装卸料机主提升同心度问题分析与处理

于春宁 邓寅生

摘要：核燃料装卸和贮存系统（PMC系统）担负着核电站核燃料组件装卸和贮存的重要功能，是核电站运行的前提。装载机作为核燃料装卸和贮存系统中的关键设备，主要用于完成反应堆厂房内燃料组件的装卸。其运行的稳定性和准确性直接关系到核电站燃料的顺利装卸。本文从分析装载机的结构入手，通过研究影响同心度的各种因素，最终确定装载机同心度超差的原因，从而可以解决堆芯定位偏差问题。

关键词：装载机所有者;提升;同心度问题;分析处理;研究

1问题描述

1.1主提升结构介绍

装卸机主升降机主要由四部分组成：转台、固定套筒、伸缩套筒和爪。其中转台安装在轿厢顶部，内部主要为主提升的驱动机构，可实现0～270°方向的旋转。固定套筒位于小车底部，主要为伸缩套筒的上下运动提供导向。伸缩套筒位于固定套筒内，转台中的主提升驱动机构通过钢丝绳控制上下移动。伸缩套筒的下部通过法兰结构与夹持器连接，以执行燃料组件操作的功能。在反应堆堆芯中，燃料组件之间的理论间隙值为1 mm。装载机主提升机构结构的特殊性有利于保证燃料组件装载的精度。

1.2问题描述

在装载燃料组件之前，需要进行一系列调试试验，以进行设备参数设置和逻辑性能验证。其中，岩心定位试验是装卸机多项试验的关键部分。堆芯定位测试一般包括三个部分：堆芯坐标参数获取、堆芯定位验证和预检阶段的再验证。

在国内某核电厂的预检阶段，预检人员进行了堆芯定位验证，发现：1）当装载机转台处于直立位置时，模拟燃料组件可以正确放置在反应堆下部内构件中，且四个前进方向，前后移动6.0mm，但总成仍能正确放置;2） 装卸机转台旋转180°后，模拟燃料组件无法正确定位在下部反应堆的内部构件中。通过望远镜和偏移法检查，确定模拟燃料组件无法正确定位，因为下部管座偏移90°。

上述岩心定位验证结果与之前的测试结果完全不一致。在正常情况下，当装载机的转台处于直立位置时，可以在堆芯中正确抓取模拟燃料组件。转台旋转180°后，模拟燃料组件仍然可以在堆芯中正确抓取。前、后、左、右方向的偏移量应不小于6.0 mm。堆芯定位和验证异常的原因表明，装卸机主提升的同心度已严重超出。当前状态下的装卸机不具备进行核燃料装载的条件。装卸机主起升超过标准的原因必须在现场找到并解决，然后才能继续后续的核燃料装载。

2原因查找和分析

2.1原因搜索

1） 外观检查

（1）检查装卸机夹爪，手指前方0°方向有明显的敲击痕迹;（2）检查装卸机固定套、伸缩套，未见明显异常;（3）检查模拟燃料组件，外表面无明显异常;（4）检查夹爪在固定套筒中的运动情况，夹爪在上升过程中与固定套筒的导轨间隙配合，但直到模拟燃料组件进入固定套筒后，发现固定套筒和组件背面（270°方向）下的套筒导轨槽完全死掉，正常情况下应具有统一的间隙。

2） 参数复测

（1） 装卸机主提升伸缩套垂直度复测，结果在合格范围内，安装完成后与测量结果一致;（2） 重新测量伸缩套的同心度（用千分表测量爪体），结果为1.8mm，超出合格范围（≤ 0.75毫米）。其中伸缩套安装后测量结果为0.45mm;③ 在装卸机抓取状态下，测量模拟燃料组件的垂直度，下管座相对于上管座向后（270°方向）偏移8.5mm。单独测量模拟燃料组件的垂直度，结果在合格范围内（测量值<1.0mm）。

3） 定位检查

（1） 装载和卸载机器运行至燃油输送装置，然后将夹持器下降至燃油箱。左右方向间隙相等，但夹钳正面（90°方向）卡在油箱上（调试后间隙为3.0mm）;（2） 装载机到核心A7点的机会是，安装大车坐标重置板，分别测量大车重置方向的距离，并與调试结果记录完成后进行比较，发现小车方向结果，小车方向电流值比调试记录结果大7.0mm，A7点表示整个装卸机堆芯坐标系原点，这表明堆芯坐标可能整体向前移动了7.0 mm（180°）。

