某核电站装卸料机调试解析

王冲　张楠

摘 要：装卸料机是核电站装卸料的关键设备，承担着燃料在堆芯的装卸工作，文章针对装卸料机设备结构功能及主要调试项目进行分析，深化我们对装卸料机的掌握，以便能快速的解决装卸料过程中出现的问题，为装卸料机的调试及检修工作提供经验借鉴。

关键词：装卸料机；设备结构；调试

核电站装卸料机是核电站停堆换料的关设备之一，它横跨于堆腔和换料水池上，沿着水池两侧+20.22m标高的轨道运行，用于燃料组件在反应堆厂房的吊运，以完成燃料的装卸与转运任务。

1 装卸料机的功能

装卸料机的基本功能是将燃料组件装入堆芯的指定位置，并将乏燃料组件卸出堆芯并运至转运仓中，它由提升、抓取、旋转、运行、定位、报警和显示系统等部分组成，能做X、Y、Z三个坐标轴线方向的运动，以及在堆腔内做0°-270°范围内的旋转运动，主要任务有以下几个方面：（1）在反应堆首次装料和换料时装卸燃料组件；（2）在

堆芯与转运装置之间运输燃料组件；（3）辅助单轨吊车可操作专用

工具对控制棒组件和其他对象进行操作，当主提升或伸缩套筒和抓具失灵时，使用专用工具对燃料组件进行操作；（4）借助在线啜吸装置，进行辐照燃料组件破损检查。

2 装卸料机的结构

（1）大车。大车是整个装卸料机的支承构件，沿装卸料机轨道在水平坐标轴X方向上运行；它主要由桥架、大车走台及护栏、大车电缆输送装置、大车编码器装置、大车传动及车轮组等组成；桥架不仅为装卸料机小车、起升系统、控制系统提供支撑，也为装在桥架的两根主梁上的走台提供空间；装卸料机的动力电缆、气源管线、通讯电缆由安装在大车右侧轨道外的滑架输送，滑架应保证滑车运行流畅不卡涩；大车左右两侧的编码器记录大车具体的坐标、速度等参数，大车前后两个光敏传感器保障大车轨道附近无异物，保证大车安全运行；大车有电动和手动两种操作方式，当电动驱动出现故障时，可以打开电机制动器的手动释放装置，通过电机手轮驱动大车运行。（2）小车。小车是上部塔形构件、固定套筒及旋转机构以及装卸料机操作控制台等机构的支承构件，同时也是装卸料机的运行机构，沿安装在大车两根主梁上的轨道在水平坐标轴Y方向上行走并能够准确定位。（3）主提升系统。主提升机构包括电动机、运行制动器、减速器、应急制动器、卷筒、应急操作手轮、编码器、安全制动器和载荷测力计等，它是燃料组件垂直运动的机构，当抓具指示灯显示出抓具处于“啮合”或“释放”状态时，主提升按照预设的程序运行。（4）固定套筒。固定套筒是伸缩套筒和燃料组件的导向装置，也是啜吸试验系统的支承机构和检测气体收集场所，整个机构安装在小车上，可通过齿轮机构实现整个套筒及安装在它上面的上部塔形构件一起做270度的旋转。（5）伸缩套筒。伸缩套筒是实现燃料组件升降操作的执行机构，在固定套筒的导向下进行升降运动，其顶部的两个滑轮组通过钢丝绳悬挂在主提升机构下部，由主提升机构进行驱动。（6）燃料组件抓具。装卸料机的抓具安装在伸缩套筒的底端，它由依靠两个导向销和一个防错位销导向和定位，以确保抓具准确落在燃料组件的上管座上，当抓具下降时，导向销先接触燃料组件，继续下降直至抓具落在燃料组件上，此时锁紧装置已打开，然后可以操作抓具的抓取与啮合；当抓具提起时，锁紧装置回位，此时无论怎样操作抓具，都不会打开，起到自锁作用。（7）辅助单轨吊。辅助单轨吊是起重为20KN的电动单轨吊车，由提升机构和电动小车两部分组成，供操作专用工具使用，同时可以在装卸料机起升出现故障后的紧急操作。

