环吊楔形块加工工艺的改进应用

环吊楔形块加工工艺的改进应用

何志华

中国能源建设集团广东火电工程有限公司广东广州510735

摘要：CPR1000核岛反应堆厂房布置有环形起重机，简称环吊。环吊在核岛建设阶段及后续运行阶段是反应堆厂房内设备吊装最重要起重设备。同时，环形起重机安装工艺复杂，安装质量要求高，因此环吊各项安装作业的质量控制显得尤为重要。

关键词：工艺；工期；经济效益

一、前言

CPR1000项目中的环吊安装是一个施工及工艺复杂的工作。比如环吊安装中环轨梁地面的拼装测量取样、牛腿测量放样钻孔、环吊环轨梁吊装就位后调整组合、楔形块测量加工、环吊端梁主梁吊装、环吊载荷试验、环吊标定等。其中环吊楔形块的测量加工工作也是环吊安装中的重点工作之一，厂家提供的楔形块数量为36块仅能满足安装使用。因此加工需特别小心，以免因加工造成楔形块报废，这将拖后环吊安装工期。本文主要以环吊楔形块加工改进应用时行研究。

二、改进可行性分析

参考之前核电项目环吊楔块测量加工，以从流程、工艺、加工精度等方向进行可行的改进分析，优化其加工流程、加工工艺、加工质量和提高加工效率。

下面是正常环吊楔形块加工流程及具体操作要求。

1、加工流程

图1-1加工流程图

2、具体操作内容

2.1楔形块的标记

对楔形块进行初加工前，必须根据对应环吊支撑牛腿的序号来对楔形块进行标记标识。

相应地，楔形块和对应的牛腿应具有相同编号。将下面的信息用钢印标记到楔形块的两个横面上：

对每一楔形块均应发布一个加工标识单，它应包含下列信息：

第一次发布：确定初加工厚度；

第二次发布：确定图纸中具体说明的终加工厚度（四个角的厚度及楔形块中间的平均厚度）。

2.2楔形块初加工厚度的计算

在每个牛腿表面上测量四点标高，分析测量数据并取最低一点标高用于计算；

测量每个牛腿位置上环轨梁的实际高度；

楔形块初加工厚度的计算：

反应堆厂房预应力前轨道梁上表面理论标高-轨道梁实际高度-牛腿表面最低点标高＋6mm（加工安全余量）；

根据对应的牛腿测量数据对楔形块进行标识，而且楔形块和牛腿具必须有相同的编号；

初加工表面可使用刨床或机床进行加工。

2.3楔形块最终加工厚度计算。

在环吊轨道梁最终调整后，使用内径千分尺或量块精确测量每个牛腿角上四个点位置牛腿上表面至环轨梁下表面的距离值，并一一记录，再根据后面的厂家计算公式算出每个楔形块的最终加工厚度值。

2.4楔形块的终加工

在环梁安装并最终调整后，由于牛腿表面的标高存在误差，因此在牛腿表面和环梁的下表面之间精确测量四个点位的高度并从1#牛腿到36#牛腿做好标记，分析并计算楔形块四角理论加工厚度：

由于楔形块的加工厚度不等且要一次成形，不允许在楔形块表面上形成两个加工面，这样给加工带来了一定的难度。要达到上述加工条件，楔形块对角厚度之和必须或接近相等，因此必须对实测值进行均衡和假设以计算出楔形块四角的理论加工厚度，如图2.4-1：

计算E点的厚度

E=（B-D）/900.43×408.93+D

计算C点的厚度

F=（E-A）/408.93×900.43+A

计算C点与实测厚度F的差G

G=C-F

通过调整楔形块四角的实际厚度（每个角允许调整范围±0.5mm）使C点实测厚度和计算厚度的差值G为零，这样使楔形块的对角之和基本相等且可以保证一次加工成形。

图2.4-1楔形块厚度计算信息

2.5楔形块的最终尺寸检查

楔形块最终加工完成后就以下方面进行检查：

标识：两个横面上的钢印（从开始测量到最终加工以及在环吊支撑牛腿和环梁间的安装）；

厚度：使用外径千分尺测量楔形块四角厚度，厚度误差为±0.5mm。

楔形块成品最终尺寸检验合格后，对楔形块刷涂防锈油漆进行保护。

3.可行性

从环吊厂家程序规定的楔形块加工流程中可以优化改进的地方其实不多，只能从加工工艺、实际加工流程进行优化。改进加工工艺对非加工面进行加工，其实能为后续精加工提高精度、偏差的控制更好实现。另外，采用数控机床联合分工进行加工，可以合理分割加工流程点，达到同时批量同步加工效果。

