CN107134300A - 一种用于压水堆压力容器顶盖组件的起吊装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于压水堆压力容器顶盖组件的起吊装置，在围筒和上部结构之间设置有若干组下吊杆组件，每组下吊杆组件均同时与围筒和上部结构连接。该装置将下吊杆的长度由常用的8米左右变为0.5米左右，有效降低了加工、运输和存放的成本；将下吊杆安装在围筒上法兰上，能够有效避免下吊杆与堆顶结构上其他设备发生干涉，大大降低了其他设备的制造和安装难度；能够便于下吊杆的安装、维护和在役检查；将上部结构固定在下吊杆上不需要拆除，减少了RPV开扣盖时的操作步骤，节省了操作时间，不但有利于提高反应堆的经济性，而且减少了操作人员暴露在放射性照射区域的时间、降低了操作人员所受辐照剂量，从而提高反应堆的安全性。

Description

一种用于压水堆压力容器顶盖组件的起吊装置

技术领域

本发明涉及压水堆核电站反应堆堆顶结构，具体涉及一种用于压水堆压力容器顶盖组件的起吊装置。

背景技术

反应堆堆顶结构是反应堆的重要部件之一，主要包括反应堆压力容器(RPV)顶盖组件、起吊装置和其他部件等，通过螺栓固定在RPV本体上。目前压水型反应堆的换料周期一般为18个月，每次换料前都需要将RPV顶盖组件吊离RPV本体，换料后再将RPV顶盖组件吊到RPV本体上，而RPV顶盖组件的起吊主要是通过反应堆厂房内的环吊与反应堆堆顶结构中的起吊装置进行的。而起吊装置一般主要由上部结构和下部结构两大部分组成，起吊装置通过下部结构与堆顶结构其他部件连接。

而反应堆堆顶结构还需要实现以下功能：在地震情况下限制驱动机构(CRDM)的过度变形以维持其正常功能，保证其在地震情况下的功能完整性(抗震功能)；借助冷却空气带走CRDM线圈的发热，以保证CRDM正常工作(通风功能)等。为了实现上述功能，反应堆堆顶结构中需设置相关的结构；同时堆顶结构中还存在CRDM、堆芯测量结构等设备，因此整个反应堆堆顶结构中设备非常多，在堆顶结构设计时需合理布置各个设备，达到最优的布置效果，特别是起吊装置下部结构的结构和布置。

同时，作为反应堆进行换料或维修等进行开/扣盖操作时，必须进行操作的大型设备，反应堆堆顶结构的设计应能够实现简便、快速的拆装，实现反应堆堆顶结构的快速吊装，进而节省反应堆换料或维修操作时间和减少操作人员所受的辐照剂量，从而提高反应堆的安全性和经济性，而起吊装置的结构和安装方式将直接影响反应堆堆顶结构能否实现快速吊装。

