一種輔助過濾器濾芯拆除專用工具

吳 軍

（江蘇核電有限公司，江蘇連云港 222002）

1 輔助過濾器介紹

某核電站每臺機組核島約有30 臺輔助過濾器，設(shè)備供貨廠家為CCI Thermal，每臺輔助過濾器由設(shè)備本體、濾芯、壓蓋、齒輪傳動機構(gòu)和螺栓等組成，壓蓋與設(shè)備本體通過4 顆螺栓進行緊固，其布置形式通常為立式或臥式結(jié)構(gòu)，模型如圖1所示。介質(zhì)從設(shè)備側(cè)面進入，經(jīng)由內(nèi)部濾芯過濾后再從底部出口流出。濾芯為籃式結(jié)構(gòu)，模型如圖2 所示，材料為多層折疊玻璃纖維，濾芯外部采用不銹鋼骨架以增強機械強度。濾芯尺寸最小4義，最大16義，最小過濾精度0.45m，最大過濾精度25m，最小凈重2 kg，最大凈重52 kg。因部分過濾器介質(zhì)為核一回路硼水，放射性高，除了少數(shù)臥室結(jié)構(gòu)，帶放射性的立式過濾器基本都單獨安裝在一個地坑內(nèi)，地坑頂部使用蓋板封住。

該過濾器進出口設(shè)有壓差監(jiān)測裝置。調(diào)試期間，當系統(tǒng)試壓時，若發(fā)現(xiàn)其出口流量小或壓差大等情況，說明輔助過濾器應(yīng)該清洗，需人工更換濾芯。更換時，由于濾芯底部與出口處形成一定負壓，不容易從過濾器本體中提出濾芯，導致提取輔助過濾器濾芯費力費時，濾芯取出困難，不易于作業(yè)高效執(zhí)行。

圖1 輔助過濾器整體模型

2 現(xiàn)場執(zhí)行狀況

目前通常使用的方法是在直徑為5 mm 的鋼筋端部彎制一個半徑約5 mm的鉤子，通過鉤子勾住過濾器骨架頂部槽口，緩慢提出濾芯。經(jīng)過現(xiàn)場作業(yè)發(fā)現(xiàn)該方法主要存在以下缺點：現(xiàn)場彎制，工具強度難以保證，使用過程中存在斷裂風險；針對大尺寸、大重量濾芯，需2 人或3 人同時用力才能提出濾芯，費時費力，且現(xiàn)場空間狹小，人員機械傷害風險高；該工具只能勾住槽口一側(cè)，無法確保濾芯受力平衡，在提出過程中，濾芯易脫鉤掉落，存在損傷密封面的風險。

圖2 輔助過濾器籃式濾芯模型

3 工具設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)場輔助過濾器設(shè)備本體結(jié)構(gòu)，結(jié)合現(xiàn)場實際拆裝情況，設(shè)計加工一種適用于調(diào)試期間輔助過濾器濾芯拆除專用工具，該工具利用輔助過濾器設(shè)備本體法蘭螺栓孔，以固定傳動桿的支撐部件。傳動桿依靠3 個限位梯形塊及緊固螺母與濾芯骨架槽口連接固定，通過轉(zhuǎn)動傳動桿上的螺母進而帶動傳動桿自身上移、下移，從而使得與傳動桿連接的濾芯移動。為保證傳動桿傳動時牢固、穩(wěn)定，避免因傳動桿自轉(zhuǎn)產(chǎn)生偏心，借助傳動桿自身結(jié)構(gòu)特點，在傳動桿支撐部件的基礎(chǔ)上再設(shè)置傳動桿限位結(jié)構(gòu)，使得傳動桿在傳動時穩(wěn)定牢靠，同時考慮到濾芯尺寸的差別，為提高該工具的適用性，支撐螺栓在支撐孔內(nèi)有一定的移動范圍，以便調(diào)整兩顆支撐螺栓間的中心距離。輔助過濾器濾芯拆除專用工具仿真如圖3所示。

圖3 輔助過濾器濾芯拆除專用工具仿真

4 強度計算

該工具傳動桿為螺旋傳動，因傳動距離短，選擇常用的梯形螺紋即可滿足要求。螺紋尺寸為M122 mm，考慮該工具螺旋傳動為低速、精度不高的傳動，材料選擇45#鋼，強度4.8 級，無需進行熱處理。對支撐桿內(nèi)、外螺紋抗剪切強度進行相關(guān)計算，得出外螺紋所受剪切應(yīng)力為3.095 MPa，內(nèi)螺紋所受剪應(yīng)力為4.94 MPa，經(jīng)查詢機械設(shè)計手冊[1]，均小于材料許用剪切應(yīng)力，故支撐桿內(nèi)、外螺紋抗剪切強度滿足使用要求；經(jīng)公式計算可以得出外螺紋受彎曲應(yīng)力為6.67 MPa，內(nèi)螺紋受彎曲應(yīng)力為6.92 MPa，均小于材料的許用彎曲應(yīng)力，故支撐桿內(nèi)、外螺抗彎曲強度滿足使用要求；螺紋副擠壓應(yīng)力經(jīng)計算為3.5 MPa，小于螺桿材料的許用應(yīng)力，故支撐桿螺紋副抗擠壓強度滿足使用要求；傳動桿的許用拉力經(jīng)計算為29 752.8 N，大于實際所用力，故傳動桿的許用拉力載荷滿足使用要求。經(jīng)計算可以得出輔助過濾器濾芯拆除專用工具強度滿足使用要求。

5 實施步驟

輔助過濾器濾芯拆除專用工具使用實施步驟：支撐板與設(shè)備本體法蘭通過支撐螺栓、螺母連接固定；將梯形塊調(diào)整至支撐位置，使用鎖緊螺母將其鎖緊；提升傳動桿直至梯形塊與濾網(wǎng)骨架槽口接觸，將調(diào)節(jié)螺母旋緊；安裝限位板支柱及限位板，傳動桿與限位板通過中心矩形孔配合；使用時，通過轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺母即可帶動傳動桿自身上移、下移，從而實現(xiàn)濾芯的短距離提取。

6 結(jié)論

調(diào)試期間，輔助過濾器濾芯拆除專用工具，具有重量輕、體積小、便于攜帶、組裝方便、操作簡單等特點，純機械配合，可根據(jù)載荷計算選用合適尺寸的傳動桿，對現(xiàn)場工作效率提升具有正性影響，能夠有效解決電站輔助過濾器濾芯調(diào)試期間取出費時費力問題。通過對該專用工具進行實踐驗證，使用效果良好，可有效節(jié)約維修時間，提高現(xiàn)場工作效率，具有一定推廣意義。