現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)概論

1、現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)概論 現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)概論 汽車發(fā)生器安裝支撐裝置一體化 系別：電氣工程系 班級：供電141 學(xué)號：140315113 姓名：李敬陽 摘要：隨著機(jī)電一體化近年來的發(fā)展尤其是位點的研究不斷取得成果為重大裝備安裝系統(tǒng)提供了借鑒的基礎(chǔ)和理論依據(jù)。文中研究的蒸汽發(fā)生器安裝支撐裝置能根據(jù)現(xiàn)場安裝的需求使蒸汽發(fā)生器在X、Y、Z三個方向微位移.繞中心軸線旋轉(zhuǎn)和垂直的調(diào)整卻保蒸汽發(fā)生器的3個管嘴與其對應(yīng)的主管道對中，已完成蒸汽與永久支撐的安裝工作。文章主要針對AP1000蒸汽發(fā)生器安裝支撐裝置機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計和高精度控制系統(tǒng)設(shè)計，以及支撐裝置如何實現(xiàn)AP1000蒸汽發(fā)生器高精度安裝要求。關(guān)鍵詞：安

2、裝支撐裝置；控制系統(tǒng)；高精度；同步性；自由度蒸汽發(fā)生器上的三個管嘴需要滿足和主通道0.8mm的錯邊量的要求，所以蒸汽發(fā)生器的安裝難度和對中精度要求非常高。采用APP1000 蒸汽發(fā)生器裝置支撐裝置（一下簡稱：安裝裝置）專設(shè)安裝安裝工具對蒸汽發(fā)生器的安裝定位與傳統(tǒng)的蒸汽發(fā)生的器安裝定位比較具有顯著的優(yōu)勢。（1）今早的撤出吊裝設(shè)備。蒸汽發(fā)生器安裝支撐裝置在蒸汽發(fā)生器安裝就位時能承擔(dān)蒸汽發(fā)生器重量，使蒸汽發(fā)生器吊裝設(shè)備今早撤除。（2） 高的安裝定位精度。安裝支撐裝置能夠很好地實現(xiàn)蒸汽發(fā)生器位置，姿態(tài)高精度的微調(diào)，從而確保蒸汽發(fā)生器管嘴與主管道的對中以及蒸汽發(fā)生器與永久支撐的安裝，并具有很高的安裝精度

3、。（3） 消除焊接熱應(yīng)力。安裝支撐裝置可以使蒸汽發(fā)生器根據(jù)焊縫的收縮（4） 良好的從重復(fù)性使用。安裝支撐裝置易安裝/拆除，且不會對SG和建筑結(jié)構(gòu)模塊造成損傷，可以在核電站建造中從復(fù)使用。1、功能要求蒸汽發(fā)生器安裝支撐裝置的基本功能使用作AP1000蒸汽發(fā)生器安裝過程中作為安裝支撐裝置和調(diào)整工具，其設(shè)計功能主要包括：（1） 具有支撐蒸汽發(fā)生器的全部靜載荷的功能，所需承受的最大靜載荷為685t（2） 具有支撐蒸汽發(fā)生上下移動的功能。最大移動行徑為152.4mm，最小進(jìn)步量小于0.8mm；（3） 具有支持蒸汽發(fā)生器水平2個方向的獨立移動的功能，最大移動行程大于152.4mm，最小步進(jìn)量小于0.8mm

4、（4） 設(shè)備移動的定位精度要求為0.8mm；（5） 具有支持蒸汽發(fā)生器繞垂直中心旋轉(zhuǎn)的功能，最大旋轉(zhuǎn)角度為1.0，調(diào)整精確度可達(dá)到0.02；（6） 可粗調(diào)蒸汽發(fā)生器至垂直度偏差在0.1范圍內(nèi)；能實現(xiàn)蒸汽發(fā)生器在垂直偏差0.1度范圍內(nèi)可根據(jù)主管道的對中進(jìn)行微調(diào)，垂直微調(diào)度的調(diào)整精度為0.01。（7） 支撐裝置通過上部調(diào)整部件將蒸汽發(fā)生器載荷均勻分配到CA01模塊墻上；（8） 在蒸汽發(fā)生器在主管道安裝焊接時，能允許蒸汽發(fā)生器緩慢移動以補(bǔ)償焊縫收縮，適應(yīng)按焊接工藝的要求。2、機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計蒸汽發(fā)生器豎直放入CA01模塊墻圍成的梯形井內(nèi)，安裝支撐裝置在蒸汽發(fā)生器安裝就位時承受蒸汽發(fā)生器重量。蒸汽發(fā)生器上

