核反應堆壓力容器檢查升降平臺支撐可靠性研究

王龍　王俊濤　張志義　張軍　周文

【摘 要】針對核反應堆容器檢查范圍廣，檢查周期長問題，設計研制了核反應堆壓力容器檢查升降平臺裝置，可實現(xiàn)多檢查區(qū)域并行檢查。本文對該裝置的總體結構、設備支撐定位方式進行了分析，并對下平臺的固定支撐強度進行了力學仿真分析，驗證了有腿下平臺支撐穩(wěn)定可靠。

【關鍵詞】壓力容器；支撐；升降平臺；可靠性

中圖分類號：TH273 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）08-0140-002

Nuclear Reactor Pressure Vessel Inspection Lifting Platform Support Reliability Study

WANG Long WANG Jun-tao ZHANG Zhi-yi ZHANG Jun ZHOU Wen

（CNC Wuhan Nuclear Power Operation Technology Co.，Ltd.，Wuhan，Hubei 4300223，China）

【Abstract】In view of the wide inspection scope and long inspection period of nuclear reactor vessels， a nuclear reactor pressure vessel inspection and lifting platform device was designed and developed to achieve parallel inspection of multiple inspection zones. In this paper， the overall structure of the device， the device support and positioning method are analyzed， and the mechanical analysis of the fixed strength of the lower platform is performed to verify the stability and reliability of the platform support under the leg.

【Key words】Pressure vessel；Support；Lifting platform；Reliability

0 引言

核反應堆壓力容器超聲檢查需要檢查區(qū)域有：壓力容器筒體與筒體連接焊縫、壓力容器筒體與底封頭連接焊縫、壓力容器接管安全端區(qū)域檢查、壓力容器筒體與接管連接區(qū)域檢查[1]。檢查區(qū)域多，且分布在壓力容器軸線不同高度上，設備定位安裝位置位于換料水池近15米深的水下。

1 設備結構介紹

檢查裝置主體結構以有腿下平臺為基礎，如圖2所示，在有腿下平臺上安裝升降立柱，在有腿下平臺上倒掛機械臂，在升降立柱上部裝機械臂。升降平臺上裝有三個輔助支撐，保證整個檢查平臺的穩(wěn)定性。設計裝用吊具，整個檢查平臺一次性下水安裝，兩臺機械臂實現(xiàn)同時檢查，實現(xiàn)獨立分區(qū)域實施分布式掃查，設想下筒體環(huán)焊縫和接管區(qū)域掃查內(nèi)容同時進行。升降平臺快速升降定位，實現(xiàn)所需檢查焊縫范圍全覆蓋。檢查裝置主體結構分為：有腿下平臺、升降平臺機構、平臺輔助支撐、機械臂四大部件。有腿下平臺及輔助支撐為設備支撐機構，升降平臺機構為中心導向機構。兩臺不同掃查任務的機械臂通過掃查計劃規(guī)劃分布在中心導向機構上的不同區(qū)間，獨立自主運動在相應的掃查區(qū)域內(nèi)，實施掃查任務。底部有腿下平臺支撐保證中心導向機構在容器內(nèi)穩(wěn)固，輔助支撐保證上裝機械臂在掃查接管及法蘭面時升降平臺的剛度，保證掃查質量。

2 平臺固定支撐方式分析

平臺的支撐固定方式有兩種，吊籃支撐面及堆內(nèi)構件支撐面兩種方式。采用吊籃支撐面支撐固定時（上平臺固定），如圖3所示，平臺的運動方式是從上向下運動，上端機械臂僅能檢查法蘭孔帶，在下端固定一臺機械臂檢查項目較多，需要檢查筒體與底封頭環(huán)焊縫，下筒體環(huán)焊縫，上筒體環(huán)焊縫以及接管安全端焊縫。在檢查的過程中，無法安裝壓力容器接管射線檢查工具實現(xiàn)射線檢查。采用這種支撐定位方式，可以有效減少設備起水下水次數(shù)，減少環(huán)吊使用次數(shù)。但是上端機械臂檢查內(nèi)容較少，且在壓力容器超聲視頻檢查過程中，無法實現(xiàn)射線檢查，在檢查時間周期減少不明顯。

采用堆內(nèi)構件支持面支撐固定時（有腿下平臺固定），平臺的運動方式是從下向上運動，如圖4所示，上端機械臂可檢查上筒體環(huán)焊縫、接管安全端焊縫以及法蘭孔帶。下端機械臂可實現(xiàn)筒體與底封頭環(huán)焊縫以及下筒體環(huán)焊縫的檢查。在上機械臂檢查上筒體環(huán)焊縫的過程中，進行安裝壓力容器接管射線檢查工具完成接管安全端射線檢查。在射線檢查完成后，可以安裝壓力容器接管安全端超聲專用檢查工具檢查接管，分擔上端機械臂的接管檢查任務量。采用這種支撐定位方式，不僅可以有效減少設備起水下水次數(shù)，減少環(huán)吊使用次數(shù)，還可以實現(xiàn)射線檢查，顯著縮短整個壓力容器檢查時間周期。

因此，在考慮壓力容器檢查周期以及設備起水次數(shù)兩方面因素，采用堆內(nèi)構件支持面固定支撐，升降平臺實行從下向上的運動方式較好。

3 有腿下平臺載荷仿真分析

反應堆壓力容器檢查升降平臺裝置固定方式采用有腿下平臺固定支撐方式，由于原有腿下平臺使用時安裝一臺機械臂進行檢查工作，而在反應堆壓力容器檢查升降平臺裝置中，有腿下平臺需承載升降平臺及兩臺機械臂重量，相比原有的設計，有腿下平臺的實際載荷比預期大，為了保證有腿下平臺安全可靠性，對有腿下平臺實際承載載荷進行力學仿真分析[2-3]。

有腿下平臺自身重量約0.5噸，有腿下平臺實際負載的重量約為1.2噸，設定有腿下平臺支撐腿與堆內(nèi)構件支撐配合面為固定約束，有腿下平臺與升降立柱連接面為載荷負載面。對有腿下平臺進行負載后安全系數(shù)、應變以及應力仿真分析[4-5]。從分析可知，破壞最容易出現(xiàn)在橫向支腿與垂直支腿連接處，此處等效應變最大，等效應力最大，安全系數(shù)最小，安全系數(shù)為7.33。大于通常需要的3倍安全系數(shù)要求。利用有腿下平臺支撐定位升降平臺安全可靠。

4 檢查裝置可應用范圍

該核反應堆壓力容器檢查升降平臺裝置既可以應用于M310堆型，也可以應用于AP1000等堆型。該檢查裝置可與其他專項檢查工具并行實施檢查，提高檢查效率，節(jié)省核電站大修時間，降低了檢查裝置對外界條件的依耐性，為核電廠安全運行提供了有力保障

圖10 核反應堆壓力容器檢查升降平臺現(xiàn)場檢查照片

5 結束語

采用堆內(nèi)構件支持面固定支撐，升降平臺實行從下向上的運動方式，可最大化的實現(xiàn)并行檢查，且采用利用有腿下平臺以堆內(nèi)構建支撐面定位，精度高，安全可靠。

【參考文獻】

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