AP1000机组装卸料机垂直内外套筒调整方法李金石

AP1000机组装卸料机垂直内外套筒调整方法李金石

李金石

（山东核电有限公司山东烟台265100）

摘要：海阳AP1000项目一号机组装卸料机FHS-FH-01横跨于换料水池的正上方，总重约25.5t，是AP1000非核安全(NNS)D级部件，是抗震等级II级设备。在反应堆大修期间用作燃料组件在燃料运输系统、反应堆堆芯和堆内燃料贮存格架之间的运输。主要部件包括大车桥架，小车桥架，辅助起升机构，垂直内、外套筒及主起升机构。其中，装卸料机垂直内外套筒的垂直度及同心度对燃料组件在堆芯定位的准确性具有至关重要的影响。

AP1000机组装卸料机由大车桥架、小车桥架、辅助起升机构、垂直内外套筒及主起升机构组成。在执行堆芯定位试验前，必须将装卸料机内外套筒垂直度及同心度调整至要求范围内，方可保证装卸料机堆芯坐标定位试验的有效性及准确性。垂直内外套筒的垂直度及同心度调整主要分为：大车小车轨道调整、外套筒垂直度调整、内外套筒同心度调整、内套筒垂直度调整、抓具与内套筒配合垂直度调整五个步骤，下面对每一步进行详细说明。

1大小车轨道调整

AP1000机组装卸料机大车轨道全长22.16m，位于换料水池东西两侧，其中西侧轨道为导向轨道，东侧轨道为非导向轨道。调整套筒垂直度前需对轨道进行复测以确保大、小车轨道各项数据满足HY1-FH01-V2-122中各项要求。主要测量内容包括：

导向轨每20英尺[6096mm]内直线度小于±0.06in[1.524mm],整个导向轨直线度小于±0.125in[3.175mm]；

每英尺[304.8mm]内平面度小于±0.030in[0.762mm]；

两个轨道之间高度差小于±0.06in[1.524mm]；

轨距偏差小于±0.125in[3.175mm]；

导向轨中心线与反应堆中心线平行度小于±0.030in[0.762mm]；

轨道接口处错边小于0.25mm；

小车轨道平面度小于±0.030in[0.762mm]；

小车轨道高度差小于±0.030in[0.762mm]。

1.1大车桥架轨道调整

在大车轨道调整过程中，大车导向轨与非导向轨高度差必须保证单一性。任何轨道在安装调整过程中都不可能保证绝对消除两侧轨道间水平高度差，在轨道调整过程中，保证轨道全行程皆导向轨侧高或皆非导向轨侧高即为保证轨道高差单一性。这样有利于套筒垂直度的调整，同时也利于装卸料机带载行走全行程上的稳定性。本次轨道调整后，每英尺[304.8mm]内平面度小于0.50mm，两个轨道之间高度差小于0.35mm，均高于上述技术要求。

1.2小车轨道调整

由于反应堆并不处于小车轨道正下方位置，而是偏向于小车轨道西侧，且小车轨道除四个端点外并无其他支撑，导致小车在反应堆西部限位与在东部限位其轨道所产生挠度并不一致，即装卸料机小车在堆芯围板西侧上方时的轨道形变明显大于小车在堆芯围板东侧上方的轨道形变。

根据APP-FH01-Z0-001要求，安装后小车端梁四点高差应小于0.8mm，现场测量结果均满足此要求，但经过分析，设计方并未考虑小车在大车桥架行走时大车桥架形变对燃料组件定位准确性的影响，海阳核电现场按照小车在大车桥架任意位置小车端梁四点高差应小于0.8mm的标准进行控制。调整前经过现场复测，小车端梁四点高差均小于0.8mm，小车行走至堆芯东侧极限位置时，小车东侧车轮高于西侧0.3mm，此时组件下落至全下位其底端将向东侧偏斜2.5mm，满足堆芯定位要求。而小车行走至堆芯西侧极限位置时，小车西侧车轮高于东侧车轮1.2mm，此时组件下落至全下位其底端将向西侧偏斜10mm，这将直接影响装卸料机堆芯定位试验的准确性，也会给将来装载深燃耗微变形组件带来不可预知的极大困难。现场在小车东侧端梁附加0.4mm垫片后，满足了小车在大车桥架任意位置小车端梁四点高差应小于0.8mm的要求。

2外套筒垂直度调整

根据HY1-FH01-GMM-100-R0，外套筒垂直度不大于±0.1875in[4.7625mm]。调整外套筒垂直度需首先测量出外套筒垂直度偏差值，进而计算出固定套筒基座调整量，根据此调整量分别在固定套筒四个基座处加减垫片，加减垫片的实施需要环吊辅钩配合。

2.1制作靶板

在外套筒观察窗法兰面固定四个直角尺，使四个直角槽确定出与法兰面同心的圆（法兰面上刻有两条互相垂直的直径标线，直角尺沿此线固定即可），将此圆刻画于靶板上，再将外套筒外沿所确定的圆刻画于靶板上，并使此两圆同心。

2.2测量外套筒垂直度偏差值

由于固定套筒由四个互成90°的地脚螺栓固定，所以外套筒垂直度须0-180°，90-270°调整两次。以0-180°为例，将靶板水平置于外套筒正下方，分别于四个直角槽处挂置铅垂，并使四个铅垂分别坐落于靶板内圆a、b、c、d四点。此时将靶板固定。在外套筒底部外沿每隔90°分别挂置铅垂使之落在靶板外圆中心线上四点A´、B´、C´、D´（此时如若外套筒垂直，则铅垂恰好落于A、B、C、D四点），测量得出AA´=CC´,BB´=DD´，则BB´，AA´即为装卸料机外套筒0-180°及90-270°方向的垂直度偏差值。

