核电站金属堆芯壳的找正、调平装置的制作方法

本发明属于核电工程建造的技术领域，具体涉及一种核电站金属堆芯壳的找正、调平装置。

背景技术：

高温气冷堆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，具有较高安全特性，应用领域广泛，商业化前景非常广阔。金属堆芯壳为高温气冷堆核电站主回路的主设备，该大型复杂主设备是核电站的心脏，安装条件苛刻，精度要求高，难度极大。常规压水堆核电站主设备(例如金属堆芯壳)的安装调整是使用核岛环吊配合进行，而高温气冷堆核电站反应堆未设计专门用于配合主设备安装调整的设备，且反应堆检修吊车载荷仅为100吨，无法满足单体重达250多吨的金属堆芯壳的安装调整作业要求，所以需要研发先进可靠的主设备找正、调平装置以完成金属堆芯壳的安装作业并保证安装质量。

技术实现要素：

为了完成高温气冷堆核电站金属堆芯壳的安装作业并保证安装质量，本发明提出一种核电站金属堆芯壳的找正、调平装置，包括结构梁、拉索系统、液压调整系统和测量系统；所述结构梁的下表面设有至少两个固定槽；所述结构梁上设有至少两个连接孔，所述连接孔贯通所述结构梁的上表面和下表面，所述连接孔均匀分布于与金属堆芯壳半径相同的圆周上；所述拉索系统包括至少两个拉索，所述拉索包括液压提升器、钢绞线、底锚装置和连接拉板，所述液压提升器、钢绞线、底锚装置和连接拉板依次连接；所述液压调整系统包括同步控制台和至少两个子系统，所述子系统包括三维液压调整机和液压泵站，所述三维液压调整机包括X向油缸、Y向油缸和Z向油缸，所述X向油缸、Y向油缸和Z向油缸均与所述液压泵站连接，且所述Z向油缸与所述结构梁的固定槽相配合；所述同步控制台与所述液压泵站连接；所述测量系统包括激光跟踪仪和分析设备，所述激光跟踪仪与所述分析设备连接，所述激光跟踪仪用于测量金属堆芯壳的位置，所述分析设备用于计算金属堆芯壳的测量位置与设计安装位置的偏差值；使用时，所述三维液压调整机分布于反应堆舱室墙体上表面，所述结构梁落位于所述三维液压调整机上，且所述三维液压调整机的Z向油缸插入所述结构梁的固定槽中，所述拉索的液压提升器固定于所述结构梁的上表面，且位于所述结构梁的连接孔的端口处，所述钢绞线从所述连接孔穿过，所述拉索的连接拉板与金属堆芯壳连接。

其中，所述结构梁由若干个短梁可拆卸连接而成。

其中，所述结构梁包括两根中间梁，该两根中间梁组成回字形结构，该回字形结构的四角均设有延长梁，所述延长梁还连接有端梁，所述端梁为U型结构。

其中，所述中间梁与延长梁之间、所述延长梁与端梁之间均通过螺栓连接。

其中，所述连接孔和拉索的数量均为四个。

其中，所述液压提升器通过螺栓固定于所述结构梁上。

其中，所述连接拉板上设有用于与金属堆芯壳连接的销孔。

其中，所述三维液压调整机为四个，在反应堆舱室墙体上呈矩形分布；所述结构梁的固定槽也为四个，分布于所述结构梁的四角。

其中，所述分析设备为电脑。

本发明核电站金属堆芯壳的找正、调平装置具有如下的有益效果：

本发明的装置包括结构梁、液压调整系统、拉索系统和测量系统，结构梁由若干个短梁可拆卸连接而成，这样不仅增加了作业和运输的方便性，也使本发明的装置能够适应不同现场条件，增加了本发明的装置的适用性。结构梁的连接孔均匀分布于与金属堆芯壳半径相同的圆周上，这样调整安装金属堆芯壳时，平衡性更好，提高了安装调整的精确和质量。本发明的装置的拉索包括液压提升器和钢绞线，具有提升功能，一方面能够完成将金属堆芯壳调整至设计安装位置，另一方面能够提升金属堆芯壳，且能够实现金属堆芯壳的较大距离位移，以有空间进行限位键的安装。液压调整系统的同步控制台与四个液压泵站串联连接，这样只有四台液压泵站均正常时才能够进行作业，若有一个或多个液压泵站出现故障，则液压调整系统停止工作，避免一个或多个液压泵站出现故障时仍进行作业而发生危险的情况，大大提高了作业的安全性。本发明的装置包括激光跟踪仪，激光跟踪仪测量精度高，能够准确测量金属堆芯壳的位置。

