(nèi)≤±1 mm，非導向軌在全長范圍內(nèi)≤±2 mm。

軌距偏差：在堆芯區(qū)偏差≤±1 mm，在非堆芯區(qū)偏差≤±2 mm。

軌道接頭處：標高差≤0.5 mm（并以1∶200的斜度修平）。橫向錯位≤0.2 mm；接頭處間隙0.5～1 mm。

（2）分析。某制造廠內(nèi)試驗車間的大車運行軌道安裝精度不達標，對裝卸料機的調(diào)試造成很大的影響，定位精度調(diào)整時很難判斷問題的原因，嚴重時將出現(xiàn)大車車輪與軌道啃軌、大車溜車、定位不穩(wěn)不準等狀況。因此，大車運行軌道的安裝應設置停工待檢點（以下簡稱H點），以嚴格控制其安裝精度，并對測量數(shù)據(jù)詳細記錄備案，為裝卸料機的調(diào)整提供參考。

如發(fā)現(xiàn)大車軌道任何不滿足精度要求的位置，必須堅決無條件的進行重新調(diào)整或處理。如果軌道基礎完成3次灌漿，軌道將很難調(diào)整，且不可拆卸（除堆芯區(qū)的可拆卸導向軌外）。如強行打砸基礎，易破壞軌道及緊固部件，將嚴重影響裝卸料機的調(diào)試周期和主線計劃。

2.大車的吊裝

（1）技術要求。大車橋架吊裝到大車運行軌道上后，理論上要求大車軌道垂直側(cè)立面與180°側(cè)大車車輪外側(cè)端面間距離為10 mm，與0°側(cè)大車車輪外側(cè)端面間距離為7.5 mm。

大車導向裝置組件，同一組導向輪的兩個滾輪水平度偏差＜0.1 mm。調(diào)整大車導向輪與導向軌軌道側(cè)立面間隙（間隙參考值為0.3 mm，可根據(jù)實際情況適當減?。?，移動大車，確認其良好的導向能力后，將導向輪緊固螺釘鎖死。

大車橋架安裝完畢后，檢查小車軌道在全長范圍內(nèi)與堆芯軸線平行度偏差，應≤1 mm，如不滿足，應對大車橋架進行調(diào)整。對小車軌距、小車軌頂標高、小車軌道上供度（0～0.5 mm）、小車導向軌側(cè)立面直線度等進行檢查并記錄。如不滿足要求，需對大車橋架、小車軌道等進行調(diào)整。

（2）分析。國內(nèi)某電廠在大車吊裝作業(yè)時，造成大車主梁彎曲，對裝卸料機后續(xù)的安裝工作造成很大的影響。大車部件重約18 t，是裝卸料機最重的部件。大件吊裝應受到足夠重視，一時的疏忽大意都可能造成無法挽回的后果，影響設備安裝和調(diào)試。

3.小車的吊裝

（1）技術要求。將小車架吊裝到小車運行軌道上，盡量將橋架擺正，理論上要求小車軌道垂直側(cè)立面與小車車輪外側(cè)端面間距離相等。

小車導向裝置組件，調(diào)整小車導向輪與導向軌軌道側(cè)立面間隙（間隙參考值為0.2 mm，可根據(jù)實際情況適當減?。?，移動小車，確認其良好的導向能力后，將導向輪緊固螺釘鎖死；大、小車初步調(diào)整后，將車移動到堆芯G7坐標位置處，通過將直徑1020 mm的圓的圓心投影到堆芯，分別檢查大車、小車在其軸線上的位置，可選擇5～7個點，測量其偏差，偏差值應≤±1 mm。

（2）分析。大、小車吊裝調(diào)整完成后，除檢查大、小車的運行情況外，應對兩者運行線路做好檢查，確保其與堆芯軸線相平行，避免出現(xiàn)與軸線交叉的現(xiàn)象。如發(fā)現(xiàn)大、小車運行軌跡與堆芯軸線出現(xiàn)交叉，應停工檢查，分析原因并解決后才能繼續(xù)進行后續(xù)的安裝工作。

4.固定套筒的吊裝

（1）技術要求。將齒輪機構安裝在小車架上，用精密水準儀測量齒輪機構上表面的水平度，偏差要求＜0.1 mm。轉(zhuǎn)動齒輪機構（至少360°），觀察并確認齒輪機構上表面的水平度始終＜0.1 mm，同時，記錄被測表面水平度的變化，為后續(xù)主提升機構的調(diào)整提供參考。

檢查固定套筒與齒輪機構的同心度，應＜0.5 mm，筒體的鉛垂度應＜1.5 mm。選擇6個卡箍面來測量筒體的鉛垂度，并記錄，為固定套筒與伸縮套筒的調(diào)整提供參考。

如固定套筒的鉛垂度不滿足要求，需通過在固定套筒下表面和齒輪機構上表面間增加墊片的方法來調(diào)整，需詳細記錄增加調(diào)整墊片的位置、規(guī)格和數(shù)量。調(diào)整完成后，固定套筒上法蘭面與塔架法蘭接觸位置的水平度應＜0.1 mm。

