制作AP1000核电站中堆内构件用定位镶块的方法与流程

本发明涉及核电站建造领域，尤其涉及一种制作在安装ap1000核电站中的下部堆内构件时用到的定位镶块的方法。

背景技术：

在ap1000核电站中，由于堆内构件与压力容器是由不同厂家制造的，为满足堆内构件与压力容器之间的装配要求，需在安装现场根据实际需要加工制作安装在压力容器上的径向支撑键槽内的定位镶块。

目前，常用的制作定位镶块时，需先将下部堆内构件吊入压力容器中并对下部堆内构件和压力容器进行对中，然后测量出下部堆内构件中的径向支撑键与径向支撑键槽之间的间隙的形状及尺寸，最后根据该间隙的形状和尺寸制作定位镶块。

由此可见，在采用现有技术制作定位镶块时，必须先完成下部堆内构件的吊装和对中工作，才能对位于径向支撑键和径向支撑键槽之间用于安装定位镶块的间隙的形状和尺寸进行测量，工作量大，测量困难，耗费时间长，且吊装会产生一定的偏差，导致测量数据精度低，进而导致加工得到的定位镶块的安装精度低。

技术实现要素：

为减少制作ap1000核电站中下部堆内构件用定位镶块的工作量，缩短制作耗时，提高制作精度，本发明提出一种制作ap1000核电站中堆内构件用定位镶块的方法，该方法包括如下步骤：

步骤s1、在压力容器附近及所述压力容器的筒体内壁上布设rv控制点，在所述压力容器上布设rv测量点，且该rv测量点包括rv法兰测量点、堆芯支撑面测量点、相接内壁测量点、径向支撑键槽测量点、定位销槽测量点以及rv管嘴测量点；将激光跟踪仪架设在所述rv控制点上，对所述rv法兰测量点、所述堆芯支撑面测量点、所述相接内壁测量点、所述径向支撑键槽测量点、所述定位销槽测量点以及所述rv管嘴测量点进行测量并得到测量数据，根据所述rv法兰测量点的测量数据得出所述压力容器的上部法兰的内圆面和内圆中心点，并以该内圆中心点为坐标原点、所述上部法兰的内圆面的法线为z轴建立所述压力容器的筒体基准坐标系；

在所述下部堆内构件的四周和所述下部堆内构件的法兰面上布设堆内构件控制点，在所述下部堆内构件上布设堆内构件测量点，该堆内构件测量点包括顶部法兰上表面测量点、顶部法兰下表面测量点、顶部法兰圆柱测量点、径向支撑键测量点、定位销测量点以及堆内构件管嘴测量点；将激光跟踪仪架设在所述堆内构件控制点上，对所述顶部法兰上表面测量点、所述顶部法兰下表面测量点、所述顶部法兰圆柱测量点、所述径向支撑键测量点以及所述堆内构件管嘴测量点进行测量，得到测量数据；根据所述顶部法兰上表面测量点、所述顶部法兰下表面测量点以及所述顶部法兰圆柱测量点的测量数据得出顶部法兰圆面和法兰圆心，并以该法兰圆心为坐标原点，所述顶部法兰圆面的法线为z轴建立所述下部堆内构件的基准坐标系；

步骤s2、在三维建模软件中，建立模拟所述压力容器的筒体基准坐标系的筒体基准模拟坐标系，并根据所述堆芯支撑面测量点的测量数据在所述筒体基准模拟坐标系中建立堆芯支撑面模型并拟合出所述压力容器的中心点，根据所述相接内壁测量点的测量数据在所述筒体基准模拟坐标系中建立所述压力容器的筒体内壁模型，根据所述定位销槽测量点的测量数据在所述筒体基准模拟坐标系中建立所述压力容器上的定位销槽模型，根据所述径向支撑键槽测量点的测量数据在所述筒体基准模拟坐标系中建立所述压力容器上的径向支撑键槽模型、根据所述rv管嘴测量点的测量数据在所述筒体基准模拟坐标系中建立所述rv管嘴模型，得到所述压力容器的基础模型；

在所述三维建模软件中建立模拟所述下部堆内构件的基准坐标系的堆内构件模拟坐标系，并根据所述顶部法兰上表面测量点、所述顶部法兰下表面测量点以及所述顶部法兰圆柱测量点的测量数据在所述堆内构件模拟坐标系中建立顶部法兰模型，根据所述径向支撑键测量点的测量数据在所述堆内构件模拟坐标系中建立径向支撑键模型并拟合出所述径向支撑键模型的中心线，根据所述定位销测量点的测量数据在所述堆内构件模拟坐标系中建立定位销模型，根据所述堆内构件管嘴测量点的测量数据在所述堆内构件模拟坐标系中建立堆内构件管嘴模型，得到所述下部堆内构件的安装模型；

