裝卸料機抓取燃料組件套筒更換技術分析

李俊

【摘 要】以某核電站裝卸料機套筒更換項目為背景，詳細介紹套筒更換、伸縮套筒垂直度/圓周度調整、導輪間隙調整、功能試驗的流程控制和技術分析，形成一套完整的套筒更換流程和精度調整方案，為裝卸料機套筒更換提供參考借鑒。

【Abstract】Taking the replacement project of a loading and unloading machine for a nuclear power plant as the background， the paper introduces in detail the sleeve replacement， the adjustment of the perpendicularity / circumference of the telescopic sleeve， the adjustment of the clearance of the guide wheel， the process control and the technical analysis of the function test， forms a complete set of sleeve replacement process and accuracy adjustment plan， so as to provide reference for replacement of loading and unloading machine sleeve.

【關鍵詞】裝卸料機；抓取套筒；垂直度/圓周度；精度調整

【Keywords】loading and unloading machine； grabbing sleeve； perpendicularity / circumference； precision adjustment

【中圖分類號】TM623 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）03-0170-02

1 背景

某核電站在堆芯進行裝卸料機定位試驗時，發(fā)現(xiàn)裝卸料機在H08位置需要向前方向偏移19mm才能使組件就位，而程序要求最大偏移量≤12mm，連續(xù)偏移試驗結果不合格。

通過對裝卸料機伸縮套筒的垂直度及圓周度進行測量，分析造成組件下插偏移量大的原因是伸縮套筒下法蘭面與夾爪連接法蘭面不平整，存在0.5mm偏差。當夾爪抓取燃料組件時，長度約4m的燃料組件把此偏差放大，導致了需要偏移19mm后才能將燃料組件就位于堆芯。為保證裝卸料機的定位精準度，須更換套筒。

套筒作為裝卸料機的主體部分，其拆除及回裝涉及多個相關聯(lián)的部件[1]，如裝卸料機轉塔及部件、ZTV部件、在線啜吸裝置部件、套筒水下燈等。

限于篇幅，本技術總結主要闡述套筒及轉塔的拆卸、安裝、套筒圓周度和垂直度測量調整過程，重點分析套筒圓周度和垂直度的測量及調整部分。

2 裝卸料機套筒拆除及安裝

2.1 轉塔拆除

裝卸料機轉塔是通過20顆螺栓與固定套筒一起固定在球軸承環(huán)上，轉塔里有主提升電機、齒輪箱等提升機構，ZTV相關提升機構、供氣管線、電纜等，在吊運轉塔前，必須先把這些部件梳理清楚。拆除了與轉塔連接的外部管線后，對稱松開80%的固定螺栓（共20顆，松開前以1～20序號標記），用環(huán)吊吊鉤帶手拉葫蘆掛在轉塔吊耳上，先手動把葫蘆拉緊，然后把所有固定螺栓松開，確認無干涉后，環(huán)吊把轉塔吊起。

吊起轉塔后，呈現(xiàn)轉塔下法蘭面與固定套筒上法蘭面，兩法蘭面通過U型組合墊片來調整間隙及水平。

2.2 固定套筒拆除

固定套筒是靠套筒上法蘭面“掛”在球軸承環(huán)上，吊運前確認伸縮套筒已用專用工具固定，啜吸管線、ZTV連接桿、水下燈等已經(jīng)拆除。確認無干涉后，使用環(huán)吊帶手拉葫蘆等專用吊具把固定套筒和伸縮套筒整體吊走。拆除后的套筒放到在專用支架上。

2.3 新裝卸料機套筒安裝

新套筒安裝即可視為拆卸的逆過程，具體參考上述套筒拆卸過程。新套筒起吊時候需要注意的是，因為套筒長度較大，起吊時候需要環(huán)吊的雙吊鉤配合，主吊鉤掛在套筒頂部，小吊鉤掛在套筒下部1/3處，兩鉤相互配合，實現(xiàn)套筒由橫放到豎立的過程。

3 套筒相關測量及試驗

固定套筒（含伸縮套筒）和轉塔回裝到裝卸料機上后，20顆固定螺栓按照拆卸時標號回裝但不緊固。然后安裝伸縮套筒懸掛頭，使伸縮套筒與鋼絲繩連接；提升電纜及管線回裝，使伸縮套筒能電動提升下降，然后就進入套筒測量及調整環(huán)節(jié)。