使用本发明的装置调整安装金属堆芯壳时，测量系统的激光跟踪仪用于测量金属堆芯壳的位置，分析设备用于计算测量值与设计安装值的偏差，液压调整系统的同步控制台用于将该偏差发送给液压泵站，液压泵站根据偏差值调整三维液压调整机的X向油缸、Y向油缸和Z向油缸，以使结构梁产生X方向、Y方向和Z方向的位移，这样结构梁带动拉索产生相应位移，拉索带动金属堆芯壳产生相应位移，达到调整金属堆芯壳的目的，同时上述过程要重复多次以不断缩小偏差，使金属堆芯壳越来越接近设计安装位置，直至将金属堆芯壳调整到设计安装位置并调至水平，这样不仅能够完成金属堆芯壳的调整安装作业，而且保证了安装精度和质量。

附图说明

图1为本发明核电站金属堆芯壳的找正、调平装置的使用状态示意图；

图2为本发明核电站金属堆芯壳的找正、调平装置的结构梁的示意图；

图3为本发明核电站金属堆芯壳的找正、调平装置的拉索的示意图；

图4为本发明核电站金属堆芯壳的找正、调平装置的三维液压调整机与液压泵站连接的示意图；

图5为本发明核电站金属堆芯壳的找正、调平装置的液压调整系统的逻辑示意图。

具体实施方式

下面结合附图介绍本发明的技术方案。

如图1所示，本发明核电站金属堆芯壳的找正、调平装置包括结构梁10、液压调整系统20、拉索系统30和测量系统40。下面分别介绍结构梁10、液压调整系统20、拉索系统30和测量系统40。

如图1-2所示，结构梁10整体为矩形，可以为钢结构梁。结构梁10的下表面设有至少两个固定槽(图中未示出)，优选地，固定槽为四个，分布于结构梁10的四角。结构梁10可以由若干个短梁可拆卸连接而成，使用时，先将若干个短梁运输至现场，再将短梁通过高强螺栓组、普通螺栓组与铰制孔螺栓组相结合的方式连接以组装成结构梁10，这样方便将短梁运输至现场，若将结构梁10整体运输至现场，由于结构梁10体积较大，受现场空间的限制，作业很不方便。如图1-2所示，结构梁10包括两根中间梁11，该两根中间梁11组成回字形结构，该回字形结构的四角均设有延长梁12，延长梁12为矩形体的结构，延长梁12与两根中间梁11在同一个平面内，延长梁12的作用是延长结构梁10的长度，延长梁12还连接有端梁13，端梁13为U型结构，其中，中间梁11、延长梁12和端梁13相当于短梁。中间梁11与延长梁12之间、延长梁12与端梁13之间均通过螺栓连接，例如中间梁11与延长梁12之间采用高强螺栓组、普通螺栓组与铰制孔螺栓组相结合的连接形式，延长梁12与端梁13之间也是采用高强螺栓组、普通螺栓组与铰制孔螺栓组相结合的连接形式。其中，中间梁11、延长梁12和端梁13的形状及数量可以根据施工现场实际需要进行调整，以使结构梁10的长度满足现场施工需要。本发明的装置的结构梁10由若干个短梁可拆卸连接而成，这样不仅增加了作业的方便性，也使本发明的装置能够适应不同现场条件，增加了本发明的装置的适用性。

如图1-2所示，结构梁10上设有至少两个连接孔14，连接孔14贯通结构梁10的上表面和下表面，连接孔14均匀分布于与金属堆芯壳51半径相同的圆周上，连接孔14的数量可以为四个，连接孔14的数量可以根据需要进行调整。

如图1和图3所示，本发明的装置的拉索系统30包括至少两个拉索38，该拉索38包括液压提升器31、钢绞线32、底锚装置33和连接拉板34，液压提升器31上设有若干个螺纹孔36，以能够将液压提升器31通过螺栓固定于结构梁10的上表面。钢绞线32包括多股钢线，钢绞线32一端与液压提升器31连接，另一端与底锚装置33连接。底锚装置33的作用是将多股钢线拧为一股，以方便使用拉索38调整安装金属堆芯壳51。连接拉板34一端与底锚装置33连接，另一端设有销孔35，使用时，将连接拉板34的销孔35与金属堆芯壳51的顶盖吊耳通过销轴连接，以将拉索38与金属堆芯壳51连接。