三、改进实施措施

1.加工工艺改进实施

通过提高加工精度，厚度误差由±0.5mm提高至±0.2mm，由原非加工面的平面度无要求，改进为非加工面平面度误差为±0.5mm，使得加工面精度要求提高到±0.2mm。

通过数控车床对楔形块大小为700mm×800mm×50mm的两个平面进行粗加工，粗加工完成后使用磨床对楔形块两个平面进行打磨，对磨平后的楔形块进行数据测量，控制整个厚度为40mm作为精加工的基板。

在环吊轨道梁最终调整后，使用内径千分尺或量块精确测量每个牛腿角上四个点位置牛腿上表面至环梁下表面的距离值，并进行记录，再根据厂家提供的计算公式出每个楔形块的最终加工厚度值。在数控机加工中心，采用螺栓固定在台面上并装上定位块，固定小头采用楔形块夹紧，侧面用顶丝固定或使用强力吸盘。对粗加工后的楔形块定位后进行精加工，通过Mascan软件对现场测量出的数据进行平面模拟，所有数据均为同一平面内，方可在加工中心对楔形块进行精加工。

2.提高加工精度

为了更好的提高楔形块的加工精度，在粗加工时选择了强度高、耐用性好的飞轮刀具，以满足粗加工时吃刀量大的要求，每次进刀量为2mm。精加工时选择了精度高的细齿铣刀进行加工，每次进刀量为0.05mm，使楔形块的平面度精度控制在±0.2mm。同时为防止加工时产生的热量使楔形块变形，我们还专门选择了特定牌号的切削液以降低快速加工中产生的热量，保证楔形块在加工过程精度要求不受影响。

图3.2-1加工面进行精加工

3.批量流水化加工

楔形块加工前，需仔细核对图纸，牛腿编号数据与楔形块编号相对应，同时需对楔形块A、B、C、D四个角的方位及厚度再次确认，保证楔形块精加工面方向正确。

为了更加好控制楔形块的加工周期，使用了8台数控加工中心进行批量的加工，保证楔形块加工周期满足现场安装需求。

四、实体验收验证

首块楔形块加工完，必须进行全面检查以厂家计算公式算出的中提供的数据进行测量对比，检查合格后，再进行楔形块批量化加工。使用外径千分尺或游标卡尺测量楔形块四个角的厚度，加工后的楔形块必须满足平面度±0.2mm的要求。

楔形块加工完成采购游标卡尺进行验收检查，全部都符合程序规定的要求。

楔形块成品最终尺寸检验合格后，对楔形块刷涂防锈油漆进行保护。

五、经济效益分析

1.节省加工周期

以往机组环吊楔形块加工工期较长，大约为20多天，本项目经过我们精心优化调整相关流程、加工工艺及多车床批量加工后，工期大大降低至10天以内。其中粗加工6天，精加工3天，比之前项目节省10多天。

2.降低返工率

此次通过项目两台机组环吊楔形块加工的实践，提高楔形块加工质量、大大降低了楔形块加工的返工工作。同时因加工精度的提高使现场楔形块安装的质量得到有力保障，现场安装楔形块与牛腿及环轨梁贴合良好，间隙均匀。完全满足轨道梁安装调整的要求。这对环吊紧迫的安装工期是非常重要的。

3.降低总体费用

通过合理改进加工工艺、调整优化加工流程在整体楔形方法能为加工工效得到提高。相应的加工费用得到节省。另外，楔形块安装属于环吊端梁、电气梁对应梁吊装的紧前工作。楔形块加工节约工期10多天，不会对现场紧迫的安装工期造成拖延。使工期顺畅达到降低安装成本。

结束语

环吊楔形块加工方法、加工工艺及机加工流程的改进是在适应新设备、新工艺、新方法的一个偿试。良好的实践效果和经济效益，提高了后续工程工艺改进的空间及动力。核电工程建设需不断探索改进工艺、优化流程，提高施工质量及工效。

参考文献

[1]《设备安装程序》环吊厂家程序.

[2]《EM1安装技术要求重型起重设备安装》.

[3]《压水堆核岛机械设备设计和建造规则》RCC-M（2000版+2002年补遗）.

作者简介

何志华（1984-），男，广东惠州人，热能动力工程师，从事核岛机务专业安装技术管理工作。