5、部兩側(cè)對稱分布倆個耳軸，耳軸通過吊具與安裝支撐裝置相連，安裝支撐裝置與吊具連接的部位為對稱分布兩個A型架.A型架的倆橫梁與另兩跟其輔助連接作用的縱梁組成框型結(jié)構(gòu)，其中有一根縱梁中間設(shè)計成V型缺口，以避開蒸汽發(fā)生器上部突出的管嘴。為了增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在A型架的T型梁兩端分別設(shè)置斜梁以改善受力情況。A型架的橫梁的4個角上分別設(shè)計了1個垂直千頂以支撐蒸汽發(fā)生器上下移動，并且所有載荷直接作用在CA01模塊墻上，是模塊墻受力均勻。安裝支撐裝置還具有支撐蒸汽發(fā)生器水平2個方向獨立移動和旋轉(zhuǎn)的功能，為此在上部支撐結(jié)構(gòu)下面，CA01模塊墻上面設(shè)置一個滑移框架，滑移框架和蒸汽發(fā)生器，上部支撐結(jié)構(gòu)及垂直頂升油缸

6、一起水平移動，滑動框架下面與垂直頂升油缸對應(yīng)的位置放置4個滑動軸承，滑動軸承下部固定部分安裝在一個基座上，基座與模塊墻固定連接在一起。滑動框架的四角各設(shè)置兩個水平油缸，由四個方位的八個水平油缸的聯(lián)動實現(xiàn)蒸汽發(fā)生器的水平移動和旋轉(zhuǎn)。安裝支撐裝置需具備調(diào)整蒸汽發(fā)生器垂直度的功能，為此設(shè)置下部側(cè)向限位裝置，側(cè)向限位裝置盡可能靠近蒸汽發(fā)生器的底部，調(diào)整垂直度更省力，同時下部側(cè)向限位置的調(diào)整幅度更大，調(diào)整更平穩(wěn)。側(cè)向限位裝置見圖2。底部，調(diào)整垂直時更省力，同時下部側(cè)向限裝置的調(diào)整幅度更大，調(diào)整更加平穩(wěn)，側(cè)向限位置見圖2，設(shè)置上下兩個圓箍箍緊蒸汽發(fā)生器，下部的圓箍緊四個側(cè)向油缸，上部圓箍固定四個絞盤，當(dāng)上

7、部調(diào)整裝置進(jìn)行調(diào)整時，下部側(cè)向限位置裝置使用絞盤將側(cè)向限油缸收回。上下圓箍內(nèi)測粘有減震材料，避免對蒸汽發(fā)生器造成損害。AP1000蒸汽發(fā)生器安裝支撐裝置能夠調(diào)整蒸汽發(fā)生器的六個自由角度，能夠完成和主管道3個管嘴的對中要求蒸汽發(fā)生器安裝支撐裝置通過以下操作完成SG于主管道的對中工作：現(xiàn)將安裝支撐裝置的4個垂直千斤頂一起提升150mm，待接住蒸汽發(fā)生器后，再按照如下順序進(jìn)行調(diào)整：（1）先進(jìn)行SG高度調(diào)整，調(diào)整到適當(dāng)高度;（2）在進(jìn)行垂直度調(diào)整，滿足安裝要求。（3）移動SG到安裝支撐裝置中心位置，（4）旋轉(zhuǎn)SG,調(diào)整SG水平面角度；（5）水平移動SG到主管道管嘴處，實現(xiàn)對中。設(shè)置上下兩個圓箍箍緊蒸汽

8、發(fā)生器，下部的圓箍固定四個側(cè)向油缸，上部圓箍固定四個絞盤，當(dāng)上部調(diào)整裝置進(jìn)行調(diào)整時，下部側(cè)向限位裝置使用絞盤將側(cè)向油缸收回。上下圓箍內(nèi)側(cè)粘有減震材料。3、力學(xué)分析AP1000蒸汽發(fā)生器上部調(diào)整裝置鋼結(jié)構(gòu)是依據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，本次設(shè)置主要考慮鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度，穩(wěn)定性以及鋼結(jié)構(gòu)體系的剛度。邊界條件：蒸汽發(fā)生器直接坐落在A型架的兩邊，蒸汽發(fā)生器按照G=830t進(jìn)行力學(xué)計算分析。4、液壓系統(tǒng)設(shè)計液壓系統(tǒng)為整個安裝支撐裝置提供動力。系統(tǒng)主要包括低壓系統(tǒng)和高壓系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)四個方位模塊水平移動、側(cè)向限位以及垂直頂升的控制。低壓系統(tǒng)提供蒸汽發(fā)生器水平移動和側(cè)向限位油缸動力，同時在系統(tǒng)調(diào)試進(jìn)行油缸伸縮排氣

9、動作時為垂直頂升油缸提供流量；高壓系統(tǒng)提供垂直頂升油缸的所需的動力。比例換向閥時用于當(dāng)位移量超過允許的位移量時，比例閥通電主動糾偏；精確的控制水平移動油缸的方向和運動速度。溢流閥組為疊加閥，用于低壓系統(tǒng)，包括兩個二位二同換向閥與兩個直動式溢流閥。 分一級溢流210bar，設(shè)定系統(tǒng)壓力；二級溢流70bar，控制油缸浮動；三級溢流卸荷。比例溢流閥用于高壓系統(tǒng)，防止系統(tǒng)壓力過高。比例可控制調(diào)壓范圍5700bar，最大工作壓力700bar。水平能夠運動主要包括x軸、y軸移動和旋轉(zhuǎn)。需要四個方向的八個油缸的互相聯(lián)動來實現(xiàn)微調(diào)。蒸汽發(fā)生器在x軸（y軸）的移動主要有x軸（y軸）方向上的四個油缸的推拉來實現(xiàn)的