步骤s3、在所述三维建模软件中，将所述下部堆内构件的安装模型导入到所述压力容器的基础模型中，并对所述下部堆内构件的安装模型与所述压力容器的基础模型进行对中；沿所述筒体基准模拟坐标系的z轴转动所述下部堆内构件的安装模型，对所述堆内构件管嘴模型与所述rv管嘴模型进行组对，且组对形成的中心偏差小于0.05mm；

步骤s4、利用所述三维建模软件分析计算得出所述径向支撑键模型与所述径向支撑键槽模型之间的间隙的形状和尺寸，并根据该间隙的形状和尺寸制作定位镶块。

采用该ap1000核电站中下部堆内构件的安装方法对ap1000核电站中的下部堆内构件进行安装时，通过对压力容器和下部堆内构件进行测量，并根据测量数据建模装配得出定位镶块的加工数据。相较于现有技术中，将下部堆内构件吊入到压力容器中进行对中后测量得出定位镶块的加工数据，不用将下部堆内构件吊装到压力容器中进行对中，大大减少了的施工人员的工作量，缩短了制作定位镶块所需的时间，且通过虚拟装配得到的定位镶块加工数据精度高，进而提高了定位镶块的加工精度。

优选地，在所述步骤s1中，在布设控制点及测量点时，根据所述控制点和所述测量点的所在场地及作用进行分组编号，且同组中相邻的两个控制点至少有6个公共的测量点。这样，对控制点和测量点进行分组编号，可避免遗漏；同组中相邻的两个控制点至少有6个公共的测量点可提高测量得到的测量数据的关联性，进而提高测量获得的测量数据的精度。

优选地，在所述步骤s1中，所述rv法兰测量点位于所述压力容器的上部法兰的内圆上，且所述上部法兰的内圆上至少布设有8个rv法兰测量点；所述堆芯支撑面测量点位于所述压力容器中的堆芯支撑面上的两个不重合的堆芯支撑圆周上，且每个堆芯支撑圆周上至少布设有8个堆芯支撑面测量点；所述相接内壁测量点位于所述压力容器的筒体与所述堆芯支撑面相连的内壁上不重合的三个筒体内壁圆周上，且每个筒体内壁圆周上至少布设有8个相接内壁测量点；所述二次支撑板测量点位于二次支撑板的下表面上，且所述二次支撑板的下表面上设置有至少4个不重合的二次支撑板测量点；所述定位销槽测量点位于所述压力容器上的定位销槽的槽壁上，且每一侧的槽壁上布设有至少4个位于不同直线上的定位销槽测量点；所述rv管嘴测量点位于所述压力容器的热段出口管嘴的内壁上不重合的三个管嘴内壁圆周上，且每个管嘴内壁圆周上至少布设有8个rv管嘴测量点。这样，在保证根据测量得到的测量数据计算得出的压力容器的中心点、rv管嘴的内壁以及定位销槽的形状尺寸的精度的基础上，可减小测量工作量，缩短测量耗时，降低测量成本。

优选地，所述顶部法兰上表面测量点位于所述下部堆内构件的顶部法兰的上表面上的一个圆周上，且该圆周上至少布设有8个顶部法兰上表面测量点；所述顶部法兰下表面测量点位于所述顶部法兰的下表面上的一个圆周上，且该圆周上至少布设有8个顶部法兰下表面测量点；所述顶部法兰圆柱测量点位于所述顶部法兰的内壁上的3个不重合的顶部法兰内壁圆周上，且每个顶部法兰内壁圆周上至少布设有8个顶部法兰圆柱测量点；所述径向支撑键测量点位于所述下部堆内构件上的径向支撑键的定位面上，且每个定位面上布设有至少4个位于不同直线上的径向支撑键测量点；所述定位销测量点位于所述定位销上与所述定位销槽的槽壁扣合的平面上，且每个平面上布设有至少4个位于不同直线上的定位销测量点；所述堆内构件管嘴测量点位于所述下部堆内构件的热段出口管嘴的内壁上三个不重合的管嘴圆周上，且每个管嘴圆周上至少布设有8个堆内构件管嘴测量点。这样，在保证根据测量得到的测量数据计算得出的下部堆内构件的中心点、热段出口管嘴的内壁、定位销以及径向支撑键的形状尺寸的精度的基础上，可减小测量工作量，缩短测量耗时，降低测量成本。