3 装卸料机的调试

3.1 试验前的准备

在试验开始前，为了保证相关工作的顺利开展，需要对装卸料机的安装状态及试验条件进行确认，主要对以下几个方面的准备工作进行了协调：（1）压缩空气系统可用，气源可靠；（2）装卸料机电源为单独供电，电源电压稳定；（3）装卸料机的安装工作已结束，相关质量计划通过；（4）装卸料机的接线质量合格，不出现漏接、短接；（5）现场安全措施到位，确保调试期间设备、人员的安全。

3.2 大小车坐标定位

装卸料机大车和小车具备人工定位和自动定位两种功能，人工定位是靠装在大小车上的移动指针和固定的刻度标尺组成，自动定位是通过编码器将大小车位置信息传递给控制系统，由程序控制实现装卸料机的自动定位。装卸料机在厂房组装完成后，存在安装误差，因此初次坐标需人工定位，以转运装置倾翻机上方为大小车坐标为O点，在堆芯选取2个点，通过软件计算出堆芯其它155个点的坐标，选取紧贴堆芯围板的点进行逐一验证，要求组件下管座與围板间隙1mm以内，调整大小车指针与定位标尺对齐，完成坐标定位。

3.3 起升设置

为了保证燃料组件的安全，将装卸料机的起升区域设置分为两个部分，倾翻架区域和堆芯区域；在设置起升区域前，分别将倾翻架区域和堆芯区域的设计值导入程序，然后用模拟燃料组件进行逐一验证，并根据实际情况进行微调。

3.4 联锁与旁路

装卸料机有着复杂的控制系统，它由运行PLC和安全PLC控制着装卸料机的运行，除了设置运行路径和限位开关来保障装卸料机的安全运行外，还应满足下列连锁：（1）大车、小车及伸缩套筒三者之间不能同时运行；（2）大车和小车只有伸缩套筒处于完全提升时才能操作；（3）大车和小车不能同时运行，自动控制方式除外；在相关条件不满足或者与其他操作冲突时，程序将出错并禁止相关操作，并在系统错误或安全错误中显示故障类型，如果操作这此时需要强制继续操作，则需要旁路影响装卸料机运行的故障，在旁路界面中选择与故障相应的旁路。

4 调试期间问题分析及处理

4.1 大车编码器比较错误故障处理

在装卸料机的操作过程中，大车编码器经常出现比较错误，该故障的触发条件是两编码器静止读数差值大于6mm或动态读数差值大于24mm，首先应检查是否编码器是否正常工作，然后排查编码器附近有异物，导致编码器脱离齿条；如果是编码器比较值轻微超标，将大车电机制动器释放，故障消失；如果编码器比较值过大，而且运动中急停，则判断编码器脱离齿条，此时其中一个编码器旁路，将大车开到0点位置，编码器重置。

4.2 抓爪啮合/释放指示灯故障

装卸料机抓具抓取组件前为释放状态，切断压缩空气后，由于活塞自重下落，导致抓爪处于啮合与释放位置之间，安全故障被触发，无法操作；重新供气后，该问题仍存在，而实际此时抓具处于释放状态，经过工作人员排查发现，抓具啮合/释放限位靠的很近，气缸行程短，导致限位被同时触发，调试人员释放/啮合限位位置进行反复调整，确保限位不同时触发。

4.3 辅助单轨吊与安全期内壁干涉

装卸料机试验时，发现单轨吊电缆滑架与安全壳内壁干涉，装卸料机无法走到倾翻机上方，经过查阅资料，我们发现该现象在M310堆型中普遍存在，经过与厂家沟通，在不影响单轨吊小车行程的情况下，将滑架干涉部分切割，并对滑线进行加固，保证装卸料机大车路径完整。

5 结束语

装卸料机工作的稳定性决定燃料装卸的效率及安全，而每次功能验证和缺陷处理都增加了装卸料机的可靠性，也让我们积累了宝贵的经验，对后续装卸料机的调试具有良好的实践作用。

参考文献

[1]中国核电工程有限公司燃料操作与贮存系统手册[Z].2011-6-11.

[2]装卸料机技术规格书[Z].2009-8-31.

[3]装卸料机运行维修手册[Z].2011-4-6.

[4]装卸料机操作手册[Z].2011-8-1.