燃料組件骨架檢查裝置校準(zhǔn)方法的建立

李洪剛

摘 要：骨架是燃料組件的重要組成部分，其中下管座的垂直度、格架的位置尺寸是骨架產(chǎn)品的重要指標(biāo)，因此需對(duì)其進(jìn)行100%的過(guò)程控制。骨架檢查裝置為國(guó)內(nèi)自行研發(fā)的非標(biāo)測(cè)量設(shè)備，用于檢測(cè)骨架的上述指標(biāo)。為此，必須建立一套有效可行的方法對(duì)該裝置進(jìn)行定期校準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)其測(cè)量精度的有效監(jiān)控，從而確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。

關(guān)鍵詞：燃料組件；骨架；檢查裝置

一、方案設(shè)計(jì)

（一）常規(guī)校準(zhǔn)方法。骨架檢查裝置的主要標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量部件為光柵尺和長(zhǎng)度計(jì)，按照常規(guī)方法每年需要對(duì)光柵尺和長(zhǎng)度計(jì)進(jìn)行計(jì)量檢定，并對(duì)其它非標(biāo)計(jì)量部件進(jìn)行逐個(gè)校準(zhǔn)。但此方法存在以下兩個(gè)問(wèn)題：1、光柵尺和長(zhǎng)度計(jì)需拆卸后外送檢，其中光柵尺的定位工裝比較復(fù)雜，存在拆卸及復(fù)位安裝難、運(yùn)輸難、檢定費(fèi)用高的問(wèn)題；2、僅對(duì)單個(gè)計(jì)量部件進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)不足以體現(xiàn)整套測(cè)量設(shè)備的性能指標(biāo)，還存在各結(jié)構(gòu)部件之間是否匹配的問(wèn)題。

（二）校準(zhǔn)方法的確定。由于常規(guī)的校準(zhǔn)方法存在缺陷，因此，可以考慮使用標(biāo)準(zhǔn)器對(duì)整套檢測(cè)裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，但標(biāo)準(zhǔn)器的制作及年檢問(wèn)題卻很困難。為此，可以從骨架產(chǎn)品入手，將骨架檢查裝置對(duì)骨架產(chǎn)品的實(shí)測(cè)值與骨架產(chǎn)品的真實(shí)值進(jìn)行比較即可。因此骨架產(chǎn)品真實(shí)值的獲取就是整套校準(zhǔn)方法的關(guān)鍵。

按照骨架產(chǎn)品技術(shù)要求及量值傳遞1/3～1/10原則，常規(guī)的尺檢方法和通用量器具受測(cè)量范圍及其測(cè)量精度的限制，無(wú)法滿足骨架產(chǎn)品的測(cè)量要求。

為此我們選用激光跟蹤儀進(jìn)行測(cè)量。其測(cè)量范圍為（0～60）m，測(cè)量精度為0.001mm，滿足骨架產(chǎn)品的測(cè)量要求。

二、校準(zhǔn)原理

（一）下管座垂直度測(cè)量。骨架下管座的垂直度是通過(guò)三個(gè)固定長(zhǎng)度計(jì)及一個(gè)基準(zhǔn)零點(diǎn)對(duì)下管座的四個(gè)支腿表面進(jìn)行接觸式打點(diǎn)測(cè)量，四個(gè)測(cè)量值之間的極值差即為下管座的垂直度。由此可知，骨架下管座的垂直度測(cè)量單元的主要計(jì)量部件為長(zhǎng)度計(jì)?？紤]到校準(zhǔn)期間可能沒(méi)有骨架產(chǎn)品，因此可選取方箱一個(gè)平面上的四個(gè)點(diǎn)來(lái)模擬下管座的四個(gè)支腿測(cè)量點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)度計(jì)即下管座垂直度測(cè)量的校準(zhǔn)。