优选地，在所述步骤1中，建立所述筒体基准坐标系时，所述筒体基准坐标系的+x方向指向所述压力容器上的0°位置处的定位销槽；建立所述下部堆内构件的基准坐标系时，所述下部堆内构件的基准坐标系的+x方向指向所述下部堆内构件中的0°位置处的径向支撑键。这样，既方便建立筒体基准坐标系和下部堆内构件的基准坐标系，又便于将下部堆内构件的安装模型导入到压力容器的基础模型中进行虚拟装配对中，操作简单方便。

优选地，在所述步骤s3中，在对所述下部堆内构件的安装模型与所述压力容器的基础模型进行对中时，所述下部堆内构件的顶部法兰的下表面与所述压力容器中的堆芯支撑面之间间隙小于0.05mm。这样，可通过顶部法兰与堆芯支撑面之间的间隙对下部堆内构件的安装模型与压力容器的基础模型之间的对中精度进行调节，提高虚拟装配精度，进而提高定位镶块的加工数据的精度。进一步地，在对中过程中，对所述堆内构件的中心位置进行微调，使所述堆内构件的顶部法兰的外缘到所述压力容器的筒体与所述堆芯支撑面相连的内壁之间的间隙的取值范围为5.33±0.13mm。这样，可进一步提高下部堆内构件的安装模型与压力容器的基础模型之间的对中精度，进而提高获得的定位镶块的加工数据的精度。

优选地，在对所述堆内构件管嘴模型与所述rv管嘴模型进行组对时，先对所述下部堆内构件上的0°-180°径向方向进行调整，再对所述下部堆内构件上的90°-270°径向方向进行调整，使所述堆内构件管嘴模型与所述rv管嘴模型之间的间隙差值小于0.25mm。这样，通过在相互垂直的两个径向方向上对下部堆内构件的安装模型进行调整，可提高堆内构件管嘴模型与rv管嘴模型之间的组对精度。

优选地，所述定位镶块为u型结构，以从三个侧面嵌置在定位销槽的槽壁和径向支撑键之间，减小径向支撑键在不同方向上的偏移，从而提高下部堆内构件和压力容器之间的对中精度。

优选地，利用磁力基座将所述激光跟踪仪架设在所述压力容器上的测量控制点上，架设简单方便且稳固。

附图说明

图1为本发明制作ap1000核电站中堆内构件用定位镶块的方法中rv法兰测量点的布设示意图；

图2为本发明制作ap1000核电站中堆内构件用定位镶块的方法中相接内壁测量点的布设示意图；

图3为本发明制作ap1000核电站中堆内构件用定位镶块的方法中径向支撑键槽测量点的布设示意图；

图4为本发明制作ap1000核电站中堆内构件用定位镶块的方法中定位销槽测量的布设示意图；

图5为本发明制作ap1000核电站中堆内构件用定位镶块的方法中径向支撑键测量点的布设示意图；

图6为本发明制作ap1000核电站中堆内构件用定位镶块的方法中堆内构件管嘴测量点的布设示意图。

具体实施方式

下面，结合图1-6对本发明制作ap1000核电站中堆内构件用定位镶块的方法进行详细说明。

在压力容器上布设rv测量点，且该rv测量点包括rv法兰测量点、堆芯支撑面测量点、相接内壁测量点、径向支撑键槽测量点、定位销槽测量点以及rv管嘴测量点。其中，rv法兰测量点位于压力容器的上部法兰的内圆上，且上部法兰的内圆上至少布设有8个rv法兰测量点。如图1所示，在压力容器1的上部法兰11的内圆上布设16个rv法兰测量点，将这些rv法兰测量点作为1组测量点，并依次标记为rv-f1、rv-f2、rv-f3......rv-f8......rv-f16。堆芯支撑面测量点位于压力容器中的堆芯支撑面上的内外两个不重合的堆芯支撑圆周上，且每个堆芯支撑圆周上至少布设有8个堆芯支撑面测量点。相接内壁测量点位于压力容器的筒体与堆芯支撑面相连的相接内壁上不重合的三个筒体内壁圆周上，且每个筒体内壁圆周上至少布设有8个相接内壁测量点。如图2所示，在压力容器1的筒体与堆芯支撑面12相连的相接内壁13上设置三个不重合的筒体圆周，且每个筒体圆周上布设16个相接内壁测量点，并从上到下将三个不重合的筒体圆周上的相接内壁测量点分别标记为s-a1、s-a2、s-a3......s-a8......s-a16；s-b1、s-b2、s-b3......s-b8......s-b16；s-c1、s-c2、s-c3......s-c8......s-c16。径向支撑键槽测量点位于压力容器上的径向支撑键槽的侧面及凸起平面上，且侧面及凸起平面上分别设置至少4个位于不同直线上的径向支撑键槽测量点。如图3所示，在压力容器1的径向支撑键槽14的侧面141和凸起平面142上分别设置有两列径向支撑键槽测量点。定位销槽测量点位于压力容器上的定位销槽的槽壁上，且每个平面上的槽壁上布设有至少4个位于不同直线上的定位销槽测量点。如图4所示，在压力容器1上的堆芯支撑面12上的定位销槽121中位于不同平面内的槽壁上，分别布设两列定位销槽测量点。rv管嘴测量点位于压力容器的热段出口管嘴的内壁上不重合的三个管嘴圆周上，且每个管嘴圆周上至少布设有8个rv管嘴测量点。这样，在保证根据测量得到的测量数据计算得出的压力容器的中心点、rv管嘴的内壁以及定位销槽的形状尺寸的精度的基础上，可减小测量工作量，缩短测量耗时，降低测量成本。