如图5所示，本发明的装置的液压调整系统20包括同步控制台23和至少两个子系统，该子系统包括三维液压调整机21和液压泵站22，其中，液压调整系统20的子系统可以为四个，也就是三维液压调整机21和液压泵站22均为四个，一个三维液压调整机21与一个液压泵站22连接；同步控制台23与四个液压泵站22串联连接，这样只有四台液压泵站22均正常时才能够进行作业，若有一个或多个液压泵站22出现故障，则液压调整系统20停止工作，避免一个或多个液压泵站22出现故障时仍进行作业而发生危险的情况，大大提高了作业的安全性。如图1所示，四个三维液压调整机21分布于反应堆舱室墙体50上表面，图1中未示出液压泵站22和同步控制台23，因为使用时需要将三维液压调整机21布置于反应堆舱室墙体50上表面，而液压泵站22和同步控制台23的放置位置无要求。如图4所示，三维液压调整机21包括X向油缸211、Y向油缸212和Z向油缸213，X向油缸211、Y向油缸212和Z向油缸213均与液压泵站22连接，液压泵站22能够控制X向油缸211、Y向油缸212的伸出或回缩，能够控制Z向油缸213的下降或顶升。Z向油缸213与结构梁10的固定槽相配合，即使用时，Z向油缸213是插入结构梁10的固定槽中的。液压泵站22上还安装有位移传感器，该位移传感器用于检测三维液压调整机21的X向油缸211、Y向油缸212和Z向油缸213的行程。本发明的装置的液压调整系统20例如可以使用上海耐斯特液压设备有限公司的三维液压调整系统产品。

如图1所示，测量系统40包括激光跟踪仪42和分析设备41，激光跟踪仪42与分析设备41连接，分析设备41可以为电脑，使用时，激光跟踪仪42用于测量金属堆芯壳51的位置。激光跟踪仪42将测量得到的金属堆芯壳51的位置数据发送给分析设备41，分析设备41先对激光跟踪仪42发送的测量数据进行解码，然后根据解码后的测量值，计算出金属堆芯壳51的测量位置与设计安装位置的偏差值，计算方法为将测量位置与设计安装位置相减。

如图1所示，使用时，三维液压调整机21分布于反应堆舱室墙体50上表面，结构梁10落位于三维液压调整机21上，且三维液压调整机21的Z向油缸213插入结构梁10的固定槽中，拉索38的液压提升器31固定于结构梁10的上表面，且位于结构梁10的连接孔14的端口处，钢绞线32从连接孔14穿过，拉索38的连接拉板34与金属堆芯壳连接。

下面介绍本发明的装置的使用方法：

如图1所示，第一步，将四个三维液压调整机21布置于反应堆舱室墙体50上表面，液压泵站22和同步控制台23的布置位置无要求。在下一步骤中，会将结构梁10落位于四个三维液压调整机21上，且三维液压调整机21的Z向油缸213插入结构梁10下表面的固定槽中，所以四个三维液压调整机21的位置应该满足结构梁10能够落位于四个三维液压调整机21上，且四个三维液压调整机21的Z向油缸213插入结构梁10下表面的四个固定槽中的要求。

如图1所示，第二步，将结构梁10落位于四个三维液压调整机21上，且四个Z向油缸213插入结构梁10下表面的四个固定槽中，Z向油缸213的作用一方面是支撑结构梁10，另一方面是带动结构梁10移动。

优选地，四个三维液压调整机21在反应堆舱室墙体50上呈矩形分布，固定槽分布于结构梁10的四角，这样能够方便地将结构梁10落位于四个三维液压调整机21上且Z向油缸213插入结构梁10的固定槽中。