2.3计算加减垫片数量Δh

根据相似三角形原理：

90-270°方向调整量Δh/AA´=外套筒观察窗法兰面直径R/外套筒长度L

0-180°方向调整量Δh/BB´=外套筒观察窗法兰面直径R/外套筒长度L

据此分别计算出装卸料机外套筒0-180°及90-270°方向加减垫片数量，准备好垫片后，利用环吊辅钩起吊整个装卸料机起升机构，值得注意的是，加减垫片过程中前需加工完成至少两个固定套筒顶丝，型号为1-8UNC-2BTHRU，用于顶起装卸料机固定套筒。

3内外套筒同心度调整

调整装卸料机内套筒同心度需首先测量内外套筒同心度偏差值，进而了解内套筒调偏心趋势及调整方向，而后根据实际情况适当调整卷扬机底部固定角钢位置将内外套筒同心度调整完毕。装卸料机内、外套筒同心度调整需经多次测量，并同时根据测量结果多次调整具体操作步骤如下：

3.1测量内外套筒同心度偏差值。

将装卸料机外套筒RollerMounting全部释放，确保内套筒处于自然悬垂状态，OVERRIDE模式操作装卸料机起升机构将内套筒提升至内套筒上端面与观察窗水平位置（注意外套筒必须始终处在工作位），测量内套筒四角至外套筒观察窗法兰面内侧距离。从而掌握内套筒偏斜情况。

3.2卷扬机定位。

拆下卷扬机固定角钢，更换为角钢工装，根据内套筒偏斜情况适当调整角钢位置，锁紧工装后，复测内外套筒同心度，直至内套筒四角至外套筒观察窗法兰面内侧距离相等，现场读数为21.4mm

3.3内套筒垂直度调整

装卸料机外套筒底部自下而上分别设置7个RollerMounting用以限制内套筒行走路径，各RollerMounting间距为1065mm（APP-FH01-Z0-001）,如下图所示，自下而上编号分别为1-7号。

RollerMounting结构图如下，通过在RollerMounting上加减垫片来实现内套筒垂直度调整，具体操作步骤如下：

第1、2组RollerMounting调整。将内套筒下降至全下位，此时第1、2组RollerMounting作用，测量内套筒垂直度偏差，根据偏差值对1、2组RollerMounting加减垫片，使得此时内套筒垂直度在±0.125in[3.175mm]范围内。内套筒垂直度的测量方法如图所示，在内套筒一侧架设四支直角工装，利用铅垂线调整工装位置，使每个工装端点均与铅垂线距离相等，此时用直角尺测量工装端点至内套筒距离Bi，根据四个测量点Bi读数差值计算出内套筒垂直度偏差，测量方法下同。

第3-5组RollerMounting调整。上升装卸料机起升机构1500mm，此时1、2、3组RollerMounting作用，测量内套筒垂直度偏差，由于第1、2组RollerMounting作用时内套筒垂直度符合要求，可以判定此时内套筒垂直度偏差由第3组RollerMounting作用所导致，对第三组RollerMounting加减垫片，使得内套筒垂直度满足上述要求。同样方式依次上升内套筒直至将第5组RollerMounting调整完毕。

将DUMMY组件转运至CB（辅助厂房）侧，并将燃料转运系统燃料舱竖直，操作装卸料机下降起升机构抓取组件，由于此时装卸料机尚未进行坐标定位，抓取DUMMY组件时，换料水池下方必须专人观察抓具是否准确就位于DUMMY组件且完全与组件啮合。而后将DUMMY组件提升至全上位。

将装卸料机置于测量区域（测量区域的选择以装卸料机可达且能够将DUMMY组件下降至完全露出外套筒为准），下降起升机构至DUMMY组件完全露出外套筒。

由于DUMMY组件为标准件，标记出组件上管座、下管座中心线，自上管座中心线处悬挂铅垂，测量铅垂线与下管座中心线距离即为该方向上组件垂直度偏差，设为l。则：

抓具调整量ΔL/l=抓具直径/DUMMY组件长度

由于其他三个数据均已知，可计算得出抓具与内套筒配合处调整量ΔL，进而通过加减垫片完成调整。与外套筒垂直度调整相似，组件垂直度偏差也需要在互成90°的两个方向上计算两次，并对每个方向进行相应的调整。

上升起升机构至第6组RollerMounting起作用，测量此时DUMMY组件垂直度偏差。由于第1-5组RollerMounting作用时内套筒垂直度符合要求，可以判定此时内套筒垂直度偏差由第6组RollerMounting作用所导致，对第6组RollerMounting加减垫片，使得内套筒垂直度满足要求。同理调整第7组RollerMounting，使得内套筒垂直度在±0.125in[3.175mm]范围内。

应用此方法将装卸料机内外套筒全部调整完成后，热试后装卸料机堆芯定位试验各项参数均符合文件要求，同时，调整后内外套筒各项数据远优于图纸要求，更可以为机组将来装载深燃耗微变形组件打下良好的设备基础。

作者简介

李金石（1989-07-06），男，汉族，籍贯:山东烟台，当前职务：核燃料工程师，当前职称：工程师，学历：大学本科，研究方向：核燃料操作设备调试及操作维护。