目前，国内外在建或运行的压水堆堆顶结构主要有三种类型：基于法国M310堆型的分散式堆顶结构、美国西屋公司研制的AP1000一体化堆顶结构(IHP)和法国EPR堆型四吊杆堆顶结构。这三种类型反应堆堆顶结构中的起吊装置均主要由上部结构和下部结构组成，而下部结构则是由三根或四根下吊杆构成。同时这三种类型起吊装置中的下吊杆有以下共同特点：长度约8m，高度方向上从RPV顶盖组件上方的吊耳直到CRDM的上端；下端与RPV顶盖上的吊耳连接。其适用于比较普通的组件吊装，但是对于压水堆压力容器顶盖组件进行起吊时，由于压力容器本身为圆筒状结构，其为封闭环境，使人员难以接近下吊杆，对下吊杆的安装、维护、在役检查等造成较大的困难。现有下吊杆的连接方式将与该区域内堆顶结构中的其他设备发生干涉，如通风围板、通风管等，导致这些设备上必须增加开孔以便下吊杆穿过，从而给这些设备的加工、安装等带来困难。由于结构的限制，大多数压水型反应堆在运行时需要拆除起吊装置的上部结构，存放在单独的存放区域，反应堆换料开盖时再将上部结构安装到起吊结构的下吊杆上，而这些操作将影响反应堆开扣盖的时间，从而直接影响到反应堆的安全性和经济性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有反应堆堆顶结构中的起吊装置无法适用于压水堆压力容器顶盖组件的吊装，其目的在于提供一种用于压水堆压力容器顶盖组件的起吊装置，该装置在实现本身固有起吊功能的基础上，缩短了下吊杆的长度，降低加工、运输和存放的成本；能够避免与堆顶结构上其他设备发生干涉，降低其他设备的制造和安装难度；能够便于下吊杆的安装、维护和在役检查；能够实现反应堆运行时不需要拆除，从而提高反应堆的经济性和安全性，满足压水堆的发展对堆顶结构的需求。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于压水堆压力容器顶盖组件的起吊装置，包括围筒和上部结构，所述围筒和上部结构之间设置有若干组下吊杆组件，且每组下吊杆组件均同时与围筒和上部结构连接。目前，国内外在建或运行的压水堆堆顶结构主要有三种类型：基于法国M310堆型的分散式堆顶结构、美国西屋公司研制的AP1000一体化堆顶结构(IHP)和法国EPR堆型四吊杆堆顶结构。这三种类型反应堆堆顶结构中的起吊装置均主要由上部结构和下部结构组成，而下部结构则是由三根或四根下吊杆构成。同时这三种类型起吊装置中的下吊杆有以下共同特点：长度约8m，高度方向上从RPV顶盖组件上方的吊耳直到CRDM的上端；下端与RPV顶盖上的吊耳连接。这将会带来以下问题：首先，由于下吊杆为直径约100mm、长度约8000mm的杆状结构，且在长度方向上的加工直线度要求较高(由于在长度方向上将与其他设备有配合精度要求)，加工制造难度非常大，通常直线度要求难以保证；同时为了保证下吊杆产品的直线度，给运输、存放等后期各个环节也提出了较高的要求，提高了起吊装置的综合成本。其次，由于下吊杆下端与RPV顶盖组件上的吊耳连接，向上直达CRDM上端，而堆顶结构中设备众多，该布置及结构将与该区域内堆顶结构中的其他设备发生干涉，如通风围板、通风管等，导致这些设备上必须增加开孔以便下吊杆穿过，从而给这些设备的加工、安装等带来困难。再者，某些堆顶结构(如AP1000的IHP)将下吊杆布置在一个封闭结构(筒状结构)的内部，使人员难以接近下吊杆，对下吊杆的安装、维护、在役检查等造成较大的困难。最后，由于结构的限制，大多数压水型反应堆在运行时需要拆除起吊装置的上部结构，存放在单独的存放区域，反应堆换料开盖时再将上部结构安装到起吊结构的下吊杆上，而这些操作将影响反应堆开扣盖的时间，从而直接影响到反应堆的安全性和经济性。

因此，针对目前国内外压水堆堆顶结构起吊装置下吊杆存在的以上问题，以及满足压水堆的发展对堆顶结构的需求，发明了一种新型的用于压水堆压力容器顶盖组件的起吊装置。该装置缩短下吊杆的长度，适用于压力容器顶盖组件的吊装，由于吊装压力容器顶盖组件，其上方无其它设备，则不需开孔供吊杆穿过，其降低加工、运输和存放的成本；其能够避免与堆顶结构上其他设备发生干涉，降低其他设备的制造和安装难度；吊杆长度缩短便于人员进入圆筒中对吊杆的安装和维护，使得下吊杆的安装、维护和在役检查更加方便；同时由于上部结构、下吊杆组件和围筒组件等组成一体化起吊结构，上部结构在反应堆运行和停堆期间均不需拆除，从而提高反应堆的经济性和安全性，满足压水堆的发展对堆顶结构的需求，尤其是对圆筒状压力容器的吊装。

而下吊杆组件包括下吊杆、下U型块和上U型块，且下吊杆设置在下U型块和上U型块之间并下吊杆同时与下U型块和上U型块固定，上U型块和上部结构固定，下U型块和围筒固定，上U型块和下U型块结构类似，一端为方形结构，在方形结构的中部设有螺纹孔用于安装下吊杆，另一端为U型结构，U型结构的底面内凹形成通槽，在U型结构的侧面设有贯穿的孔。在下吊杆的外壁上套有下锁紧螺母和上锁紧螺母，并且上锁紧螺母的顶端与上U型块底端接触，下锁紧螺母的底端与下U型块顶端接触，下吊杆为杆状结构，其两端外壁分别设置有螺纹，下吊杆的两端分别插入到对应的螺纹孔中，下锁紧螺母和上锁紧螺母分别与下吊杆上对应的螺纹旋合。围筒顶端插入该通槽中，下U型块中设置有连接销，且连接销穿过通槽和围筒。

