某核電站裝卸料機調試解析

王沖　張楠

摘 要：裝卸料機是核電站裝卸料的關鍵設備，承擔著燃料在堆芯的裝卸工作，文章針對裝卸料機設備結構功能及主要調試項目進行分析，深化我們對裝卸料機的掌握，以便能快速的解決裝卸料過程中出現的問題，為裝卸料機的調試及檢修工作提供經驗借鑒。

關鍵詞：裝卸料機；設備結構；調試

核電站裝卸料機是核電站停堆換料的關設備之一，它橫跨于堆腔和換料水池上，沿著水池兩側+20.22m標高的軌道運行，用于燃料組件在反應堆廠房的吊運，以完成燃料的裝卸與轉運任務。

1 裝卸料機的功能

裝卸料機的基本功能是將燃料組件裝入堆芯的指定位置，并將乏燃料組件卸出堆芯并運至轉運倉中，它由提升、抓取、旋轉、運行、定位、報警和顯示系統等部分組成，能做X、Y、Z三個坐標軸線方向的運動，以及在堆腔內做0°-270°范圍內的旋轉運動，主要任務有以下幾個方面：（1）在反應堆首次裝料和換料時裝卸燃料組件；（2）在

堆芯與轉運裝置之間運輸燃料組件；（3）輔助單軌吊車可操作專用

工具對控制棒組件和其他對象進行操作，當主提升或伸縮套筒和抓具失靈時，使用專用工具對燃料組件進行操作；（4）借助在線啜吸裝置，進行輻照燃料組件破損檢查。

2 裝卸料機的結構

（1）大車。大車是整個裝卸料機的支承構件，沿裝卸料機軌道在水平坐標軸X方向上運行；它主要由橋架、大車走臺及護欄、大車電纜輸送裝置、大車編碼器裝置、大車傳動及車輪組等組成；橋架不僅為裝卸料機小車、起升系統、控制系統提供支撐，也為裝在橋架的兩根主梁上的走臺提供空間；裝卸料機的動力電纜、氣源管線、通訊電纜由安裝在大車右側軌道外的滑架輸送，滑架應保證滑車運行流暢不卡澀；大車左右兩側的編碼器記錄大車具體的坐標、速度等參數，大車前后兩個光敏傳感器保障大車軌道附近無異物，保證大車安全運行；大車有電動和手動兩種操作方式，當電動驅動出現故障時，可以打開電機制動器的手動釋放裝置，通過電機手輪驅動大車運行。（2）小車。小車是上部塔形構件、固定套筒及旋轉機構以及裝卸料機操作控制臺等機構的支承構件，同時也是裝卸料機的運行機構，沿安裝在大車兩根主梁上的軌道在水平坐標軸Y方向上行走并能夠準確定位。（3）主提升系統。主提升機構包括電動機、運行制動器、減速器、應急制動器、卷筒、應急操作手輪、編碼器、安全制動器和載荷測力計等，它是燃料組件垂直運動的機構，當抓具指示燈顯示出抓具處于“嚙合”或“釋放”狀態時，主提升按照預設的程序運行。（4）固定套筒。固定套筒是伸縮套筒和燃料組件的導向裝置，也是啜吸試驗系統的支承機構和檢測氣體收集場所，整個機構安裝在小車上，可通過齒輪機構實現整個套筒及安裝在它上面的上部塔形構件一起做270度的旋轉。（5）伸縮套筒。伸縮套筒是實現燃料組件升降操作的執行機構，在固定套筒的導向下進行升降運動，其頂部的兩個滑輪組通過鋼絲繩懸掛在主提升機構下部，由主提升機構進行驅動。（6）燃料組件抓具。裝卸料機的抓具安裝在伸縮套筒的底端，它由依靠兩個導向銷和一個防錯位銷導向和定位，以確保抓具準確落在燃料組件的上管座上，當抓具下降時，導向銷先接觸燃料組件，繼續下降直至抓具落在燃料組件上，此時鎖緊裝置已打開，然后可以操作抓具的抓取與嚙合；當抓具提起時，鎖緊裝置回位，此時無論怎樣操作抓具，都不會打開，起到自鎖作用。（7）輔助單軌吊。輔助單軌吊是起重為20KN的電動單軌吊車，由提升機構和電動小車兩部分組成，供操作專用工具使用，同時可以在裝卸料機起升出現故障后的緊急操作。

