CN105405480B - 一种用于核燃料起重设备载荷试验的一体化动态试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明应用于核电站装卸料机调试及定期试验，具体涉及一种用于核燃料起重设备载荷试验的一体化动态试验装置，目的是解决现有的核燃料起重设备负载标定方法无法适用于水下换料工况，且无法实现动态模拟的问题。其特征在于，它包括底板、支撑环、基础重量模块、欠载配重补偿模块、超载配重补偿模块、提升杆、抓取模块、顶板、吊耳、超载配重补偿模块支撑环、欠载配重补偿模块支撑环和基础重量模块支撑环。本发明可在水下进行载荷标定及超载欠载试验，装置与起重设备可实现远程连接、脱开；该装置模拟燃料组件载荷、超载载荷、欠载载荷均为通过浮力计算后的实际载荷；能对传感器、控制器及提升机构机械传动部分的功能进行综合验证。

Description

一种用于核燃料起重设备载荷试验的一体化动态试验装置

技术领域

本发明应用于核电站装卸料机调试及定期试验，具体涉及一种用于核燃料起重设备载荷试验的一体化动态试验装置。

背景技术

压水堆核电站利用核燃料的受控自持链式裂变反应所释放的热量进行发电，随着裂变反应的持续进行，装载在反应堆堆芯中的燃料组件富集度也逐渐降低，因此在一定运行周期后，需对堆芯相应位置的燃料组件进行更换。燃料组件在反应堆中的装载和卸出的更换工作主要利用燃料操作与贮存系统(简称PMC系统)来完成，装卸料机、人桥吊车是核燃料组件的起重设备，也是PMC系统的核心设备，其工作的安全可靠性与核安全直接相关。

燃料组件在反应堆堆芯与相邻组件间隙只有1mm，燃料棒包壳厚度仅为0.8mm，因此燃料组件起升及下降过程中，与相邻组件存在较大挂碰风险。挂碰会产生载荷变化，触发起重设备的超载或欠载保护系统动作，及时停止主提升运动，避免因组件挂碰后继续运动导致燃料组件破损，甚至燃料棒包壳破裂，突破第一道核安全屏障(也是换料大修期间，唯一一道屏障)。因此，核燃料组件起重设备调试及定期试验中，对其负载后称重传感器精度进行标定，以及超载、欠载保护功能有效性进行动态验证尤为重要。

目前针对核燃料起重设备负载后载荷标定，核电站通常采用三种方案：

1.配重法

工作原理是通过手动添加或减少重量来实现模拟载荷变化。该方法操作繁琐，不适用于模拟电厂水下换料的工况，且无法实现主提升运动中载荷变化的动态模拟。

2.定值修改法：

其工作原理是利用电站的假组件重量作为试验基准重量来调整控制系统的保护定值以实现保护动作。该方法无法对起重设备负载后称重传感器进行载荷标定，且无法实现动态模拟。

3.载荷模拟器法：

工作原理是利用载荷模拟器模拟重量信号输入控制器及接口，控制器发出指令使执行单元动作。该方法无法对起重设备负载后称重传感器进行载荷标定，且只能验证传感器至控制器部分的功能，而对提升机构机械传动部分的功能则无法验证。

发明内容

本发明的目的是解决现有的核燃料起重设备负载标定方法无法适用于水下换料工况，且无法实现动态模拟的问题，提供了一种用于核燃料起重设备载荷试验的一体化动态试验装置。

本发明是这样实现的：

一种用于核燃料起重设备载荷试验的一体化动态试验装置，包括底板、支撑环、基础重量模块、欠载配重补偿模块、超载配重补偿模块、提升杆、抓取模块、顶板、吊耳、超载配重补偿模块支撑环、欠载配重补偿模块支撑环和基础重量模块支撑环；

底板为圆形板状结构；支撑架为板状结构，共有3块呈120°均布，下端与底板焊接连接，支撑架内侧为阶梯形状，为各支撑环提供安装位置；顶板为环形板状结构，与支撑架顶端螺栓连接；超载配重补偿模块支撑环、欠载配重补偿模块支撑环、基础重量模块支撑环均为环形结构，且内、外径依次减小，由上至下依次放置于支撑架内侧的台阶上，与支撑架采用螺栓连接；基础重量模块为若干块圆饼，且中心开圆形孔，圆孔直径略大于提升杆外径，放置于基础重量模块支撑环上，其外径略小于欠载配重补偿模块支撑环内径；欠载配重补偿模块为若干块圆饼，且中心开圆形孔，圆孔直径略大于提升杆外径，放置于欠载配重补偿模块支撑环上，其外径略小于超载配重补偿模块支撑环内径；超载配重补偿模块为若干块圆饼，且中心开圆形孔，圆孔直径略大于提升杆外径，放置于超载配重补偿模块支撑环上；提升杆为圆杆，下端连接有板状结构，带动基础重量模块上升；抓取模块为方形，结构与核燃料组件上管座完全相同，用于与核燃料起重设备抓具连接，其下端与提升杆上端螺纹连接；吊耳共有3个，为板状结构，中间开孔，分别焊接在支撑架外侧上部，用于装置吊装。