在连接销设置在下U型块外部的壁面内凹形成环形的限位槽，限位槽中设置有卡板，连接销为一柱状结构，一端位置处开有环形的限位槽用来固定卡板，卡板上设置有固定螺栓，且固定螺栓穿过卡板后设置在下U型块中。在下U型块外侧面上位于贯穿孔上方设有两个供固定螺栓旋入的螺纹孔。安装时，首先将上锁紧螺母和下锁紧螺母安装到下吊杆的两段，然后将下吊杆的两端分别拧入上U型块和下U型块的螺纹孔内，再将上锁紧螺母拧紧到上U型块上、下锁紧螺母拧紧到下U型块上，从而达到锁紧螺纹连接的目的。

围筒为筒状结构，上下端面分别设有上法兰和下法兰，上法兰和下法兰与围筒筒体连接处均设有三角形的支撑块，每个支撑块分别与法兰和筒体焊接固定，上法兰为三段结构相同的部件构成，每段之间留有缺口，缺口在上法兰上均匀布置，每组下吊杆组件对应插入缺口中后与围筒连接。在每个缺口处下方的筒体内外侧分别设有内加强块和外加强块，用来对筒体的强度进行加强。加强块为长方形结构，与筒体配合的一侧为圆弧面、另一侧为平面。外加强块设置在通槽内壁和围筒外壁之间，内加强块设置在通槽内壁和围筒内壁之间，且连接销同时穿过外加强块和内加强块。内加强块和外加强块的四周分别与筒体焊接固定，焊接完成后在加强块中心区域加工一个贯穿加强块和筒体的圆孔。其中一块内加强块和一块外加强块设置在同一通槽后对应设置在一个缺口的正下方。

安装时，将下吊杆组件的下U型块装入围筒组件上法兰上的缺口处，然后插入连接销，将下U型块和围筒上的加强块连接固定在一起，再将卡板安装到下U型块外侧、且插入到连接销外侧的限位槽内，最后用两颗固定螺栓将卡板固定在下U型块外侧面上。

同时，本发明中的下吊杆组件的数量优选为三组，相邻下吊杆组件之间的距离相等，有利于保持吊装时的平衡，同时其受力也满足吊装强度，通过上U型块和连接销与上部结构连接，从而将上部结构固定在堆顶结构的上方，在反应堆运行及RPV开扣盖期间均不需要拆除上部结构。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

(1)下吊杆的长度由常用的8米左右变为0.5米左右，有效降低了加工、运输和存放的成本；

(2)将下吊杆安装在围筒上法兰上，能够有效避免下吊杆与堆顶结构上其他设备发生干涉，大大降低了其他设备的制造和安装难度；

(3)由于下吊杆位于围筒上法兰上，暴露在便于操作的范围内，因此能够便于下吊杆的安装、维护和在役检查；

(4)将上部结构固定在下吊杆上不需要拆除，减少了RPV开扣盖时的操作步骤，节省了操作时间，不但有利于提高反应堆的经济性，而且减少了操作人员暴露在放射性照射区域的时间、降低了操作人员所受辐照剂量，从而提高反应堆的安全性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为下吊杆组件的安装示意图；

图3为下U型块的连接剖视图；

图4为围筒外侧加强示意图；

图5为围筒内侧加强示意图；

图6为下吊杆组件的结构示意图；

图7为图6的局部放大图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-RPV顶盖组件；2-RPV顶盖支承台；3-下法兰；4-围筒；5-上法兰；6-下吊杆组件；7-上部结构；8-连接销；9-下U型块；10-下锁紧螺母；11-卡板；12-固定螺栓；13-外侧焊缝；14-销孔；15-外加强块；16-内侧焊缝；17-内加强块；18-上锁紧螺母；19-上U型块；20-下吊杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例：

如图1至图7所示，一种用于压水堆压力容器顶盖组件的起吊装置，包括围筒4和上部结构7，在围筒4和上部结构7之间设置有三组下吊杆组件6，且每组下吊杆组件6均同时与围筒4和上部结构7连接。该起吊装置位于RPV顶盖组件1的上方，通过螺栓将围筒的下法兰3与RPV顶盖支承台2连接固定，从而将围筒与RPV顶盖之间1连接固定。当起吊RPV顶盖组件1时，将上部结构7上的吊耳与外部起吊工具连接，从而将RPV顶盖之间1吊起。该连接结构使起吊装置在RPV开扣盖时作为RPV顶盖组件的起吊工具，具有起吊装置本身应具有的功能，同时作为一体化起吊结构，将下吊杆20通过连接销8与围筒组件4连接，使用长度在0.5m左右吊杆就能够完成吊装工作，大大缩短了下吊杆20的长度，降低了下吊杆20的制造、运输、安装难度和成本，同时能够有效避免下吊杆20与堆顶结构上其他设备发生干涉，大大降低了其他设备的制造和安装难度；能够便于下吊杆20的安装、维护和在役检查。

