某核電站裝卸料機(jī)調(diào)試解析

王沖　張楠

摘 要：裝卸料機(jī)是核電站裝卸料的關(guān)鍵設(shè)備，承擔(dān)著燃料在堆芯的裝卸工作，文章針對裝卸料機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)功能及主要調(diào)試項(xiàng)目進(jìn)行分析，深化我們對裝卸料機(jī)的掌握，以便能快速的解決裝卸料過程中出現(xiàn)的問題，為裝卸料機(jī)的調(diào)試及檢修工作提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

關(guān)鍵詞：裝卸料機(jī)；設(shè)備結(jié)構(gòu)；調(diào)試

核電站裝卸料機(jī)是核電站停堆換料的關(guān)設(shè)備之一，它橫跨于堆腔和換料水池上，沿著水池兩側(cè)+20.22m標(biāo)高的軌道運(yùn)行，用于燃料組件在反應(yīng)堆廠房的吊運(yùn)，以完成燃料的裝卸與轉(zhuǎn)運(yùn)任務(wù)。

1 裝卸料機(jī)的功能

裝卸料機(jī)的基本功能是將燃料組件裝入堆芯的指定位置，并將乏燃料組件卸出堆芯并運(yùn)至轉(zhuǎn)運(yùn)倉中，它由提升、抓取、旋轉(zhuǎn)、運(yùn)行、定位、報(bào)警和顯示系統(tǒng)等部分組成，能做X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸線方向的運(yùn)動(dòng)，以及在堆腔內(nèi)做0°-270°范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，主要任務(wù)有以下幾個(gè)方面：（1）在反應(yīng)堆首次裝料和換料時(shí)裝卸燃料組件；（2）在

堆芯與轉(zhuǎn)運(yùn)裝置之間運(yùn)輸燃料組件；（3）輔助單軌吊車可操作專用

工具對控制棒組件和其他對象進(jìn)行操作，當(dāng)主提升或伸縮套筒和抓具失靈時(shí)，使用專用工具對燃料組件進(jìn)行操作；（4）借助在線啜吸裝置，進(jìn)行輻照燃料組件破損檢查。

2 裝卸料機(jī)的結(jié)構(gòu)