（2）分析。因固定套筒長度較長，在吊裝過程中，需扎好吊帶，做好安全檢查，防止固定套筒跌落或在吊運過程中與其他設備相碰撞。

齒輪機構的上表面水平度和固定套筒上法蘭面的水平度非常關鍵，直接影響主提升機構和伸縮套筒定位精度的調(diào)整，必須嚴格控制。同時，其水平度變化值也須詳細測繪記錄，為主提升和伸縮套筒的調(diào)整提供數(shù)據(jù)參考。如齒輪機構上表面水平度出現(xiàn)超差，建議檢查小車軌道、小車架與齒輪機構結合面的水平度、齒輪機構的加工精度等，可酌情對小車架與齒輪機構結合面進行機加工，保證該面的水平度。

齒輪機構水平度的測量建議設置H點，嚴格控制。此外，固定套筒與齒輪機構同心度和固定套筒鉛垂度的調(diào)整也很關鍵，其影響伸縮套筒與固定套筒的同心度和導向輪間隙調(diào)整，必須詳細測繪和記錄。

5.伸縮套筒的吊裝

（1）技術要求。伸縮套筒長度較長且本身的加工精度很高（軌道直線度要求0.25 mm，平行度要求0.06 mm，對稱度要求0.03 mm），在吊裝過程中，對套筒進行翻轉(zhuǎn)時應防止其與其他設備發(fā)生碰撞，尤其是軌道部分，且盡量垂直吊裝。

（2）分析。國內(nèi)某電廠曾發(fā)生伸縮套筒在升降運動過程中摩擦力過大，調(diào)整一個多月未能得到理想結果。后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，伸縮套筒的導軌發(fā)生變形，是由于存儲不當引起，在更換新的伸縮套筒后，問題解決。因此，伸縮套筒在運輸或存儲過程中，應放置在專用的支撐架中，或?qū)⑵涞跗鸨４妫苑乐蛊湓诖娣胚^程中發(fā)生變形。在吊裝伸縮套筒前，需將固定套筒的導向輪組的間隙調(diào)整到最大值或?qū)蜉喗M拆除。

6.上部塔架的吊裝

（1）技術要求。將上部塔架吊裝到固定套筒上，調(diào)整上部塔架法蘭與固定套筒上部法蘭的同心度，應≤1 mm。通過調(diào)整法蘭間連接螺栓，使上部塔架筒體鉛垂，并鎖緊螺栓和墊片。用水準儀檢查塔架下部法蘭與固定套筒上部法蘭配合面的偏差應≤±3 mm。

將主提升機構的鋼絲繩穿過伸縮套筒懸吊頭后纏繞固定，并調(diào)整張緊鋼絲繩。注意，在穿鋼絲繩前，應將鋼絲繩整體放松拉直，以釋放繩上的扭力。如有條件，在穿完鋼絲繩后，將伸縮套筒吊一晚，以進一步釋放鋼絲繩上的力。

（2）分析。主提升機構安裝完成后，應檢查主提升機構的吊點是否位于固定套筒法蘭的中心，以此來檢查固定套筒與伸縮套筒的同心度，同時，應做好標記以防在調(diào)試或運行過程中上部塔架移位。只有保證了固定套筒鉛垂度及固定套筒與伸縮套筒的同心度，才能實現(xiàn)伸縮套筒在固定套筒內(nèi)自由升降，且軌道與固定套筒的導向輪等間隙均勻，利于固定套筒與伸縮套筒的調(diào)整和導向輪間隙的調(diào)整。

7.固定套筒與伸縮套筒的調(diào)整

（1）技術要求。固定套筒與伸縮套筒（鉛垂的自由狀態(tài)下）軸線同軸度應≤2 mm。主提升抓具重復定位精度在1×1 mm的方框內(nèi)，回轉(zhuǎn)定位精度要求在2×2 mm的方框內(nèi)。

伸縮套筒導軌與導向裝置導向輪總間隙理論值：第1、2組導向裝置為 0.5～1.2 mm；第 3～第6組導向裝置為 0.5～0.8 mm；（導向裝置順序從上而下）。燃料組件導向裝置與組件間隙1.5～3.5 mm，且間隙偏差＜2 mm。

（2）分析。固定套筒與伸縮套筒的調(diào)整是裝卸料機調(diào)整過程中最難的技術環(huán)節(jié)之一，也是最為關鍵的機械調(diào)整點。裝卸料機的定位精度能否達到設計預期，一要保證零部件的加工制造精度；二要保證各部件的安裝精度；三是通過固定套筒與伸縮套筒的調(diào)整。隨著裝卸料工藝的進步，小靴幫等換料輔助工具得到了廣泛的推廣和應用，對裝卸料機回轉(zhuǎn)定位精度的需求有逐漸削弱的趨勢。

五、結束語

裝卸料機作為核燃料操作的重要設備之一，其安全、高效直接關系到核安全和機組大修周期，重要性不言而喻。在保證裝卸料機各部件加工制造精度的同時，只有嚴格保證裝卸料機的安裝精度，才能順利完成裝卸料機調(diào)試。筆者認為裝卸料機安裝過程中應重點控制好大車運行軌道的安裝精度、小車齒輪機構上表面水平度、固定套筒上法蘭面的水平度、固定套筒的鉛垂度、固定套筒與伸縮套筒的同心度等重要參數(shù)。