CN109524134A - 一种用于高温气冷堆核电站堆内构件的测量装置及方法 - Google Patents
一种用于高温气冷堆核电站堆内构件的测量装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于高温气冷堆核电站堆内构件的测量装置及方法，属于核电工程安装测量技术领域。本发明的用于高温气冷堆核电站堆内构件安装测量，包括使用激光跟踪仪和悬臂式测量装置测量堆内构件安装参数，使高温气冷堆核电站堆内构件经调整符合要求。本发明的方法提高堆内构件测量效率，且保证安装精度和质量。本发明成功解决了高温气冷堆核电站陶瓷堆内构件安装参数的测量难点，并有效指导安装精调工作，而且安全可靠、操作简单，显著降低了堆芯安装防异物质量风险，缩短了工期，并可推广应用到其他工程领域的空间狭小和有较高防异物要求的安装测量工程中。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于高温气冷堆核电站堆内构件的测量装置及方法，属于核电工程安装测量技术领域。
背景技术
高温气冷堆核电站是我国拥有自主知识产权、具有第四代技术特征的先进核能技术，具有较高的安全特性，应用领域广泛。堆内构件安装于反应堆压力容器内，是整个核电站最精密的核心部件。堆内构件包括金属堆内构件、陶瓷堆内构件两部分，其具有结构复杂、安装空间狭小、数量大、种类多、分层安装、精度要求高、安装难度大等特点。在堆内构件安装过程中需要测量金属堆内构件与压力容器同心度；陶瓷堆内构件的孔道位置度等。
金属堆内构件和陶瓷堆内构件都安装于压力容器内，安装测量的基准是以压力容器主法兰密封面止口圆心和0°定位销孔的圆心建立基准坐标系，全部安装参数的测量都在一个直径约6m，深度约18.5m圆筒设备内进行，导致俯仰角超出测量设备的极限位置，常见测量设备(如：全站仪、水准仪)已无法满足其安装测量需求，同时由于堆芯清洁度控制和防异物管理要求，测量设备进入堆内显著增加堆芯安装质量风险。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于高温气冷堆核电站堆内构件的测量装置及方法，解决已有技术中俯仰角超出测量设备极限位置无法满足安装精度要求的问题，利用激光跟踪仪自身具备水平架设的特性，结合悬臂式测量装置，保证堆内构件设备安装的质量与进度。
本发明提出的用于高温气冷堆核电站堆内构件的测量装置，包括激光跟踪仪(1)、直角转接座(2)、旋转臂(3)、旋转臂固定螺栓(4)和旋转臂锁紧器(5)，所述的激光跟踪仪(1)安装在旋转臂(3)的一端，旋转臂(3)的另一端通过旋转臂固定螺栓(4)固定高温气冷堆核电站的反应堆舱室内压力容器主螺栓孔(13)中，如图5所示。
上述用于高温气冷堆核电站堆内构件的测量方法，包括以下步骤：
(1)将激光跟踪仪(1)架设在压力容器侧向支承(12)上，并调至水平；
(2)使用激光跟踪仪(1)测量压力容器主法兰密封面(7)止口，在压力容器主法兰密封面(7)的止口圆周上均匀选取8个第一点(14)，8个第一点(14)拟合出圆心(16)，在0°定位销孔圆周的位置(9)上均匀选取6个第二点(15)，6个第二点拟合出圆心(17)，以圆心16为二维坐标系的原点0，将该原点O与圆心17的连线作为二维坐标系的X轴正方向，再以二维坐标系原点为基点逆时针旋转90°为Y轴正方向，得到一个高温气冷堆核电堆内构件二维坐标系；
(3)使用激光跟踪仪(1)测量安装在压力容器主法兰密封面(7)上的转站靶座(10)的坐标值(Xn、Yn)；
(4)将旋转臂固定螺栓(4)拧入压力容器主螺栓孔(13)中，将旋转臂(3)套装在旋转臂固定螺栓(4)上，在旋转臂(3)端部安装直角转接座(2)，并把激光跟踪仪(1)水平固定在直角转接座(2)上，把旋转臂(3)转入堆内构件上部，拧紧旋转臂锁紧器(5)；
(5)测量陶瓷堆内构件的位置度，包括以下步骤：
(5-1)根据步骤(3)转站靶座的坐标值Xn、Yn(21)，拟合构建坐标系；
(5-2)激光跟踪仪(1)测量陶瓷堆内构件11孔道位置度，在陶瓷堆内构件(11)孔道圆周内侧均匀采集6个第三点(19)，6个第三点(19)拟合得出孔道位置实测中心值X1、Y1(20)，将拟合得到的孔道位置实测中心值X1、Y1与孔道位置理论中心值X0、Y0(18)进行比较，计算出孔道中心点的偏差值(Δx、Δy)，Δx为孔道中心点在X轴的调整量，Δy为孔道中心点在Y轴的调整量，Δx＝X0-X1，Δy＝Y0-Y1，偏差值Δx、Δy的正负“+”或“-”代表孔道调整的方向，其中，“+”为坐标系的正方向，“-”为坐标系的负方向。