（1）大車。大車是整個(gè)裝卸料機(jī)的支承構(gòu)件，沿裝卸料機(jī)軌道在水平坐標(biāo)軸X方向上運(yùn)行；它主要由橋架、大車走臺(tái)及護(hù)欄、大車電纜輸送裝置、大車編碼器裝置、大車傳動(dòng)及車輪組等組成；橋架不僅為裝卸料機(jī)小車、起升系統(tǒng)、控制系統(tǒng)提供支撐，也為裝在橋架的兩根主梁上的走臺(tái)提供空間；裝卸料機(jī)的動(dòng)力電纜、氣源管線、通訊電纜由安裝在大車右側(cè)軌道外的滑架輸送，滑架應(yīng)保證滑車運(yùn)行流暢不卡澀；大車左右兩側(cè)的編碼器記錄大車具體的坐標(biāo)、速度等參數(shù)，大車前后兩個(gè)光敏傳感器保障大車軌道附近無異物，保證大車安全運(yùn)行；大車有電動(dòng)和手動(dòng)兩種操作方式，當(dāng)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以打開電機(jī)制動(dòng)器的手動(dòng)釋放裝置，通過電機(jī)手輪驅(qū)動(dòng)大車運(yùn)行。（2）小車。小車是上部塔形構(gòu)件、固定套筒及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及裝卸料機(jī)操作控制臺(tái)等機(jī)構(gòu)的支承構(gòu)件，同時(shí)也是裝卸料機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)，沿安裝在大車兩根主梁上的軌道在水平坐標(biāo)軸Y方向上行走并能夠準(zhǔn)確定位。（3）主提升系統(tǒng)。主提升機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、運(yùn)行制動(dòng)器、減速器、應(yīng)急制動(dòng)器、卷筒、應(yīng)急操作手輪、編碼器、安全制動(dòng)器和載荷測力計(jì)等，它是燃料組件垂直運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，當(dāng)抓具指示燈顯示出抓具處于“嚙合”或“釋放”狀態(tài)時(shí)，主提升按照預(yù)設(shè)的程序運(yùn)行。（4）固定套筒。固定套筒是伸縮套筒和燃料組件的導(dǎo)向裝置，也是啜吸試驗(yàn)系統(tǒng)的支承機(jī)構(gòu)和檢測氣體收集場所，整個(gè)機(jī)構(gòu)安裝在小車上，可通過齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)整個(gè)套筒及安裝在它上面的上部塔形構(gòu)件一起做270度的旋轉(zhuǎn)。（5）伸縮套筒。伸縮套筒是實(shí)現(xiàn)燃料組件升降操作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在固定套筒的導(dǎo)向下進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，其頂部的兩個(gè)滑輪組通過鋼絲繩懸掛在主提升機(jī)構(gòu)下部，由主提升機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。（6）燃料組件抓具。裝卸料機(jī)的抓具安裝在伸縮套筒的底端，它由依靠兩個(gè)導(dǎo)向銷和一個(gè)防錯(cuò)位銷導(dǎo)向和定位，以確保抓具準(zhǔn)確落在燃料組件的上管座上，當(dāng)抓具下降時(shí)，導(dǎo)向銷先接觸燃料組件，繼續(xù)下降直至抓具落在燃料組件上，此時(shí)鎖緊裝置已打開，然后可以操作抓具的抓取與嚙合；當(dāng)抓具提起時(shí)，鎖緊裝置回位，此時(shí)無論怎樣操作抓具，都不會(huì)打開，起到自鎖作用。（7）輔助單軌吊。輔助單軌吊是起重為20KN的電動(dòng)單軌吊車，由提升機(jī)構(gòu)和電動(dòng)小車兩部分組成，供操作專用工具使用，同時(shí)可以在裝卸料機(jī)起升出現(xiàn)故障后的緊急操作。

3 裝卸料機(jī)的調(diào)試

3.1 試驗(yàn)前的準(zhǔn)備

在試驗(yàn)開始前，為了保證相關(guān)工作的順利開展，需要對裝卸料機(jī)的安裝狀態(tài)及試驗(yàn)條件進(jìn)行確認(rèn)，主要對以下幾個(gè)方面的準(zhǔn)備工作進(jìn)行了協(xié)調(diào)：（1）壓縮空氣系統(tǒng)可用，氣源可靠；（2）裝卸料機(jī)電源為單獨(dú)供電，電源電壓穩(wěn)定；（3）裝卸料機(jī)的安裝工作已結(jié)束，相關(guān)質(zhì)量計(jì)劃通過；（4）裝卸料機(jī)的接線質(zhì)量合格，不出現(xiàn)漏接、短接；（5）現(xiàn)場安全措施到位，確保調(diào)試期間設(shè)備、人員的安全。

3.2 大小車坐標(biāo)定位

裝卸料機(jī)大車和小車具備人工定位和自動(dòng)定位兩種功能，人工定位是靠裝在大小車上的移動(dòng)指針和固定的刻度標(biāo)尺組成，自動(dòng)定位是通過編碼器將大小車位置信息傳遞給控制系統(tǒng)，由程序控制實(shí)現(xiàn)裝卸料機(jī)的自動(dòng)定位。裝卸料機(jī)在廠房組裝完成后，存在安裝誤差，因此初次坐標(biāo)需人工定位，以轉(zhuǎn)運(yùn)裝置傾翻機(jī)上方為大小車坐標(biāo)為O點(diǎn)，在堆芯選取2個(gè)點(diǎn)，通過軟件計(jì)算出堆芯其它155個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，選取緊貼堆芯圍板的點(diǎn)進(jìn)行逐一驗(yàn)證，要求組件下管座與圍板間隙1mm以內(nèi)，調(diào)整大小車指針與定位標(biāo)尺對齊，完成坐標(biāo)定位。

