装卸料机安装技术要点

王 伟

（海南核电有限公司 海南昌江）

一、概述

装卸料机是核电厂燃料操作与贮存系统（3字代码为PMC）的关键设备之一，它能做X、Y、Z，3个坐标轴线方向的运动，以及作0°～270°范围内的旋转运动，以完成装卸和转运核燃料组件的任务。装卸料机对定位精度的要求极高，设计要求±3 mm。结合海南昌江核电的装卸料机的现场安装，重点阐述装卸料机在安装过程中的安装要点和精度控制。

二、装卸料机结构

装卸料机主要由运行轨道、大车及其传动机构、小车及其传动机构、塔架机构、固定套筒、伸缩套筒、抓具、定位系统、压缩空气系统、辅助单轨吊车、电视摄像系统、啜吸检查装置、水下照明系统、电气供电及控制系统等组成。装卸料机外形尺寸10.1×4.9×17.9 m，设备总重（ 包含大车轨道）32 t，大车轨距 7.9 m、行程19.56 m，小车轨距2.2 m、行程5.2 m，主提升行程8.948 m，单轨吊横向行程8.91 m，单轨吊提升行程15 m，电视摄像杆提升行程4.561 m。

装卸料机X方向移动由大车和运行轨道来实现，Y方向移动由小车和运行轨道来实现，Z方向移动由塔架机构驱动伸缩套筒来实现，固定套筒为伸缩套筒和燃料组件提供运动导向。抓具通过法兰连接在伸缩套筒的底部，由气动系统通过气缸组件来驱动抓爪与燃料组件上管座啮合来抓取燃料组件。

三、装卸料机安装

1.安装流程

对于装卸料机的安装流程，不同单位安装思路不同，部分部件的安装顺序可能有差别：大车运行轨道→大车桥架→小车架→固定套筒→伸缩套筒→上部塔形结构→电源及控制系统→定位编码器及限位开关→压缩空气系统→固定套筒与伸缩套筒的调试→辅助单轨吊→电视摄像系统→水下灯系统→其他附件的安装。

2.工器具

装卸料机安装过程中使用的主要工器具：检查工具1套用于主提升抓具进行重复定位精度和回转定位精度检查。

通规模拟体1个，调整燃料组件导向装置间隙用。精密水准仪1台，经纬仪1套，全站仪2台，框式水平仪2个，百分表及表座2套，测垂直度用线坠4个，两用扳手3套，兆欧表1个测量绝缘，万用表1个。吊带及卸扣若干，根据实际选用，十字螺丝刀3把。

四、装卸料机安装技术要点

1.运行轨道的安装

（1）技术要求。运行轨道是大车运行的路径，安装精度直接关系到装卸料机的定位精度，尤其是堆芯区和转运区，运行轨道的安装精度是装卸料机安装的基础，必须严格把关。安装技术规范中对轨道的水平度、直线度、高度差、轨距偏差、接头处间隙等都有详细的要求。

轨道锚固板（底板）安装应平直对中，中心相对于理论中心线位置偏差≤±2 mm。

轨道轨顶标高偏差：导向轨在堆芯区为±0.5 mm，在转运区为±1 mm；非导向轨在堆芯区为±0.5 mm，在转运区为±1 mm。导向轨和非导向轨同一截面的轨顶标高差在堆芯区≤1 mm，在转运区为≤2 mm。

导向轨与厂房测量标记偏差：纵向（厂房90°～270°方向）≤±2 mm，横向（ 厂房 0°～180°方向）≤±1 mm。

轨道侧面的直线度公差：导向轨在堆芯区为0.5 mm/2 m，在转运区为1 mm/2 m；非导向轨为2 mm/2 m。导向轨在全长范围内≤±1 mm，非导向轨在全长范围内≤±2 mm。

轨距偏差：在堆芯区偏差≤±1 mm，在非堆芯区偏差≤±2 mm。

轨道接头处：标高差≤0.5 mm（并以1∶200的斜度修平）。横向错位≤0.2 mm；接头处间隙0.5～1 mm。

（2）分析。某制造厂内试验车间的大车运行轨道安装精度不达标，对装卸料机的调试造成很大的影响，定位精度调整时很难判断问题的原因，严重时将出现大车车轮与轨道啃轨、大车溜车、定位不稳不准等状况。因此，大车运行轨道的安装应设置停工待检点（以下简称H点），以严格控制其安装精度，并对测量数据详细记录备案，为装卸料机的调整提供参考。