本发明提出的用于高温气冷堆核电站堆内构件的测量装置，其优点是：
本发明的测量装置及方法成功解决了高温气冷堆核电站堆内构件安装的测量难点，并有效指导安装精密调整工作，而且安全可靠、操作简单、方便可行，显著降低了堆芯安装防异物质量风险，缩短了安装施工工期，并可推广应用到其他工程领域的狭小空间和有较高防异物要求的测量工程中。
附图说明
图1是本发明提出的悬臂式测量装置示意图
图2是堆内构件坐标系建立剖面示意图
图3是堆内构件坐标系建立俯视图
图4是0°定位销孔9局部放大图
图5悬臂式测量装置安装和激光跟踪仪水平架设示意图
图6是陶瓷堆内构件孔道位置度测量示意图
图1-图6中，1是激光跟踪仪，2是直角转接座，3是旋转臂，4是旋转臂固定螺栓，5是旋转臂锁紧器，6是反应堆舱室，7是压力容器主法兰密封面，8是金属堆内构件，9是0°定位销孔，10是转站靶座，11是陶瓷堆内构件，12是压力容器侧向支承，13是压力容器主螺栓孔，14是第一点，15是第二点，16是第一圆心，17是第二圆心，18是孔道位置度理论值(X0、Y0)，19是第三点，20是孔道位置度实测中心值(X1、Y1)。
具体实施方式
本发明提出的用于高温气冷堆核电站堆内构件的测量装置，其结构如图1所示，其特征在于包括激光跟踪仪(1)、直角转接座(2)、旋转臂(3)旋转臂固定螺栓(4)和旋转臂锁紧器(5)，所述的激光跟踪仪(1)安装在旋转臂(3)的一端，旋转臂(3)的另一端通过旋转臂固定螺栓(4)固定高温气冷堆核电站的反应堆舱室内压力容器主螺栓孔(13)中，如图5所示。
本发明提出的用于高温气冷堆核电站堆内构件的测量方法，以测量陶瓷堆内构件的位置度为例说明，包括以下步骤：
(1)将激光跟踪仪(1)架设在压力容器侧向支承(12)上，并调至水平，如图2所示；
(2)使用激光跟踪仪(1)测量压力容器主法兰密封面(7)止口，在压力容器主法兰密封面(7)的止口圆周上均匀选取8个第一点(14)，如图3所示，8个第一点(14)拟合出圆心(16)，在0°定位销孔圆周的位置(9)上均匀选取6个第二点(15)，如图4所示，6个第二点拟合出圆心(17)，以圆心16为二维坐标系的原点0，将该原点O与圆心17的连线作为二维坐标系的X轴正方向，再以二维坐标系原点为基点逆时针旋转90°为Y轴正方向，得到一个高温气冷堆核电堆内构件二维坐标系；
(3)使用激光跟踪仪(1)测量安装在压力容器主法兰密封面(7)上的转站靶座(10)的坐标值(Xn、Yn)；
(4)将旋转臂固定螺栓(4)拧入压力容器主螺栓孔(13)中，将旋转臂(3)套装在旋转臂固定螺栓(4)上，在旋转臂(3)端部安装直角转接座(2)，并把激光跟踪仪(1)水平固定在直角转接座(2)上，把旋转臂(3)转入堆内构件上部，拧紧旋转臂锁紧器(5)，如图5所示；
(5)测量陶瓷堆内构件的位置度，包括以下步骤：
(5-1)根据步骤(3)转站靶座的坐标值Xn、Yn(21)，拟合构建坐标系；
(5-2)如图6所示，激光跟踪仪(1)测量陶瓷堆内构件11孔道位置度，在陶瓷堆内构件(11)孔道圆周内侧均匀采集6个第三点(19)，6个第三点(19)拟合得出孔道位置实测中心值X1、Y1(20)，将拟合得到的孔道位置实测中心值X1、Y1与孔道位置理论中心值X0、Y0(18)进行比较，计算出孔道中心点的偏差值(Δx、Δy)，Δx为孔道中心点在X轴的调整量，Δy为孔道中心点在Y轴的调整量，Δx＝X0-X1，Δy＝Y0-Y1，偏差值Δx、Δy的正负“+”或“-”代表孔道调整的方向，其中，“+”为坐标系的正方向，“-”为坐标系的负方向。
本实施案例中所使用激光跟踪仪为美国自动精密公司生产的API Radian激光跟踪仪。
下面结合附图介绍本发明的技术方案。
1)悬臂式测量装置详细介绍
介绍下本发明方法所使用的装置和测量设备，如图1所示测量设备为激光跟踪仪1，悬臂式测量装置由四个物件组成,包括直角转接座2、旋转臂3、旋转臂固定螺栓4和旋转臂锁紧器5。
2)坐标系建立
如图2所示，激光跟踪仪(1)架设在压力容器侧向支承(12)上，激光跟踪仪(1)调至水平。