围筒4为筒状结构，主要由上法兰5、下法兰3、筒体、法兰支撑块等组成。上法兰5和下法兰3分别位于围筒的上端和下端，均是通过焊接固定在筒体上。为了增加法兰的强度，在法兰与筒体连接处，设有加强筋板，加强筋板与法兰和筒体焊接固定。筒体在径向上尺寸较大，可根据制造情况分为两段或三段，每段之间可通过法兰螺栓结构连接固定。围筒上法兰5为不连续结构，由三段尺寸相同的弧板组成。每段弧板之间留有尺寸相同的间隙，如图4和图5所示，在每个间隙处的筒体内壁和外壁上，分别设有内加强块17和外加强块15，外加强块15设置在通槽内壁和围筒4外壁之间，内加强块17设置在通槽内壁和围筒4内壁之间，其中一块内加强块17和一块外加强块15为一组设置在同一通槽后对应设置在一个缺口的正下方。内加强块17为长方体结构，为了与筒体配合，内加强块17与筒体配合侧的表面为圆弧面，形状与围筒外壁相同，其他面均为平面；同理，外加强块15也为长方体结构，为了与筒体配合，外加强块15与筒体配合侧的表面也为圆弧面，形状与围筒外壁相同，其他面均为平面。内加强块17和外加强块15均是通过焊接固定在筒体上，且都是四面焊，形成内侧焊缝16和外侧焊缝13。在加强块的中心位置处，设有销孔14，该孔贯通内加强块17、外加强块15和围筒4的筒体，用于安装下吊杆组件6与围筒组件的连接销8，即连接销8同时穿过外加强块15和内加强块17。

下吊杆组件6包括下吊杆20、下U型块9和上U型块19，且下吊杆20设置在下U型块9和上U型块19之间并下吊杆20同时与下U型块9和上U型块19固定，上U型块19和上部结构固定，下U型块9和围筒4固定。下吊杆20的外壁上套有下锁紧螺母10和上锁紧螺母18，并且上锁紧螺母18的顶端与上U型块19底端接触，下锁紧螺母10的底端与下U型块9顶端接触。下吊杆20为杆状结构，其两端外壁分别设置有螺纹，上U型块19和下U型块9结构类似，一端为方形结构，在方形结构的中部设有螺纹孔，即下U型块9的顶端和上U型块19的底面均内凹形成螺纹孔，下吊杆20的两端分别插入到对应的螺纹孔中，下锁紧螺母10和上锁紧螺母18分别与下吊杆20上对应的螺纹旋合。下U型块9的另一端为U型结构，在U型结构的侧面设有贯穿的孔。同时下U型块9的底面内凹形成通槽，围筒4顶端插入该通槽中，对应的内加强块17和外加强块15也设置在通槽中，在下U型块9外侧面上位于贯穿孔上方设有两个螺纹孔。安装时，首先将上锁紧螺母18和下锁紧螺母10安装到下吊杆20的两端，然后将下吊杆20的两端分别拧入上U型块19和下U型块9的螺纹孔内，再将上锁紧螺母18拧紧到上U型块19上、下锁紧螺母10拧紧到下U型块9上，从而达到锁紧下吊杆20与上U型块19和下U型块9的目的。

连接销8为一柱状结构，一端位置处开有环形的限位槽，限位槽设置在连接销设置在下U型块9外部的壁面，用来固定卡板11，卡板11为长方体板状结构，上端设有两个螺栓孔，固定螺栓12穿过卡板11的两个螺栓孔后设置在下U型块9中，实现了安装时的限位，放置连接销8松动。

三组下吊杆组件6与围筒组件的连接方式如图2和图3所示，三根下U型块9对应安装在围筒上法兰5上三处缺口处，内加强块17和外加强块15均位于下U型块9的通槽内，连接销8贯穿下U型块9、外加强块17、内加强块15和筒体，将下吊杆组件6和围筒组件连接在一起。连接销8通过卡板11限位，卡板11通过两颗固定螺栓14安装在下U型块的外壁上，卡板11的下端位于连接销8外侧的限位槽内，如图7所示。