10、同時在y軸（x軸）方向上的油缸位移需要監(jiān)控，當(dāng)位移量超過允許的位移量時，設(shè)計比例閥實現(xiàn)主動糾偏功能。側(cè)向限位油缸只要調(diào)節(jié)蒸汽發(fā)生器垂直姿態(tài)作用，油缸的運動速度通過設(shè)定好的單向節(jié)流閥的開的來實現(xiàn)。在調(diào)整好姿態(tài)后，通過液壓鎖來實現(xiàn)油缸的鎖定動作。5、電器系統(tǒng)設(shè)計電氣部分在整個體系中，主要是控制整個系統(tǒng)的運行，包括運動控制部分與液壓動力單元控制部分。運動控制系統(tǒng)主要包含了主柜中的PLC、四個角柜中的運動控制器（MC）以及人機(jī)界面。PLC直接控制蒸汽發(fā)生器的垂直運動和傾斜運動。水平運動由PLC控制角柜的運動控制器相互聯(lián)動實現(xiàn)。液壓動力單元的控制系統(tǒng)中，PLC通過控制液壓系統(tǒng)的電機(jī)、風(fēng)扇與加熱器之類的元

11、器件的開關(guān)來調(diào)整液壓系統(tǒng)的流速、壓力和溫度等狀態(tài)。整個電氣系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)作為通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)。本設(shè)備的通信系統(tǒng)主要采用“以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議”。此協(xié)議定了一個開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將傳統(tǒng)的以太網(wǎng)與工業(yè)協(xié)議相結(jié)合。其本身是基于TCP/IP系列協(xié)議，采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)通信模塊。通過以下形式搭建安裝支撐裝置的通信網(wǎng)絡(luò)框架。蒸汽發(fā)生器安裝支撐裝置水平移動控制的實現(xiàn)。蒸汽發(fā)生安裝支撐裝置通過研發(fā)的控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)以下水平運動功能。當(dāng)整個系統(tǒng)設(shè)定好水平方向移動或旋轉(zhuǎn)的目標(biāo)值，PLC根上據(jù)滑移框架上的8個油缸的幾何位置進(jìn)行計算得到每個油缸的伸縮量，并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的目標(biāo)百分比參數(shù)得到8個油缸的百分比目標(biāo)伸縮量，PLC控制

12、4個角的運行控制器來控制8個油缸向各個油缸計算得到的百分比目標(biāo)伸縮量移動。隨著位移的發(fā)生，8個水平液壓缸的伸縮量與角度都會發(fā)生相應(yīng)的變化，系統(tǒng)實時測量以及計算來確定每個水平液壓缸的長度以及角度，并反饋到PLC，最終換算得到系統(tǒng)中心的位置和姿態(tài)，并以此來重新計算油缸新的的伸縮長度的目標(biāo)值，8個油缸繼續(xù)同步運動，直到完成100%的目標(biāo)值。蒸汽發(fā)生器安裝支撐裝置通過以下方式來保證水平運動和垂直度調(diào)整的精度。繞中心軸水平旋轉(zhuǎn)運動是由8個水平油缸協(xié)同完成，旋轉(zhuǎn)運動中通過控制八個油缸的位置來保證SG的幾何中心保持不變。PLC控制4個角上的運動控制器，系統(tǒng)分配8個液壓缸推力、速度、加速度等。每個水平液壓缸是封閉控制，采用PI（比例和積分控制）控制方式，通過當(dāng)前位置實時設(shè)定每個油缸的具體參數(shù)，保證水平旋轉(zhuǎn)運動的調(diào)整精度達(dá)到0.02，同理可以保證0.8mm的定位精度。垂直度調(diào)整是通過4個垂直千斤頂?shù)母叩筒钜约安肯尬谎b置輔助調(diào)整實現(xiàn)的，通過調(diào)節(jié)精密節(jié)流閥來使垂直千斤頂緩慢上升而協(xié)調(diào)實現(xiàn)4個垂直千斤頂?shù)母叩筒?，以及?.01垂直度微調(diào)的精度要求。6、結(jié)論通過研究蒸汽發(fā)生器安裝與支撐裝置的運動控制系統(tǒng)，在合理可行的機(jī)械結(jié)構(gòu)上，以液壓缸做為驅(qū)動機(jī)構(gòu)并主要以PLC和RMC控制器來實現(xiàn)蒸汽發(fā)生器按裝支撐裝置，對蒸汽發(fā)生器六個自由度得精確控制。并具有高定位精度、高穩(wěn)定性、最小步盡量達(dá)0.8mm等