如图1和图3所示，第三步，将拉索38的液压提升器31固定于结构梁10的上表面，且位于连接孔14的端口处，钢绞线32从连接孔14穿过，将连接拉板34的销孔35与金属堆芯壳51的顶盖吊耳通过销轴连接，以将拉索38与金属堆芯壳51连接。其中，液压提升器31可以通过螺栓固定于结构梁10上。由于四个连接孔14均匀分布于与金属堆芯壳51半径相同的圆周上，所以连接拉板34与金属堆芯壳51的连接点也均匀分布于金属堆芯壳51的圆周上，这样使用拉索38调整安装金属堆芯壳51时，平衡性更好，调整安装更精确。

其中，在进行本步骤之前，金属堆芯壳51已大体就位，本发明的装置的作用一是对金属堆芯壳51进行微调，以将金属堆芯壳51调整至设计安装位置、并调至水平，也就是找正、调平的作用；二是在将金属堆芯壳51调整到安装位置、并调至水平后，将金属堆芯壳51提升约1.2m，以在反应堆舱室墙体50的侧壁上进行限位键安装的作业。

如图1和图4所示，第四步，利用液压泵站22控制四个三维液压调整机21的Z向油缸213，使四个Z向油缸213均顶升，Z向油缸213的顶升带动结构梁10向上移动，这样结构梁10提升拉索38，拉索38提升金属堆芯壳51，金属堆芯壳51提升后，就能够对金属堆芯壳51的位置进行调整。

如图1所示，第五步，使用测量系统40的激光跟踪仪42测量金属堆芯壳51的位置，并将测量值发送给分析设备41，分析设备41先对激光跟踪仪42发送的测量值进行解码，再将解码后的测量值与金属堆芯壳51的设计安装位置进行比较，以得出测量值与金属堆芯壳51的设计安装位置的偏差值，该偏差值包括X方向、Y方向和Z方向的偏差值，同时由于金属堆芯壳51上有较多管件，为了调整管件的管口方向，还需要将金属堆芯壳51绕Z轴旋转。

将分析设备41计算的偏差值人工输入到液压调整系统20的同步控制台23中，或将该偏差值拷入移动存储设备，再将移动存储设备与同步控制台23连接，将偏差值导入同步控制台23。同步控制台23接收到偏差值后，将该偏差值发送给四台液压泵站22，液压泵站22根据该偏差值控制三维液压调整机21的X向油缸211、Y向油缸212和Z向油缸213，通过X向油缸211的伸出或回缩带动结构梁10在X方向移动，结构梁10带动拉索38在X方向移动，拉索38带动金属堆芯壳51在X方向移动，进而调整金属堆芯壳51在X方向的位置，同样地，通过Y向油缸212的伸出或回缩调整金属堆芯壳51在Y方向的位置，通过Z向油缸213的下降或顶升调整金属堆芯壳51在Z方向的位置，通过同时控制结构梁10在X方向和Y方向的移动，实现金属堆芯壳51绕Z轴方向旋转；此次金属堆芯壳51的位置调整结束后，需要重复本步骤多次，因为受拉索38摆动等因素影响，金属堆芯壳51经过一次调整后，实际位置与设计安装位置还会存在偏差，重复本步骤多次的目的就是不断缩小偏差，使金属堆芯壳51越来越接近设计安装位置，直至将金属堆芯壳51调整至设计安装位置并调至水平。

第六步，金属堆芯壳51调整至设计安装位置并调至水平后，通过液压泵站22控制三维液压调整机21的Z向油缸213下降，以使结构梁10向下移动，金属堆芯壳51下落安装到位。

第七步，使用拉索38的液压提升器31提升钢绞线32，在提升过程中，液压提升器31的位置不动，液压提升器31与底锚装置33之间的钢绞线32逐渐变短，以提升金属堆芯壳51，将金属堆芯壳51提升约1.2m，然后在反应堆舱室墙体50的侧壁上安装限位键。限位键对金属堆芯壳51具有限位固定的作用，要将限位键安装于反应堆舱室墙体50的侧壁上，由于金属堆芯壳51与反应堆舱室墙体50之间的距离很小，所以需要将金属堆芯壳51提升约1.2m，以有空间进行限位键的安装作业。因为金属堆芯壳51需要提升约1.2m，使用三维液压调整机21无法完成1.2m这样较大距离的位移，所以本发明的装置的拉索38具有提升功能，以实现金属堆芯壳的大距离位移，完成金属堆芯壳51的安装。限位键安装完成后，液压提升器31下放钢绞线32，金属堆芯壳51下落就位。