如图3、4所示，使用激光跟踪仪(1)测量压力容器主法兰密封面(7)止口,压力容器主法兰密封面(7)止口圆周上均匀选取8个第一点(14)，如图3所示，8个第一点(14)拟合出圆心(16)，在0°定位销孔圆周(9)上均匀选取6个第二点(15)，如图4所示，6个第二点拟合出圆心(17)，以圆心16为二维坐标系的原点0，将该原点O与圆心17的连线作为二维坐标系的X轴正方向，再以二维坐标系原点为基点逆时针旋转90°为Y轴正方向，得到一个高温气冷堆核电堆内构件二维坐标系；
3)建立转站基准
使用激光跟踪仪(1)测量安装在压力容器主法兰密封面(7)上的转站靶座(10)的坐标值(Xn、Yn)；
4)悬臂式测量装置安装及激光跟踪仪水平架设
悬臂式测量装置安装如图5所示,将旋转臂固定螺栓(4)拧入压力容器主螺栓孔(13)中，将旋转臂(3)套装在旋转臂固定螺栓(4)上，在旋转臂(3)端部安装直角转接座(2)，并把激光跟踪仪(1)水平固定在直角转接座(2)上，把旋转臂(3)转入堆内构件上部，拧紧旋转臂锁紧器(5)。
5)高温气冷堆核电站堆内构件安装参数的测量
使用激光跟踪仪(1)测量压力容器主法兰密封面(7)上的转站靶座，拟合构件坐标系。
如图6所示，激光跟踪仪(1)测量陶瓷堆内构件11孔道位置度，在陶瓷堆内构件(11)孔道圆周内侧均匀采集6个第三点(19)，6个第三点(19)拟合得出孔道位置实测中心值X1、Y1(20)，将拟合得到的孔道位置实测中心值X1、Y1与孔道位置理论中心值X0、Y0(18)进行比较，计算出孔道中心点的偏差值(Δx、Δy)，Δx为孔道中心点在X轴的调整量，Δy为孔道中心点在Y轴的调整量，Δx＝X0-X1，Δy＝Y0-Y1，偏差值Δx、Δy的正负“+”或“-”代表孔道调整的方向，其中，“+”为坐标系的正方向，“-”为坐标系的负方向。
本发明成功解决了高温气冷堆核电站陶瓷堆内构件安装参数的测量难点，并有效指导安装精调工作，而且安全可靠、操作简单、方便可行，显著降低了堆芯安装防异物质量风险，缩短了工期，并可推广应用到其他工程领域的狭小空间和有较高防异物要求的安装测量工程中。
Claims (2)
1.一种用于高温气冷堆核电站堆内构件的测量装置，其特征在于包括激光跟踪仪(1)、直角转接座(2)、旋转臂(3)和旋转臂固定螺栓(4)，所述的激光跟踪仪(1)安装在旋转臂(3)的一端，旋转臂(3)的另一端通过旋转臂固定螺栓(4)固定高温气冷堆核电站的反应堆舱室内压力容器主螺栓孔(13)中，如图4所示。
2.一种用于高温气冷堆核电站堆内构件的测量方法，其特征在于该测量方法包括以下步骤：
(1)将激光跟踪仪(1)架设在压力容器侧向支承(12)上，并调至水平；
(2)使用激光跟踪仪(1)测量压力容器主法兰密封面(7)止口，在压力容器主法兰密封面(7)的止口圆周上均匀选取8个第一点(14)，8个第一点(14)拟合出圆心(16)，在定位销孔圆周的0°位置(9)上均匀选取6个第二点(15)，6个第二点拟合出圆心(17)，以圆心16为二维坐标系的原点0，将该原点O与圆心17的连线作为二维坐标系的X轴正方向，再以二维坐标系原点为基点逆时针旋转90°为Y轴正方向，得到一个高温气冷堆核电堆内构件二维坐标系；
(3)使用激光跟踪仪(1)测量安装在压力容器主法兰密封面(7)上的转站靶座(10)的坐标值(Xn、Yn)；
(4)将旋转臂固定螺栓(4)拧入压力容器主螺栓孔(13)中，将旋转臂(3)套装在旋转臂固定螺栓(4)上，在旋转臂(3)端部安装直角转接座(2)，并把激光跟踪仪(1)水平固定在直角转接座(2)上，把旋转臂(3)转入堆内构件上部，拧紧旋转臂锁紧器(5)；
(5)测量陶瓷堆内构件的位置度，包括以下步骤：
(5-1)根据步骤(3)转站靶座的坐标值Xn、Yn(21)，拟合构建坐标系；
(5-2)激光跟踪仪(1)测量陶瓷堆内构件11孔道位置度，在陶瓷堆内构件(11)孔道圆周内侧均匀采集6个第三点(19)，6个第三点(19)拟合得出孔道位置实测中心值X1、Y1(20)，将拟合得到的孔道位置实测中心值X1、Y1与孔道位置理论中心值X0、Y0(18)进行比较，计算出孔道中心点的偏差值(Δx、Δy)，Δx为孔道中心点在X轴的调整量，Δy为孔道中心点在Y轴的调整量，Δx＝X0-X1，Δy＝Y0-Y1，偏差值Δx、Δy的正负“+”或“-”代表孔道调整的方向，其中，“+”为坐标系的正方向，“-”为坐标系的负方向。
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