3 裝卸料機的調試

3.1 試驗前的準備

在試驗開始前，為了保證相關工作的順利開展，需要對裝卸料機的安裝狀態及試驗條件進行確認，主要對以下幾個方面的準備工作進行了協調：（1）壓縮空氣系統可用，氣源可靠；（2）裝卸料機電源為單獨供電，電源電壓穩定；（3）裝卸料機的安裝工作已結束，相關質量計劃通過；（4）裝卸料機的接線質量合格，不出現漏接、短接；（5）現場安全措施到位，確保調試期間設備、人員的安全。

3.2 大小車坐標定位

裝卸料機大車和小車具備人工定位和自動定位兩種功能，人工定位是靠裝在大小車上的移動指針和固定的刻度標尺組成，自動定位是通過編碼器將大小車位置信息傳遞給控制系統，由程序控制實現裝卸料機的自動定位。裝卸料機在廠房組裝完成后，存在安裝誤差，因此初次坐標需人工定位，以轉運裝置傾翻機上方為大小車坐標為O點，在堆芯選取2個點，通過軟件計算出堆芯其它155個點的坐標，選取緊貼堆芯圍板的點進行逐一驗證，要求組件下管座與圍板間隙1mm以內，調整大小車指針與定位標尺對齊，完成坐標定位。

3.3 起升設置

為了保證燃料組件的安全，將裝卸料機的起升區域設置分為兩個部分，傾翻架區域和堆芯區域；在設置起升區域前，分別將傾翻架區域和堆芯區域的設計值導入程序，然后用模擬燃料組件進行逐一驗證，并根據實際情況進行微調。

3.4 聯鎖與旁路

裝卸料機有著復雜的控制系統，它由運行PLC和安全PLC控制著裝卸料機的運行，除了設置運行路徑和限位開關來保障裝卸料機的安全運行外，還應滿足下列連鎖：（1）大車、小車及伸縮套筒三者之間不能同時運行；（2）大車和小車只有伸縮套筒處于完全提升時才能操作；（3）大車和小車不能同時運行，自動控制方式除外；在相關條件不滿足或者與其他操作沖突時，程序將出錯并禁止相關操作，并在系統錯誤或安全錯誤中顯示故障類型，如果操作這此時需要強制繼續操作，則需要旁路影響裝卸料機運行的故障，在旁路界面中選擇與故障相應的旁路。

4 調試期間問題分析及處理

4.1 大車編碼器比較錯誤故障處理

在裝卸料機的操作過程中，大車編碼器經常出現比較錯誤，該故障的觸發條件是兩編碼器靜止讀數差值大于6mm或動態讀數差值大于24mm，首先應檢查是否編碼器是否正常工作，然后排查編碼器附近有異物，導致編碼器脫離齒條；如果是編碼器比較值輕微超標，將大車電機制動器釋放，故障消失；如果編碼器比較值過大，而且運動中急停，則判斷編碼器脫離齒條，此時其中一個編碼器旁路，將大車開到0點位置，編碼器重置。

4.2 抓爪嚙合/釋放指示燈故障

裝卸料機抓具抓取組件前為釋放狀態，切斷壓縮空氣后，由于活塞自重下落，導致抓爪處于嚙合與釋放位置之間，安全故障被觸發，無法操作；重新供氣后，該問題仍存在，而實際此時抓具處于釋放狀態，經過工作人員排查發現，抓具嚙合/釋放限位靠的很近，氣缸行程短，導致限位被同時觸發，調試人員釋放/嚙合限位位置進行反復調整，確保限位不同時觸發。

4.3 輔助單軌吊與安全期內壁干涉

裝卸料機試驗時，發現單軌吊電纜滑架與安全殼內壁干涉，裝卸料機無法走到傾翻機上方，經過查閱資料，我們發現該現象在M310堆型中普遍存在，經過與廠家溝通，在不影響單軌吊小車行程的情況下，將滑架干涉部分切割，并對滑線進行加固，保證裝卸料機大車路徑完整。

5 結束語

裝卸料機工作的穩定性決定燃料裝卸的效率及安全，而每次功能驗證和缺陷處理都增加了裝卸料機的可靠性，也讓我們積累了寶貴的經驗，對后續裝卸料機的調試具有良好的實踐作用。

參考文獻

[1]中國核電工程有限公司燃料操作與貯存系統手冊[Z].2011-6-11.

[2]裝卸料機技術規格書[Z].2009-8-31.

[3]裝卸料機運行維修手冊[Z].2011-4-6.

[4]裝卸料機操作手冊[Z].2011-8-1.