液壓抽芯工具在STR001TX中應(yīng)用的可行性

1、    液壓抽芯工具在str001tx中應(yīng)用的可行性    李強(qiáng)【摘 要】核電廠換熱器常規(guī)的吊裝抽芯活動(dòng)易造成設(shè)備的管束損傷，且芯體較重對(duì)承重件的要求極為苛刻。為實(shí)現(xiàn)非吊裝方式進(jìn)行抽芯活動(dòng)，減少設(shè)備的損傷并提高安全性，現(xiàn)準(zhǔn)備開(kāi)發(fā)新工具。正式使用新型工具之前需對(duì)其的可靠性和適用性進(jìn)行論證，論證可行則正式在核電大修期間使用該項(xiàng)工具。因此，論文就液壓抽芯工具在str001tx中應(yīng)用的可行性進(jìn)行了探究?！綼bstract】conventional hoisting and core-pulling activities of heat exchangers in

2、 nuclear power plants are likely to cause damage to the tube bundle of the equipment， and the heavier cores are extremely demanding on the load-bearing parts. in order to achieve non- hoisting methods for core-pulling activities， reduce equipment damage and improve safety， it is now ready to develop

3、 new tools. before the formal use of a new type of tool， its reliability and applicability should be demonstrated. if it is feasible， it will be officially used during the nuclear power overhaul. therefore， the paper explores the feasibility of the application of hydraulic core-pulling tool in str00

4、1tx.【關(guān)鍵詞】框架;導(dǎo)軌;液壓;強(qiáng)度;標(biāo)準(zhǔn)【keywords】frame; guide rail; hydraulic pressure; strength; standardtm623                                        【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】a                &

5、#160;               1673-1069（2019）09-0175-031 引言陽(yáng)江16#核電機(jī)組蒸汽轉(zhuǎn)換器str001tx需要定期3c抽芯進(jìn)行內(nèi)部檢查。如何在保障設(shè)備和人員的安全狀態(tài)下使用新型工具完成本次的抽芯活動(dòng)，滿足對(duì)維修大綱活動(dòng)以及在役檢查的相關(guān)要求，是當(dāng)前首要解決的問(wèn)題?，F(xiàn)階段預(yù)研發(fā)一套液壓抽芯工具，本文將從工具描述、組成、理論計(jì)算以及試驗(yàn)要求等四個(gè)方面對(duì)該工具的可用性進(jìn)行解析和說(shuō)明。2 工具描述如圖1所示，該工具為框架結(jié)構(gòu)，框架以及設(shè)備基座頂部安裝軌道。通過(guò)軌道上的液壓小車(chē)將str芯體抽出至工具

6、框架上方或推回至設(shè)備殼體。3 組成說(shuō)明3.1 支撐框架支撐框架為運(yùn)輸導(dǎo)軌提供合適位置的支撐，并承擔(dān)整個(gè)抽芯過(guò)程中在水平方向以及垂直方向出現(xiàn)的承載。承載的有效性直接關(guān)系到抽芯活動(dòng)的安全和質(zhì)量。支撐框架主要為鋁合金（6063-t5）型材8-8080/120120，在減輕工具本身重量的同時(shí)，有效提高工具的強(qiáng)度?？蚣芙Y(jié)構(gòu)主要以門(mén)架形式組成，共計(jì)6組門(mén)架，主要包含橫梁組件、連桿組件、立柱組件以及鋼繩索組件等。門(mén)架的以str換熱器為中心，在地面上安裝邊側(cè)立柱組件、中間立柱組件、橫梁組件和連桿組件。通過(guò)304l連接角鋼使用m8的a2-70螺栓連接各部件，并使用固定在地錨板上的鋼繩索組件拉緊來(lái)提升框架的水平承

7、載能力。門(mén)架安裝需保障與str換熱器基臺(tái)處于同一高度并且垂直度不大于0.5mm/m。橫梁組件頂面水平度可用底部立柱來(lái)調(diào)節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)為水平度誤差小于0.5mm/m。門(mén)架間距可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況作適當(dāng)調(diào)整，保障最大間距不得超過(guò)1.6m。3.2 運(yùn)輸軌道導(dǎo)軌由abcd四段組成，安裝在基座頂部的為a導(dǎo)軌，其余在框架頂部?；?chē)組件升降機(jī)置于a導(dǎo)軌段。導(dǎo)軌a為鋁合金（6063-t5）型材8-8080，導(dǎo)軌bcd為鋁合金（6063-t5）型材120120。通過(guò)304l連接角鋼使用m8的a2-70螺栓固定在框架上。安裝時(shí)需根據(jù)中心線，對(duì)稱安裝導(dǎo)軌組件a、導(dǎo)軌組件b、導(dǎo)軌組件c、導(dǎo)軌組件d。保證導(dǎo)軌組件a中心距360m