如上所述的抓取模块、提升杆、基础重量模块载荷相加，为燃料组件水下欠载载荷，下降过程中触发核燃料起重设备欠载报警。

如上所述的抓取模块、提升杆、基础重量模块、欠载配重补偿模块载荷相加，为燃料组件水下实际载荷，用于核燃料起重设备称重传感器载荷标定。

如上所述的抓取模块、提升杆、基础重量模块、欠载配重补偿模块、超载配重补偿模块载荷相加，为燃料组件水下超载载荷，上升过程中可触发核燃料起重设备超载报警。

如上所述的底板、支撑环、基础重量模块、欠载配重补偿模块、超载配重补偿模块、提升杆、抓取模块、顶板、吊耳、超载配重补偿模块支撑环、欠载配重补偿模块支撑环和基础重量模块支撑环均采用不锈钢材料制成。

本发明的有益效果是：

本发明包括底板1、支撑环2、基础重量模块3、欠载配重补偿模块4、超载配重补偿模块5、提升杆6、抓取模块7、顶板8、吊耳9、超载配重补偿模块支撑环10、欠载配重补偿模块支撑环11和基础重量模块支撑环12。本发明可在水下进行载荷标定及超载欠载试验，装置与起重设备可实现远程连接、脱开；该装置模拟燃料组件载荷、超载载荷、欠载载荷均为通过浮力计算后的实际载荷；能对传感器、控制器及提升机构机械传动部分的功能进行综合验证；可实现超载、欠载试验的动态模拟；实现负载载荷标定、超载保护功能验证、欠载保护功能验证的一体化设计，且多项验证过程中无需改变装置结构或增减附件；该装置采用不锈钢加工，不易被硼酸水腐蚀，强度较高。

本发明已应用于方家山1#、2#机组装卸料机的现场调试，以及首次装料前的超载、欠载制动性能检查，效果良好。方家山1#及2#机组首次装料时间49小时及43小时，先后刷新国内核电机组首次装料的最短用时，两台机组装卸料机在首次装料过程中，主提升制动性能良好，超载、欠载功能正常。

附图说明

图1是本发明的一种用于核燃料起重设备载荷试验的一体化动态试验装置的结构示意图。

其中：1.底板，2.支撑架，3.基础重量模块，4.欠载配重补偿模块，5.超载配重补偿模块，6.提升杆，7.抓取模块，8.顶板，9.吊耳，10.超载配重补偿模块支撑环，11.欠载配重补偿模块支撑环，12.基础重量模块支撑环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。

如图1所示，一种用于核燃料起重设备载荷试验的一体化动态试验装置，包括底板1、支撑环2、基础重量模块3、欠载配重补偿模块4、超载配重补偿模块5、提升杆6、抓取模块7、顶板8、吊耳9、超载配重补偿模块支撑环10、欠载配重补偿模块支撑环11和基础重量模块支撑环12。

底板1为圆形板状结构；支撑架2为板状结构，共有3块呈120°均布，下端与底板1焊接连接，支撑架2内侧为阶梯形状，可为各支撑环提供安装位置；顶板8为环形板状结构，与支撑架2顶端螺栓连接；超载配重补偿模块支撑环10、欠载配重补偿模块支撑环11、基础重量模块支撑环12均为环形结构，且内、外径依次减小，由上至下依次放置于支撑架2内侧的台阶上，与支撑架2采用螺栓连接；基础重量模块3为若干块圆饼，且中心开圆形孔，圆孔直径略大于提升杆6外径，放置于基础重量模块支撑环12上，其外径略小于欠载配重补偿模块支撑环11内径；欠载配重补偿模块4为若干块圆饼，且中心开圆形孔，圆孔直径略大于提升杆6外径，放置于欠载配重补偿模块支撑环11上，其外径略小于超载配重补偿模块支撑环10内径；超载配重补偿模块5为若干块圆饼，且中心开圆形孔，圆孔直径略大于提升杆6外径，放置于超载配重补偿模块支撑环10上；提升杆6为圆杆，下端连接有板状结构，可带动基础重量模块3上升；抓取模块7为方形，结构与核燃料组件上管座完全相同，用于与核燃料起重设备抓具连接，其下端与提升杆6上端螺纹连接；吊耳9共有3个，为板状结构，中间开孔，分别焊接在支撑架2外侧上部，用于装置吊装。

其中，抓取模块7、提升杆6、基础重量模块3载荷相加，为燃料组件水下欠载载荷，下降过程中可触发核燃料起重设备欠载报警；

抓取模块7、提升杆6、基础重量模块3、欠载配重补偿模块4载荷相加，为燃料组件水下实际载荷，可用于核燃料起重设备称重传感器载荷标定；

抓取模块7、提升杆6、基础重量模块3、欠载配重补偿模块4、超载配重补偿模块5载荷相加，为燃料组件水下超载载荷，上升过程中可触发核燃料起重设备超载报警；

在本实施例中，底板1、支撑环2、基础重量模块3、欠载配重补偿模块4、超载配重补偿模块5、提升杆6、抓取模块7、顶板8、吊耳9、超载配重补偿模块支撑环10、欠载配重补偿模块支撑环11和基础重量模块支撑环12均采用不锈钢材料制成。