3.3 起升設(shè)置

為了保證燃料組件的安全，將裝卸料機(jī)的起升區(qū)域設(shè)置分為兩個(gè)部分，傾翻架區(qū)域和堆芯區(qū)域；在設(shè)置起升區(qū)域前，分別將傾翻架區(qū)域和堆芯區(qū)域的設(shè)計(jì)值導(dǎo)入程序，然后用模擬燃料組件進(jìn)行逐一驗(yàn)證，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行微調(diào)。

3.4 聯(lián)鎖與旁路

裝卸料機(jī)有著復(fù)雜的控制系統(tǒng)，它由運(yùn)行PLC和安全PLC控制著裝卸料機(jī)的運(yùn)行，除了設(shè)置運(yùn)行路徑和限位開關(guān)來保障裝卸料機(jī)的安全運(yùn)行外，還應(yīng)滿足下列連鎖：（1）大車、小車及伸縮套筒三者之間不能同時(shí)運(yùn)行；（2）大車和小車只有伸縮套筒處于完全提升時(shí)才能操作；（3）大車和小車不能同時(shí)運(yùn)行，自動(dòng)控制方式除外；在相關(guān)條件不滿足或者與其他操作沖突時(shí)，程序?qū)⒊鲥e(cuò)并禁止相關(guān)操作，并在系統(tǒng)錯(cuò)誤或安全錯(cuò)誤中顯示故障類型，如果操作這此時(shí)需要強(qiáng)制繼續(xù)操作，則需要旁路影響裝卸料機(jī)運(yùn)行的故障，在旁路界面中選擇與故障相應(yīng)的旁路。

4 調(diào)試期間問題分析及處理

4.1 大車編碼器比較錯(cuò)誤故障處理

在裝卸料機(jī)的操作過程中，大車編碼器經(jīng)常出現(xiàn)比較錯(cuò)誤，該故障的觸發(fā)條件是兩編碼器靜止讀數(shù)差值大于6mm或動(dòng)態(tài)讀數(shù)差值大于24mm，首先應(yīng)檢查是否編碼器是否正常工作，然后排查編碼器附近有異物，導(dǎo)致編碼器脫離齒條；如果是編碼器比較值輕微超標(biāo)，將大車電機(jī)制動(dòng)器釋放，故障消失；如果編碼器比較值過大，而且運(yùn)動(dòng)中急停，則判斷編碼器脫離齒條，此時(shí)其中一個(gè)編碼器旁路，將大車開到0點(diǎn)位置，編碼器重置。

4.2 抓爪嚙合/釋放指示燈故障

裝卸料機(jī)抓具抓取組件前為釋放狀態(tài)，切斷壓縮空氣后，由于活塞自重下落，導(dǎo)致抓爪處于嚙合與釋放位置之間，安全故障被觸發(fā)，無法操作；重新供氣后，該問題仍存在，而實(shí)際此時(shí)抓具處于釋放狀態(tài)，經(jīng)過工作人員排查發(fā)現(xiàn)，抓具嚙合/釋放限位靠的很近，氣缸行程短，導(dǎo)致限位被同時(shí)觸發(fā)，調(diào)試人員釋放/嚙合限位位置進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，確保限位不同時(shí)觸發(fā)。

4.3 輔助單軌吊與安全期內(nèi)壁干涉

裝卸料機(jī)試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)單軌吊電纜滑架與安全殼內(nèi)壁干涉，裝卸料機(jī)無法走到傾翻機(jī)上方，經(jīng)過查閱資料，我們發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象在M310堆型中普遍存在，經(jīng)過與廠家溝通，在不影響單軌吊小車行程的情況下，將滑架干涉部分切割，并對滑線進(jìn)行加固，保證裝卸料機(jī)大車路徑完整。

5 結(jié)束語

裝卸料機(jī)工作的穩(wěn)定性決定燃料裝卸的效率及安全，而每次功能驗(yàn)證和缺陷處理都增加了裝卸料機(jī)的可靠性，也讓我們積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，對后續(xù)裝卸料機(jī)的調(diào)試具有良好的實(shí)踐作用。

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