2.2原因分析

1） 主上升异常同心度

通过对爪击痕迹的观察和分析，可以确认爪指钩与硬物发生碰撞，碰撞过程中的冲击载荷可能会影响爪、伸缩套等主要起重部件的结构和尺寸。

伸缩套筒为圆柱形结构，前后方向焊接有导轨。在操作过程中，由几组导向轮固定，以确保不会晃动。夹持器的主要部件也是圆柱形结构，四个指钩是夹持燃料组件的主要轴承部件。夹持器和伸缩套筒通过4个螺栓连接。考虑到上述结构设计，当夹钳和伸缩套筒受到撞击载荷的冲击时，最有可能的冲击是夹钳和伸缩套筒之间的连接法兰结构。

现场复测的相关参数证实了上述推测：伸缩套筒的垂直度符合要求，其主体没有变形;在夹具处测量伸缩套筒的同心度，发现其超出后部公差（270°方向），表明夹具主体或夹具与伸缩套筒之间的法兰连接变形。更换另一个夹持器后，同心度偏差的方向和大小与以前基本相同，消除了夹持器本体变形的可能性。

这样，可以确定连接夹具和伸缩套筒的法兰由于碰撞而变形，从而导致主提升的同心度参数超出公差。由于伸缩套管的垂直度不变，因此计算了同心度变化对岩心定位的影响。

根据相似三角形原理，可以计算ω=7.9mm。该值与实测构件下承口相对于上承口的偏移量（8.5mm）基本一致，说明上述分析过程是可信的。

2） 装卸机坐标偏差

现场参数复测时，发现装卸机处于燃料输送装置的正确位置，夹持器与油箱左右侧间隙相等，正面（90°方向）完全卡在地面上;装卸机运行至A7点，安装大小车坐标复位板，分别测量大小车方向的复位距离，并与调试后记录的结果进行比较，发现小小车方向的结果一致，与记录结果相比，大小车方向值增加了7.0mm。同时，对现场的PLC装卸机的所有核心坐标参数进行了复核，结果都是正确的。

根据上述情况，可以确认装卸机的核心坐标整体向前移动7.0mm（90°方向）。造成这种现象的可能原因包括现场人员误动卡车编码器的齿轮，以及机架上的异物导致卡车编码器移动时齿轮跳动。

3） 岩心坐标验证异常

（1） 夹具的碰撞导致模拟燃料组件下部管座在270°方向上出现7.9mm的偏差。当转台旋转180°时，下部管座的偏差再次变为90°方向上的7.9mm偏差。② 装载机坐标的整体向前移动将在模拟燃料组件的下部管座上叠加7.0mm至90°的偏移量，该偏移量不会因转台的旋转而改变方向。因此，在装卸机器时，在燃料组件集箱下方模拟转台，因为有两个相对且大致相等的偏移量，因此，偏移量相互偏移，集箱基本位于上部下部反应器的导销中，部件可以在堆芯中正确就位，并且偏移量在6毫米左右，也可以仍然正确的就位。但是，当装载机转台旋转180°时，模拟燃料组件下部管座上沿同一方向的两个偏移量将叠加在一起，从而在90°方向上产生更大的偏移量，导致组件无法正确定位在下部堆内构件中。

3处理措施

3.1装卸机整体坐标偏差

装载到A7机会点的处理措施，安装大车方向复位板的位置，然后微调装载和卸载机的位置，确保在复位板值完成后，从位移和调试记录中确定其在大车和小车方向，然后分别重置小车和小车编码器的值，这样可以从整体上纠正装卸机坐标偏移问题。

4结论

本文在装载前验证堆芯坐标的过程中，详细调查和分析了装载机转台旋转180°后模拟燃料组件无法正确安装在堆芯中的原因。分析发现，装卸机夹爪撞击事故造成连接法兰底部伸缩变形，导致装卸机主升同心度参数出现超差，在通过模拟燃料组分的过程中，偏差被放大到阀座下方的管道上，并且装卸机意外地协调整体偏移，导致异常堆芯坐标验证问题。在此基础上，提出了相应的处理方案，最终彻底解决了问题，有效地保证了核电站核燃料装填的安全，为后续处理类似装卸机问题提供了思路和参考。

参考文献

[1]谢俊. AP1000核电机组装卸料机技术特点及堆芯装卸料技术难点探讨[J]. 机电信息，2016（03）：58-60.