核島燃料貯存格架自動翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用

劉琪琳 李云峰 潘國祥 楊澤宇 朱全友

中國核工業(yè)二三建設(shè)有限公司紅沿河項目部 遼寧 瓦房店 116300

1 概述

核島燃料貯存格架自動翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)通過舵輪結(jié)構(gòu)的電動行走平臺搭載一臺大型齒圈結(jié)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)機(jī)，配以由安全感應(yīng)器等構(gòu)成的安全控制系統(tǒng)，通過操縱無線工業(yè)遙控器或線控手柄，實現(xiàn)格架的自動翻轉(zhuǎn)，在減少人力物力投入的同時，提高工作效率，降低質(zhì)量安全風(fēng)險，實現(xiàn)機(jī)械安裝自動化。

2 背景技術(shù)

現(xiàn)有的用于核島燃料廠房燃料貯存格架的翻轉(zhuǎn)工具為標(biāo)準(zhǔn)的固定式結(jié)構(gòu)架，在引入過程中，基于核島燃料廠房乏燃料貯存格架自身結(jié)構(gòu)特點及燃料廠房環(huán)境的局限性，需要空中翻轉(zhuǎn)，其不利因素如下所述：

(1)由于格架的翻轉(zhuǎn)是通過吊車與倒鏈配合，在空中實現(xiàn)的，因此格架的重心位置較高且無支撐點，因此容易出現(xiàn)重心不穩(wěn)造成格架傾斜與傾倒，導(dǎo)致設(shè)備受損，人員受傷；在翻轉(zhuǎn)過程中存在極大的質(zhì)量安全風(fēng)險；

(2)由于格架與L型翻轉(zhuǎn)托架總重量接近于吊車的額定荷載，因此在空中翻轉(zhuǎn)過程中由于存在晃動，經(jīng)常會超過吊車的額定荷載，造成吊車報警和和停車，格架懸置在空中，待吊車由專業(yè)人員恢復(fù)后再進(jìn)行落位和重新翻轉(zhuǎn)，反反復(fù)復(fù)，操作難度大，浪費大量的人力物力財力、工作效率低、質(zhì)量安全風(fēng)險高。

3 工作原理

翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)架、驅(qū)動部分、支承結(jié)構(gòu)組成。其中翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)架包含翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)體和齒圈，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動部分包含電機(jī)減速機(jī)，小齒輪等。通過驅(qū)動部分將扭矩傳遞到小齒輪上，小齒輪與大齒圈通過齒輪嚙合傳遞扭矩，將扭矩傳遞給翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)架上，從而帶動翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)架進(jìn)行90度翻轉(zhuǎn)

乏燃料貯存格架自動翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)上的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用雙側(cè)齒輪傳動形式，由三相異步電機(jī)作為動力源經(jīng)過一定速比的減速機(jī)減速后帶動兩側(cè)小齒輪轉(zhuǎn)動，兩側(cè)小齒輪帶動兩側(cè)120°大齒圈進(jìn)行傳動，兩側(cè)大齒圈和翻轉(zhuǎn)主體框架通過螺栓固定在一起，進(jìn)而帶動翻轉(zhuǎn)主體進(jìn)行翻轉(zhuǎn)90°。

通過操縱無線或有線工業(yè)遙控器或人機(jī)界面3種方式控制車體上加載的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)運動。使其翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以旋轉(zhuǎn)90度，從水平位置翻轉(zhuǎn)到豎直位置。同時通過程序完成安全閉鎖功能，當(dāng)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)到達(dá)垂直位置后通過裝在翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)兩側(cè)的到位傳感器反饋的位置信息，系統(tǒng)自動停止翻轉(zhuǎn)以保護(hù)貯存格架的平穩(wěn)吊裝。翻轉(zhuǎn)機(jī)只有在車體上的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)水平停穩(wěn)到位后才可以通過手持遙控器來發(fā)送行駛指令。所有翻轉(zhuǎn)動作全是由手持遙控器來完成的，可以完全實現(xiàn)單人操作完成運輸?shù)恼麄€過程。

4 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點

翻轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，旋轉(zhuǎn)緩啟動，電機(jī)自帶抱閘可保證在突然斷電的情況下進(jìn)行位置鎖定，大程度增強(qiáng)了安全可靠性。

翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點如下：

(1)八托輥機(jī)構(gòu)，保證設(shè)備平穩(wěn)運行。

(2)機(jī)械齒輪式翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)，不會出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

(3)托輥及翻轉(zhuǎn)底座均有安全外罩，保證人員操作安全。

(4)托輥內(nèi)軸承采用成對的圓錐滾子軸承，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的徑向和橫向受力不均的受力情況。

(5)采用工業(yè)減速機(jī)，噪音小，力矩大,運行更加平穩(wěn)。

(6)電機(jī)帶停車剎車自鎖功能，可任意位置停機(jī)，翻轉(zhuǎn)體原位鎖定，安全可靠。

(7)電氣系統(tǒng)裝配有變頻器，含過流、過載、短路、缺相保護(hù)功能。

(8)電器部分采用保護(hù)斷路器，過載斷路開關(guān)，及過電流保護(hù)接觸器，有效防止過載產(chǎn)生的安全隱患。

(9)帶指示報警裝置，有效提醒員工操作安全。

(10)采用多重限位開關(guān)及機(jī)械保護(hù)裝置，確定操作安全。

(11)設(shè)備電機(jī)啟動采用緩啟動，緩?fù)Ｖ?，運行平穩(wěn)、快捷，不會出現(xiàn)突然倒塌現(xiàn)象。

(12)有過流保護(hù)裝置，翻轉(zhuǎn)機(jī)超過翻轉(zhuǎn)最大重量，會自動斷電停機(jī)保護(hù)，不會損壞電機(jī)。

圖1 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要組成

4.1 工作流程 該裝置是將燃料格架由臥式翻轉(zhuǎn)90°形成立式狀態(tài)的部件，具體工作流程為：將燃料格架通過自行式起重機(jī)放置在翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)A面，由電動行走平臺車搭載翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過土建擴(kuò)展區(qū)后將其運輸至KX廠房0米吊裝孔正下方，通過傳動系統(tǒng)(電機(jī)、減速器)帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，小齒輪與大齒圈嚙合，帶動翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)90°時，燃料格架由臥式翻轉(zhuǎn)形成立式，從而使燃料格架由A平面的臥式放置翻轉(zhuǎn)成為B平面的立式放置，然后通過核島KX廠房+28.710m的輔助吊車將其吊離翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，就位于KX廠房的乏燃料水池中。

設(shè)備額定載重量為15t，翻轉(zhuǎn)行程90°，運行時間60-80s。傳動系統(tǒng)中電動機(jī)自帶自鎖功能，能夠?qū)崿F(xiàn)任意位置停車自鎖。

圖2 翻轉(zhuǎn)效果示意圖

5 結(jié)束語

乏燃料貯存格架自動翻轉(zhuǎn)技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了格架的自動翻轉(zhuǎn)，在減少人力物力投入的同時，提高工作效率，降低質(zhì)量安全風(fēng)險，實現(xiàn)機(jī)械安裝自動化。并在實際工程應(yīng)用中取得了良好的應(yīng)用效果，具有廣泛的推廣使用價值。