PMC装卸料系统运行分析

胡万有 杨鹏 杨发 吴海东

【摘 要】我厂4台机组装卸料系统在换料运行过程中， RX（核岛）厂房与KX（燃料）厂房装卸料机、人桥吊车与转运装置不能顺畅衔接、协同高效运作，本文分析该系统运行情况分析，找出合理的方案进行改进，实现换料过程各设备交接零接口。

【关键词】堆芯;乏池;装卸料机;人桥吊车;转运装置;快/慢区域

中图分类号： TL38 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）06-0074-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.06.026

【Abstract】in the process of refeeding operation， the reloading and unloading machine， bridge crane and transporter of the RX（nuclear island） plant and the kx（fuel） plant can not be connected smoothly and efficiently. This paper analyzes the operation of the system， finds out the reasonable plan for improvement， and realizes the transfer of the equipment to zero interface.

【Key words】Core; Lack of pool; Loading and unloading machine; Bridge Crane; Transporter; Fast/slow area

0 引言

我厂目前商运4台650MW压水堆机组，当燃料组件燃耗达到要求时，需要重新更换燃料组件。反应堆堆芯设计121组燃料组件，每次换料需要将121组燃料从堆芯卸出，运往燃料厂房的乏燃料贮存池，然后在乏燃料池内进行相关组件倒换工作，将三分之一的乏燃料组件替换为新组件，再将所有燃料组件按堆芯设计要求装入堆芯。反应堆装卸料是大修关键路径上的重大项目，反应堆装卸料占核岛大修关键路径时间约六分之一。提高换料工作效率，对整个大修进度控制提供保证。

1 PMC系统组成部分、功能、设计时速度参数

PMC系统的设备集中在反应堆厂房和燃料厂房，涉及的设备较多，在大修期间需要使用PMC系统进行堆芯装料、卸料及相关主件倒换，使用的设备装卸料机、转运装置、人桥吊车。

装卸料机是核电站燃料操作关键设备，由大车、小车与主提升实现在堆芯水池做X、Y、Z三个坐标轴线方向的运动，设计时大车高速18m/min，小车与主提升调整12m/min，低速都为0.91m/min。

转运装置用于燃料组件在燃料厂房和反应堆厂房之间的转运。转运装置由运输小车、倾翻架部件组件，小车高速18m/min，倾翻架12m/min，低速均为1m/min。

人桥吊车在乏池沿三个方向（X，Y，Z）操作燃料组件，额定载荷2T。主要由大车、小车、提升机构用于将燃料组件提出和放入乏燃料池贮存格架内的任何位置，用于将燃料组件传送至承载器内，大车高速18m/min，小车/提升机构12m/min，慢速均为1m/min。

2 装卸料运行分析

2.1 装卸料各设备关系

装卸料时需要将堆芯中的燃料组件放入乏燃料水池对应位置，或者将乏池组件装入堆芯对应位置。装料过程：人桥吊车从乏池抓取组件放入转运装置，转运装置将接收到的燃料组件从K厂房运往R厂房，装卸料机从转运装置抓取组件放入堆芯;卸料是从堆芯卸出组件到乏池。

2.2 理想装卸料情况

在装卸料时，完成一组组件的操作需要从堆芯卸出到装入乏池或者从乏池卸出装入堆芯，三个设备独自运行与交换组件时的交差作业用时，如果三个设备间作业时能无缝衔接，则装卸料的效率是最高的。

因堆芯组件坐标不同，装卸料机移动的距离有差别，乏池组件存放位置不同人桥吊车移动距离也有所差异，組件位置不同对整个换料时间影响较小不作为考虑因素。

2.3 装卸料循环过程运行情况

2.3.1 装卸料理论操作时间情况分析

装卸料机的主提升在装料和卸料时慢速和快速区域位置与行程， 主提升在堆芯和转运区的速度与快慢速区域设计参数如图2所示。

换料过程中绝大部份的操作可以使用偏移法，堆芯坐标对每一组燃料操作和影响较小，时间差不作考虑，取堆芯的中心点G07（坐标15580，2560）作为参考点，至转运装置上方（0，0）使用偏移法操作进行计算分析。装卸料机在水池上方往返堆芯和转运区大车和小车运行的总时间是149s;主提升在堆芯和转运区的运行操作时间可根据速度工况进行计算，主提升在卸料操作所占用的时间是堆芯区153.15s+转运区103.5s;主提升在装料操作所占用的时间是堆芯区110s+转运区78.5s