上部结构7主要由星形架、外侧环轨、三根上吊杆和吊钩组成。星形架下方设有连接结构，通过销轴与三根下吊杆组件6上端的上U型块19连接，从而将上部结构7与下吊杆组件6连接。

本发明的起吊装置中的上部结构7、下吊杆组件6、围筒组件5作为一个整体存在，不论是反应堆运行期间还是反应堆开扣盖时，上部结构7均安装在下吊杆组件6上，不需拆除，减少了RPV开扣盖时的操作步骤，节省了操作时间，不但有利于提高反应堆的经济性，而且减少了操作人员暴露在放射性照射区域的时间、降低了操作人员所受辐照剂量，从而提高反应堆的安全性。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于压水堆压力容器顶盖组件的起吊装置，包括围筒(4)和上部结构(7)，其特征在于，所述围筒(4)和上部结构(7)之间设置有若干组下吊杆组件(6)，且每组下吊杆组件(6)均同时与围筒(4)和上部结构(7)连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于压水堆压力容器顶盖组件的起吊装置，其特征在于，所述下吊杆组件(6)包括下吊杆(20)、下U型块(9)和上U型块(19)，且下吊杆(20)设置在下U型块(9)和上U型块(19)之间并下吊杆(20)同时与下U型块(9)和上U型块(19)固定，上U型块(19)和上部结构(7)固定，下U型块(9)和围筒(4)固定。

3.根据权利要求2所述的一种用于压水堆压力容器顶盖组件的起吊装置，其特征在于，所述下吊杆(20)的外壁上套有下锁紧螺母(10)和上锁紧螺母(18)，并且上锁紧螺母(18)的顶端与上U型块(19)底端接触，下锁紧螺母(10)的底端与下U型块(9)顶端接触。

4.根据权利要求3所述的一种用于压水堆压力容器顶盖组件的起吊装置，其特征在于，所述下吊杆(20)为杆状结构，其两端外壁分别设置有螺纹，下U型块(9)的顶端和上U型块(19)的底面均内凹形成螺纹孔，下吊杆(20)的两端分别插入到对应的螺纹孔中，下锁紧螺母(10)和上锁紧螺母(18)分别与下吊杆(20)上对应的螺纹旋合。

5.根据权利要求2所述的一种用于压水堆压力容器顶盖组件的起吊装置，其特征在于，所述下U型块(9)的底面内凹形成通槽，围筒(4)顶端插入该通槽中，下U型块(9)中设置有连接销(8)，且连接销(8)穿过通槽和围筒(4)。

6.根据权利要求5所述的一种用于压水堆压力容器顶盖组件的起吊装置，其特征在于，所述通槽中设置有外加强块(15)和内加强块(17)，外加强块(15)设置在通槽内壁和围筒(4)外壁之间，内加强块(17)设置在通槽内壁和围筒(4)内壁之间，且连接销(8)同时穿过外加强块(15)和内加强块(17)。

7.根据权利要求6所述的一种用于压水堆压力容器顶盖组件的起吊装置，其特征在于，所述下吊杆组件(6)的数量为三组，相邻下吊杆组件(6)之间的距离相等。

8.根据权利要求7所述的一种用于压水堆压力容器顶盖组件的起吊装置，其特征在于，所述围筒(4)为筒状结构，围筒(4)的顶端设置有上法兰(5)，上法兰(5)为三段结构相同的部件构成，每段之间留有缺口，每组下吊杆组件(6)对应插入缺口中后与围筒(4)连接。

9.根据权利要求8所述的一种用于压水堆压力容器顶盖组件的起吊装置，其特征在于，所述内加强块(17)和外加强块(15)的四周分别与围筒(4)壁面焊接固定，其中一块内加强块(17)和一块外加强块(15)设置在同一通槽后对应设置在一个缺口的正下方。

10.根据权利要求2至9中任意一项所述的一种用于压水堆压力容器顶盖组件的起吊装置，其特征在于，所述连接销设置在下U型块(9)外部的壁面内凹形成环形的限位槽，限位槽中设置有卡板(11)，卡板(11)上设置有固定螺栓(12)，且固定螺栓(12)穿过卡板(11)后设置在下U型块(9)中。