如发现大车轨道任何不满足精度要求的位置，必须坚决无条件的进行重新调整或处理。如果轨道基础完成3次灌浆，轨道将很难调整，且不可拆卸（除堆芯区的可拆卸导向轨外）。如强行打砸基础，易破坏轨道及紧固部件，将严重影响装卸料机的调试周期和主线计划。

2.大车的吊装

（1）技术要求。大车桥架吊装到大车运行轨道上后，理论上要求大车轨道垂直侧立面与180°侧大车车轮外侧端面间距离为10 mm，与0°侧大车车轮外侧端面间距离为7.5 mm。

大车导向装置组件，同一组导向轮的两个滚轮水平度偏差＜0.1 mm。调整大车导向轮与导向轨轨道侧立面间隙（间隙参考值为0.3 mm，可根据实际情况适当减小），移动大车，确认其良好的导向能力后，将导向轮紧固螺钉锁死。

大车桥架安装完毕后，检查小车轨道在全长范围内与堆芯轴线平行度偏差，应≤1 mm，如不满足，应对大车桥架进行调整。对小车轨距、小车轨顶标高、小车轨道上供度（0～0.5 mm）、小车导向轨侧立面直线度等进行检查并记录。如不满足要求，需对大车桥架、小车轨道等进行调整。

（2）分析。国内某电厂在大车吊装作业时，造成大车主梁弯曲，对装卸料机后续的安装工作造成很大的影响。大车部件重约18 t，是装卸料机最重的部件。大件吊装应受到足够重视，一时的疏忽大意都可能造成无法挽回的后果，影响设备安装和调试。

3.小车的吊装

（1）技术要求。将小车架吊装到小车运行轨道上，尽量将桥架摆正，理论上要求小车轨道垂直侧立面与小车车轮外侧端面间距离相等。

小车导向装置组件，调整小车导向轮与导向轨轨道侧立面间隙（间隙参考值为0.2 mm，可根据实际情况适当减小），移动小车，确认其良好的导向能力后，将导向轮紧固螺钉锁死；大、小车初步调整后，将车移动到堆芯G7坐标位置处，通过将直径1020 mm的圆的圆心投影到堆芯，分别检查大车、小车在其轴线上的位置，可选择5～7个点，测量其偏差，偏差值应≤±1 mm。

（2）分析。大、小车吊装调整完成后，除检查大、小车的运行情况外，应对两者运行线路做好检查，确保其与堆芯轴线相平行，避免出现与轴线交叉的现象。如发现大、小车运行轨迹与堆芯轴线出现交叉，应停工检查，分析原因并解决后才能继续进行后续的安装工作。

4.固定套筒的吊装

（1）技术要求。将齿轮机构安装在小车架上，用精密水准仪测量齿轮机构上表面的水平度，偏差要求＜0.1 mm。转动齿轮机构（至少360°），观察并确认齿轮机构上表面的水平度始终＜0.1 mm，同时，记录被测表面水平度的变化，为后续主提升机构的调整提供参考。

检查固定套筒与齿轮机构的同心度，应＜0.5 mm，筒体的铅垂度应＜1.5 mm。选择6个卡箍面来测量筒体的铅垂度，并记录，为固定套筒与伸缩套筒的调整提供参考。

如固定套筒的铅垂度不满足要求，需通过在固定套筒下表面和齿轮机构上表面间增加垫片的方法来调整，需详细记录增加调整垫片的位置、规格和数量。调整完成后，固定套筒上法兰面与塔架法兰接触位置的水平度应＜0.1 mm。

（2）分析。因固定套筒长度较长，在吊装过程中，需扎好吊带，做好安全检查，防止固定套筒跌落或在吊运过程中与其他设备相碰撞。

齿轮机构的上表面水平度和固定套筒上法兰面的水平度非常关键，直接影响主提升机构和伸缩套筒定位精度的调整，必须严格控制。同时，其水平度变化值也须详细测绘记录，为主提升和伸缩套筒的调整提供数据参考。如齿轮机构上表面水平度出现超差，建议检查小车轨道、小车架与齿轮机构结合面的水平度、齿轮机构的加工精度等，可酌情对小车架与齿轮机构结合面进行机加工，保证该面的水平度。