本发明的具体工作过程如下：

1.装置通过吊耳9放置于确定坐标。

2.燃料起重设备对该装置进行精确定位并下降抓具与抓取模块7连接。

3.起升抓具，通过提升杆6带动基础重量模块3上升。此时起重设备处于欠载状态，但提升过程中，不会触发欠载报警。

4.继续起升抓具，基础重量模块3穿过欠载配重补偿模块支撑环11，并带起欠载配重补偿模块4，此时附加在抓具上的载荷等于燃料组件水下载荷，可进行核燃料起重设备称重传感器载荷标定。

5.继续起升抓具，基础重量模块3、欠载配重补偿模块4依次穿过超载配重补偿模块支撑环10，并带起超载配重补偿模块5，此时起重设备处于超载状态，触发超载报警，提升动作终止，超载试验完成。

6.下降抓具，超载配重补偿模块5重新放置于超载配重补偿模块支撑环10，此时附加在抓具上的载荷等于燃料组件水下载荷。

7.继续下降抓具，当欠载配重补偿模块4与欠载配重补偿模块支撑环11接触后，起重设备处于欠载状态，触发欠载报警，下降动作终止，欠载试验完成。

8.欠载报警触发后，核燃料起重设备禁止抓具下降。此时，打开起重设备“连锁旁路”，继续下降抓具，直到基础重量模块3放置于基础重量模块支撑环12上。

9.将装置恢复至初始状态，并将装卸料机抓具与抓取模块7脱开，完成全部试验。

Claims (2)

1.一种用于核燃料起重设备载荷试验的一体化动态试验装置，其特征在于：它包括底板(1)、支撑环(2)、基础重量模块(3)、欠载配重补偿模块(4)、超载配重补偿模块(5)、提升杆(6)、抓取模块(7)、顶板(8)、吊耳(9)、超载配重补偿模块支撑环(10)、欠载配重补偿模块支撑环(11)和基础重量模块支撑环(12)；

底板(1)为圆形板状结构；支撑架(2)为板状结构，共有3块呈120°均布，下端与底板(1)焊接连接，支撑架(2)内侧为阶梯形状，为各支撑环提供安装位置；顶板(8)为环形板状结构，与支撑架(2)顶端螺栓连接；超载配重补偿模块支撑环(10)、欠载配重补偿模块支撑环(11)、基础重量模块支撑环(12)均为环形结构，且内、外径依次减小，由上至下依次放置于支撑架(2)内侧的台阶上，与支撑架(2)采用螺栓连接；基础重量模块(3)为若干块圆饼，且中心开圆形孔，圆孔直径略大于提升杆(6)外径，放置于基础重量模块支撑环(12)上，其外径略小于欠载配重补偿模块支撑环(11)内径；欠载配重补偿模块(4)为若干块圆饼，且中心开圆形孔，圆孔直径略大于提升杆(6)外径，放置于欠载配重补偿模块支撑环(11)上，其外径略小于超载配重补偿模块支撑环(10)内径；超载配重补偿模块(5)为若干块圆饼，且中心开圆形孔，圆孔直径略大于提升杆(6)外径，放置于超载配重补偿模块支撑环(10)上；提升杆(6)为圆杆，下端连接有板状结构，带动基础重量模块(3)上升；抓取模块(7)为方形，结构与核燃料组件上管座完全相同，用于与核燃料起重设备抓具连接，其下端与提升杆(6)上端螺纹连接；吊耳(9)共有3个，为板状结构，中间开孔，分别焊接在支撑架(2)外侧上部，用于装置吊装；

所述的抓取模块(7)、提升杆(6)、基础重量模块(3)载荷相加，为燃料组件水下欠载载荷，下降过程中触发核燃料起重设备欠载报警；

所述的抓取模块(7)、提升杆(6)、基础重量模块(3)、欠载配重补偿模块(4)载荷相加，为燃料组件水下实际载荷，用于核燃料起重设备称重传感器载荷标定；

所述的抓取模块(7)、提升杆(6)、基础重量模块(3)、欠载配重补偿模块(4)、超载配重补偿模块(5)载荷相加，为燃料组件水下超载载荷，上升过程中可触发核燃料起重设备超载报警。

2.根据权利要求1所述的用于核燃料起重设备载荷试验的一体化动态试验装置，其特征在于：所述的底板(1)、支撑环(2)、基础重量模块(3)、欠载配重补偿模块(4)、超载配重补偿模块(5)、提升杆(6)、抓取模块(7)、顶板(8)、吊耳(9)、超载配重补偿模块支撑环(10)、欠载配重补偿模块支撑环(11)和基础重量模块支撑环(12)均采用不锈钢材料制成。