（二）格架的位置尺寸測(cè)量。格架的位置尺寸是采用光柵尺實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)進(jìn)行一維線性打點(diǎn)測(cè)量的，主要計(jì)量部件為光柵尺。同樣，考慮到校準(zhǔn)期間可能沒(méi)有骨架產(chǎn)品，因此亦可選取方箱的一個(gè)平面在大理石平臺(tái)的不同位置來(lái)模擬各層格架的位置尺寸進(jìn)行打點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光柵尺的校準(zhǔn)。

三、方案實(shí)施

（一）下管座垂直度測(cè)量的校準(zhǔn)。首先，由一名操作人員使用骨架檢查裝置對(duì)下管座的4點(diǎn)進(jìn)行6次重復(fù)測(cè)量，取其平均值作為測(cè)量值。然后，由同一操作人員使用激光跟蹤儀對(duì)相同4點(diǎn)進(jìn)行6次重復(fù)測(cè)量，取其平均值作為真實(shí)值。

若Δ<1/3產(chǎn)品技術(shù)要求半寬，則校準(zhǔn)結(jié)果合格；若Δ≥1/3產(chǎn)品技術(shù)要求半寬，則校準(zhǔn)結(jié)果不合格。

（二）格架位置尺寸測(cè)量的校準(zhǔn)。格架位置尺寸測(cè)量的校準(zhǔn)方法同3.1，將方箱擺放于大理石平臺(tái)3個(gè)不同的位置上，由一名操作人員使用骨架檢查裝置分別對(duì)方箱進(jìn)行6次重復(fù)測(cè)量，取其平均值作為測(cè)量值，然后由同一操作人員使用激光跟蹤儀對(duì)方箱的3個(gè)相同位置的相同測(cè)量點(diǎn)分別進(jìn)行6次重復(fù)測(cè)量，取其平均值作為真實(shí)值。最后按照公式（1）與真實(shí)值進(jìn)行比較，若Δ<1/3產(chǎn)品技術(shù)要求半寬，則校準(zhǔn)結(jié)果合格；若Δ≥1/3產(chǎn)品技術(shù)要求半寬，則校準(zhǔn)結(jié)果不合格。

四、測(cè)量不確定度的評(píng)定

（一）數(shù)學(xué)模型

（二）合成不確定度

其中：——A類測(cè)量不確定度，包括激光跟蹤儀的測(cè)量重復(fù)性所引入的不確定度和骨架檢查裝置的測(cè)量重復(fù)性所引入不確定度；——B類測(cè)量不確定度，包括激光跟蹤儀的系統(tǒng)不確定度、光柵尺的不確定度。其中，環(huán)境溫度變化而引入的不確定度分量對(duì)整個(gè)測(cè)量過(guò)程的影響微小，可以忽略不計(jì)。

（三）擴(kuò)展不確定度

（四）測(cè)量不確定度計(jì)算結(jié)果

1、下管座垂直度測(cè)量單元擴(kuò)展不確定度≈1/18產(chǎn)品技術(shù)要求半寬，滿足國(guó)防及國(guó)家量值傳遞要求。2、格架位置尺寸測(cè)量單元擴(kuò)展不確定度≈1/24產(chǎn)品技術(shù)要求半寬，滿足國(guó)防及國(guó)家量值傳遞要求。

五、結(jié)語(yǔ)

該校準(zhǔn)方法的建立解決了對(duì)燃料組件骨架檢查裝置的校準(zhǔn)難題。通過(guò)激光跟蹤儀對(duì)下管座垂直度測(cè)量和格架位置尺寸測(cè)量進(jìn)行校準(zhǔn)，使測(cè)量結(jié)果能夠與國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量值和單位緊密聯(lián)系起來(lái)，確保了量值傳遞的準(zhǔn)確可靠，為正常有序的生產(chǎn)運(yùn)行提供了保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]倪育才.實(shí)用測(cè)量不確定度評(píng)定[M].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2009：34.