换料实际操作中进行三向交流、核实组件位置、设置组件位置、脱扣、抓取等都需要消耗部分时间，根据经验设定耗时50S。最后可计算出卸料在R厂房总共耗时456s，装料在R厂房总共耗时387s。

2.3.2 人桥吊车理论操作情况分析

人桥吊车装卸料期间的操作主要由三部分组成，在乏池格架提放燃料组件、在水池上方运送燃料组件、在转运区提放燃料组件，图3是其设计时速度参数。

转运仓门附近的燃料贮存格架里，方便装料时抓取燃料组件，取60s作为一个参考值进行估算。抓取组件时人员操作抓具需要30s时间。由此可得出K厂房操作完一组组件所用时间，装料时操作时间为： 364.5s;卸料时操作时间为：374s。装料和卸料时在K厂房的操作时间理论值相差10s左右，操作时间相同。

2.3.3 转运装置装卸料期间理论运行情况分析

转运装置在装卸料期间主要负责K厂房和R厂房之间燃料的运输。根据其速度设计和图4运行区域计算出转运装置换料时每一步的时间：R厂房的倾翻架倾翻145.4S、小车的水平运输171.4S、K厂房的倾翻架倾翻145.4S。

装料时转运装置操作时间为：转运区装料时间+转运区装料时间+转运装置运输组件用时=542s;卸料时转动装置操作时间为：转运区卸料时间+转运区卸料时间+转运装置运输组件用时=548s，在装料与卸料时转运装置运行用时基本相同。

2.4 装卸料操作时PMC各组成部分用时分析

在设计PMC系统时，如果能够使装卸料时装卸料机、转运装置、人桥吊车三个部分在操作一组燃料所用的时间相同如图2，是比较理想的情况;实际操作中因燃料组件存放位置不同，人员操作、设备运行情况等都会对装卸料用时产生影响，操作时间稍有差別。图5是在选取堆芯G07位置计算出装料与卸料一组组件各部分所占用的时间。根据图5计算出的数据分析，如果能够将转运装置的运行时间缩短到装卸料机操作时间的最小时间内，将可以使换料操作时R厂房不需要等待转运装置就位，实现零或负接口的操作，缩短换料操作时间。

3 PMC运行设计优化

根据PMC系统各设备分析从装卸料机、人桥吊车、转运装置等提高其运行速度，最简单最安全有效的方法是提高燃料传输装置的运行速度，缩短燃料转运装置的运行时间。

缩短转运装置运送燃料组件的时间，可以从四个方面考虑：（1）缩短装卸料机在R厂房转运区操作的时间;（2）缩短人桥吊车在K厂房转运区操作时间;（3）缩短倾翻机的运行时间;（4）缩短转运装置小车运行时间。最简单有效且安全的措施是缩短倾翻架和转运小车的时间。

目前慢速区倾翻架和小车的速度是1m/min，如果将慢速提升至2m/min会使慢速区的运行时间缩短一半约108s，如果慢速提高至3m/min慢速区时间将节约三分之二也就是144秒的时间;如果将慢速区都缩短至300mm将再节约36秒的时间。根据现场操作反馈，将慢速区的速度提升至2m/min就基本满足现场无缝衔接运行。

调整转运装置的慢速区速度，改动PMC参数较小，有效提高装卸料效率的方法，成功实施RX厂房换料操作时基本可实现连续性换料，与各设备实现零接口工作，节省装卸料人员等待设备的情况，缩短大修换料工作时间，提高机组效益。

【参考文献】

[1]3号装卸料机、人桥吊车、转运装置调试报告.

[2]3号装卸料机、人桥吊车、转运装置初步设计说明书.

[3]FTS操作手册，FTS维修手册，RFM操作手册，RFM维修手册.