在核岛内安装就位的压力容器附近以及压力容器的筒体内壁上布设rv控制点，在布设rv控制点时，根据rv控制点的所在场地及作用进行分组编号，且同组中相邻的两个rv控制点至少有6个公共的测量点。这样，对rv控制点进行分组编号，可避免遗漏；同组中相邻的两个rv控制点至少有6个公共的测量点，可提高测量得到的测量数据的关联性，进而提高测量获得的测量数据的精度。

将激光跟踪仪架设在rv控制点上，对rv法兰测量点、堆芯支撑面测量点、相接内壁测量点、径向支撑键槽测量点、定位销槽测量点以及rv管嘴测量点进行测量并得到测量数据，根据rv法兰测量点的测量数据得出压力容器的上部法兰的内圆面和内圆中心点，并以该内圆中心点为坐标原点、上部法兰的内圆面的法线为z轴建立压力容器的筒体基准坐标系。优选地，筒体基准坐标系的+x方向指向压力容器上的0°位置处的定位销槽，以便于建立筒体基准坐标系。优选地，当rv控制点位于压力容器上时，利用磁力基座将激光跟踪仪架设在rv控制点上，架设简单方便且稳固。

在下部堆内构件上布设堆内构件测量点，该堆内构件测量点包括顶部法兰上表面测量点、顶部法兰下表面测量点、顶部法兰圆柱测量点、径向支撑键测量点、定位销测量点以及堆内构件管嘴测量点。其中，顶部法兰上表面测量点位于下部堆内构件的顶部法兰的上表面上的一个圆周上，且该圆周上至少布设有8个顶部法兰上表面测量点。顶部法兰下表面测量点位于顶部法兰的下表面上的一个圆周上，且该圆周上至少布设有8个顶部法兰下表面测量点。顶部法兰圆柱测量点位于顶部法兰的内壁上的3个不重合的法兰圆周上，且每个法兰圆周上至少布设有8个顶部法兰圆柱测量点。径向支撑键测量点位于下部堆内构件上的径向支撑键的定位面上，且每个定位面上布设有至少4个位于不同直线上的径向支撑键测量点。如图5所示，在下部堆内构件3中的径向支撑键31的每个定位面311上分别设置两列径向支撑键测量点，其中，定位面311是指径向支撑键31上及径向支撑键31两侧与压力容器1中的径向支撑槽扣合接触的面。定位销测量点位于定位销上与定位销槽的槽壁扣合的平面上，且每个平面上布设有至少4个位于不同直线上的定位销测量点。堆内构件管嘴测量点位于下部堆内构件的热段出口管嘴的内壁上三个不重合的管嘴圆周上，且每个管嘴圆周上至少布设有8个堆内构件管嘴测量点。如图6所示，在堆内构件的热段出口管嘴32的内壁上设置三个不重合的管嘴圆周，且每个管嘴圆周上布设12个堆内构件管嘴测量点，并分别标记为hl-a1、hl-a2、hl-a3......hl-a6......hl-a12；hl-b1、hl-b2、hl-b3......hl-b6......hl-b12；hl-b1、hl-b2、hl-b3......hl-b6......hl-b12。这样，在保证根据测量得到的测量数据计算得出的下部堆内构件的中心点、热段出口管嘴的内壁以及定位销的形状尺寸的精度的基础上，可减小测量工作量，缩短测量耗时，降低测量成本。

在下部堆内构件的四周和下部堆内构件的法兰面上布设堆内构件控制点，根据堆内构件控制点的所在场地及作用进行分组编号，且同组中相邻的两个堆内构件控制点至少有6个公共的测量点。这样，既可以避免遗漏，又可以提高测量得到的测量数据的关联性，提高测量获得的测量数据的精度。