3.1 套筒參數(shù)調整PID法

裝卸料機伸縮套筒能實現(xiàn)安全可靠并有高精度地抓取燃料組件，主要涉及三個重要參數(shù)：圓周度、垂直度、控制導輪摩擦力，伸縮套筒的圓周度/垂直度調整需要涉及控制導輪的調整，而導輪間隙變化必然引起其摩擦力的變化，所以這三個參數(shù)的測量及調整需要按照一定的邏輯進行，并且是一個反復調整的PID過程，具體如圖1：

3.2 套筒圓周度測量及調整

在測量套筒圓周度前，先用頂絲螺栓把套筒頂起，然后在套筒上法蘭面與球軸承環(huán)之間墊3mm的U型調節(jié)墊片，后面通過增減調節(jié)墊片的厚度來實現(xiàn)套筒圓周度的調整。

U型調節(jié)墊片增減計算：增減墊片后對套筒圓周度的貢獻，可以簡化為杠桿原理計算，當偏差數(shù)據(jù)較大時候，可以認為墊片厚度的增減與圓周度偏差關系呈線性。套筒上法蘭面固定螺栓位置到套筒軸線距離約1.0m，上法蘭面到測量圓周度位置（夾爪下降到8000左右）距離約 為12.0m，因此增減墊片厚度X，對于圓周度（最大值-最小值）貢獻為Y，計算為X/1.0=Y/12.0，Y=12X。

后續(xù)垂直度測量結果若不合格需調整導輪后，圓周度結果將會發(fā)生變化，需要重新測量，不合格需要繼續(xù)調整。（注：通過調整墊片調整圓周度或垂直度，屬粗調，若偏差范圍較小，則可通過調整導輪間隙來實現(xiàn)。）

3.3 套筒垂直度測量及調整

圓周度調整合格后，需測量伸縮套筒垂直度。測量儀器是使用經(jīng)緯儀，采取多組數(shù)據(jù)采樣，測量與調整并行方法。

①兩根標尺分別固定在夾爪的0°和90°方向位置。

②分別在0°和90°方向測量伸縮套筒垂直度，期間每提升500mm測量一個數(shù)據(jù)。

③根據(jù)測量數(shù)據(jù)，分析套筒垂直偏移方向及發(fā)生偏移的高度位置；適當調整導輪間隙，通過松開或逼進導輪，調整垂直度。

④調整導輪后，再次測量套筒圓周度，圓周度合格后，再測量垂直度，然后根據(jù)測量數(shù)據(jù)再次調整導輪，直至最后圓周度和垂直度均合格。

3.4 摩擦力測量及調整

摩擦力試驗是在套筒圓周度、垂直度測量合格后進行，目的是檢查是否存在導輪與伸縮套筒之間摩擦力過大的情況。

摩擦力測量方法：通過分別提升下降伸縮套筒，每200mm記錄一次載荷，計算出下降（或提升）過程載荷最大值與最小值之差，要求差值≤40daN。

根據(jù)測量數(shù)據(jù)分析出提升和下降的載荷變化發(fā)生突變的高度，判斷此區(qū)間影響載荷突變的導輪層數(shù)，并對該導輪間隙進行調整，直至摩擦力合格。

3.5 帶假組件測量垂直度

為了避免出現(xiàn)像舊套筒那樣在圓周度、垂直度均合格時候，帶假組件做連續(xù)偏移法不合格的情況，新套筒更換且圓周度、垂直度測量合格后，增加帶假組件測量垂直度項目。

測量過程：

①裝卸料機夾爪抓取假組件后，在假組件的180°和270°方向分別固定一根標尺；

②使用經(jīng)緯儀分別測量假組件180°和270°方向的垂直度；

③分析垂直度偏差結果，兩個方向的偏差結果需±3.0mm之內。

4 結論

通過對裝卸料燃料組件抓取套筒的更換流程和相關參數(shù)測量調整分析及實踐，形成一套邏輯高效的流程控制方法；在套筒圓周度、垂直度及導輪摩擦力測量方面除了傳統(tǒng)的調整控制導輪間隙方法外，引入了調整固定套筒上法蘭面與支撐法蘭面間隙來調整垂直度/圓周度的方法，現(xiàn)場實施證明兩種方法結合使套筒精度調整效率有較大的提高。

【參考文獻】

【1】廣東核電培訓中心.900 MW壓水堆核電站系統(tǒng)設備[M]. 北京：原子能出版社，2004.