齿轮机构水平度的测量建议设置H点，严格控制。此外，固定套筒与齿轮机构同心度和固定套筒铅垂度的调整也很关键，其影响伸缩套筒与固定套筒的同心度和导向轮间隙调整，必须详细测绘和记录。

5.伸缩套筒的吊装

（1）技术要求。伸缩套筒长度较长且本身的加工精度很高（轨道直线度要求0.25 mm，平行度要求0.06 mm，对称度要求0.03 mm），在吊装过程中，对套筒进行翻转时应防止其与其他设备发生碰撞，尤其是轨道部分，且尽量垂直吊装。

（2）分析。国内某电厂曾发生伸缩套筒在升降运动过程中摩擦力过大，调整一个多月未能得到理想结果。后经检查发现，伸缩套筒的导轨发生变形，是由于存储不当引起，在更换新的伸缩套筒后，问题解决。因此，伸缩套筒在运输或存储过程中，应放置在专用的支撑架中，或将其吊起保存，以防止其在存放过程中发生变形。在吊装伸缩套筒前，需将固定套筒的导向轮组的间隙调整到最大值或将导向轮组拆除。

6.上部塔架的吊装

（1）技术要求。将上部塔架吊装到固定套筒上，调整上部塔架法兰与固定套筒上部法兰的同心度，应≤1 mm。通过调整法兰间连接螺栓，使上部塔架筒体铅垂，并锁紧螺栓和垫片。用水准仪检查塔架下部法兰与固定套筒上部法兰配合面的偏差应≤±3 mm。

将主提升机构的钢丝绳穿过伸缩套筒悬吊头后缠绕固定，并调整张紧钢丝绳。注意，在穿钢丝绳前，应将钢丝绳整体放松拉直，以释放绳上的扭力。如有条件，在穿完钢丝绳后，将伸缩套筒吊一晚，以进一步释放钢丝绳上的力。

（2）分析。主提升机构安装完成后，应检查主提升机构的吊点是否位于固定套筒法兰的中心，以此来检查固定套筒与伸缩套筒的同心度，同时，应做好标记以防在调试或运行过程中上部塔架移位。只有保证了固定套筒铅垂度及固定套筒与伸缩套筒的同心度，才能实现伸缩套筒在固定套筒内自由升降，且轨道与固定套筒的导向轮等间隙均匀，利于固定套筒与伸缩套筒的调整和导向轮间隙的调整。

7.固定套筒与伸缩套筒的调整

（1）技术要求。固定套筒与伸缩套筒（铅垂的自由状态下）轴线同轴度应≤2 mm。主提升抓具重复定位精度在1×1 mm的方框内，回转定位精度要求在2×2 mm的方框内。

伸缩套筒导轨与导向装置导向轮总间隙理论值：第1、2组导向装置为 0.5～1.2 mm；第 3～第6组导向装置为 0.5～0.8 mm；（导向装置顺序从上而下）。燃料组件导向装置与组件间隙1.5～3.5 mm，且间隙偏差＜2 mm。

（2）分析。固定套筒与伸缩套筒的调整是装卸料机调整过程中最难的技术环节之一，也是最为关键的机械调整点。装卸料机的定位精度能否达到设计预期，一要保证零部件的加工制造精度；二要保证各部件的安装精度；三是通过固定套筒与伸缩套筒的调整。随着装卸料工艺的进步，小靴帮等换料辅助工具得到了广泛的推广和应用，对装卸料机回转定位精度的需求有逐渐削弱的趋势。

五、结束语

装卸料机作为核燃料操作的重要设备之一，其安全、高效直接关系到核安全和机组大修周期，重要性不言而喻。在保证装卸料机各部件加工制造精度的同时，只有严格保证装卸料机的安装精度，才能顺利完成装卸料机调试。笔者认为装卸料机安装过程中应重点控制好大车运行轨道的安装精度、小车齿轮机构上表面水平度、固定套筒上法兰面的水平度、固定套筒的铅垂度、固定套筒与伸缩套筒的同心度等重要参数。