将激光跟踪仪架设在堆内构件控制点上，对顶部法兰上表面测量点、顶部法兰下表面测量点、顶部法兰圆柱测量点、径向支撑键测量点以及堆内构件管嘴测量点进行测量得到测量数据，根据顶部法兰上表面测量点、顶部法兰下表面测量点以及顶部法兰圆柱测量点的测量数据得出顶部法兰圆面和法兰圆心，并以该法兰圆心为坐标原点，顶部法兰圆面的法线为z轴建立下部堆内构件的基准坐标系。优选地，下部堆内构件的基准坐标系的+x方向指向下部堆内构件中的0°位置处的径向支撑键以便于建立下部堆内构件的基准坐标系。

在三维建模软件中，建立模拟压力容器的筒体基准坐标系的筒体基准模拟坐标系。根据堆芯支撑面测量点的测量数据在筒体基准模拟坐标系中建立堆芯支撑面模型，并拟合出压力容器的中心点，根据相接内壁测量点的测量数据在筒体基准模拟坐标系中建立压力容器的筒体内壁模型，根据径向支撑键槽测量点的测量数据在筒体基准模拟坐标系中建立径向支撑键槽模型，根据定位销槽测量点的测量数据在筒体基准模拟坐标系中建立压力容器上的定位销槽模型，根据rv管嘴测量点的测量数据在筒体基准模拟坐标系中建立rv管嘴模型，得到压力容器的基础模型。

在三维建模软件中建立模拟下部堆内构件的基准坐标系的堆内构件模拟坐标系。根据顶部法兰上表面测量点、顶部法兰下表面测量点以及顶部法兰圆柱测量点的测量数据在堆内构件模拟坐标系中建立顶部法兰模型，根据径向支撑键测量点的测量数据在堆内构件模拟坐标系中建立径向支撑键模型并拟合出径向支撑键模型的中心线，根据堆内构件管嘴测量点的测量数据在堆内构件模拟坐标系中建立堆内构件管嘴模型，得到下部堆内构件的安装模型。

在三维建模软件中，将下部堆内构件的安装模型导入到压力容器的基础模型中，并对下部堆内构件的安装模型与压力容器的基础模型进行对中。优选地，在对下部堆内构件的安装模型与压力容器的基础模型进行对中时，下部堆内构件的顶部法兰的下表面与压力容器中的堆芯支撑面之间间隙小于0.05mm。这样，可通过顶部法兰与堆芯支撑面之间的间隙对下部堆内构件的安装模型与压力容器的基础模型之间的对中精度。优选地，在对中过程中，通过对堆内构件的中心位置进行微调，使堆内构件的顶部法兰的外缘到压力容器的筒体与堆芯支撑面相连的内壁之间的间隙的取值范围为5.33±0.13mm。这样，可进一步提高下部堆内构件的安装模型与压力容器的基础模型之间的对中精度，进而提高获得的定位镶块的加工数据的精度。沿筒体基准模拟坐标系的z轴转动下部堆内构件的安装模型，对堆内构件管嘴模型与rv管嘴模型进行组对，且组对形成的中心偏差小于0.05mm。在对堆内构件管嘴模型与rv管嘴模型进行组对时，先对下部堆内构件上的0°-180°径向方向进行调整，再对下部堆内构件上的90°-270°径向方向进行调整，使堆内构件管嘴模型与rv管嘴模型之间的间隙差值小于0.25mm。这样，通过在相互垂直的两个径向方向上对下部堆内构件的安装模型进行调整，可提高堆内构件管嘴模型与rv管嘴模型之间的组对精度。

利用三维建模软件分析计算得出径向支撑键模型与径向支撑键槽模型之间的间隙的形状和尺寸。根据分析计算得出的径向支撑键模型与径向支撑键槽模型之间的间隙的形状和尺寸加工定位镶块。优选地，加工得到的定位镶块为u型结构，以从三个侧面嵌置在径向支撑键槽的槽壁和径向支撑键之间，减小径向支撑键在不同方向上的偏移，从而提高下部堆内构件和压力容器之间的对中精度。

采用该制作ap1000核电站中堆内构件用定位镶块的方法加工制作定位镶块时，通过对压力容器和下部堆内构件进行测量，并根据测量数据建模装配得出定位镶块的加工数据。相较于现有技术中，将下部堆内构件吊入到压力容器中进行对中后测量得出定位镶块的加工数据，不用将下部堆内构件吊装到压力容器中进行对中，大大减少了的施工人员的工作量，缩短了制作定位镶块所需的时间，且通过虚拟装配得到的定位镶块加工数据精度高，进而提高了定位镶块的加工精度。