8、m±2mm，導(dǎo)軌組件b、導(dǎo)軌組件c、導(dǎo)軌組件d中心距500mm±2mm。導(dǎo)軌安裝好后可通過(guò)全行程滑行液壓小車(chē)，復(fù)查油缸中心與str換熱器中心是否重合。3.3 液壓動(dòng)力系統(tǒng)液壓動(dòng)力系統(tǒng)為該設(shè)備的主要?jiǎng)恿?lái)源，主要包含管板夾具組件、液壓工作站組件、油缸支座組件、動(dòng)力電源等。在工具完全組裝好后，液壓動(dòng)力系統(tǒng)通過(guò)管板夾具組件與設(shè)備芯體相連。通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)壓閥觀察液壓系統(tǒng)壓力，以便控制系統(tǒng)的輸出力（油缸縮回拉力ton.f=系統(tǒng)壓力mpa×0.3436，油缸伸出推力ton.f=系統(tǒng)壓力mpa×0.5026）來(lái)實(shí)現(xiàn)芯體的抽出或裝復(fù)。如果管束組件不能被拉動(dòng)，應(yīng)調(diào)節(jié)調(diào)壓閥，逐

9、漸提高系統(tǒng)壓力，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)壓力。液壓系統(tǒng)最高運(yùn)行壓力為22mpa，在管束拉出或推回過(guò)程中，液壓系統(tǒng)壓力過(guò)高、出現(xiàn)突變、設(shè)備出現(xiàn)異音，應(yīng)檢查確定管束組件或抽芯工具是否卡阻。以上三部分為工具的重要構(gòu)成，因此，在材料選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及安裝要求上均制定了明確的規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)，按要求安裝及操作能保證芯體拉出時(shí)不會(huì)對(duì)管束造成任何損傷。4 理論計(jì)算根據(jù)str換熱器抽芯工具工作使用條件：管束組件自重為8ton.f，最大水平拉力為8ton.f。在管束組件拔出過(guò)程中，抽芯工具須逐漸承受管束組件重力直至8ton.f，管束的回裝過(guò)程與之相反。整個(gè)工作過(guò)程中，安裝架不僅滿足靜力承載強(qiáng)度要求，由于該安裝架為桁架結(jié)構(gòu)，還需

10、要進(jìn)行穩(wěn)定性分析。為此，對(duì)抽芯工具進(jìn)行有限元仿真分析，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)能否滿足使用要求。抽芯工具框架主材料為鋁合金6063，其它非鋁合金材料為q235-b，螺栓材料為a2-70。材料的力學(xué)性能見(jiàn)表1。許用應(yīng)力按照第三強(qiáng)度理論并大于屈服極限的原則，由屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度計(jì)算得到，該計(jì)算公式為：s=min（sy，2/3su）。備注：q235-b彈性模量e取200gpa（20），泊松比取0.3抽芯工具承受管束組件8ton.f載荷。為了更接近實(shí)際工作狀態(tài)，拔出和回裝分五個(gè)工況進(jìn)行，重力載荷依次為2、4、6、8ton.f。水平拉力8ton.f足夠克服換熱器內(nèi)部阻力，以此為參考，水平方向8ton.f拉力（裝入時(shí)為

11、壓力）恒定不變。抽芯工具在拔出和推入各工況條件下的載荷組合和使用限制列于表2、3。由于結(jié)構(gòu)使用材料為塑性材料，依據(jù)第三強(qiáng)度理論。取表1中許用應(yīng)力與計(jì)算的米塞斯應(yīng)力比較來(lái)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的安全性。根據(jù)框架結(jié)構(gòu)，采用nxnastran程序中的梁?jiǎn)卧蜅U單元建立有限元計(jì)算模型，進(jìn)行仿真分析。仿真單元總數(shù)2813，節(jié)點(diǎn)總數(shù)2722。抽芯時(shí)約束如下：約束底板上30個(gè)腳墊的豎向自由度;鋼絲繩端頭固定約束;框架前端兩端z向約束。利用有限元模型，對(duì)框架進(jìn)行靜力和穩(wěn)定性分析。對(duì)十種工況下橫梁與撐桿進(jìn)行評(píng)定。各評(píng)定部件的最大應(yīng)力值和評(píng)定結(jié)果如表4、5所示。評(píng)定結(jié)果顯示，抽芯開(kāi)始時(shí)，橫梁應(yīng)力值與限值的最大比值為0.50，管

12、束最終壓入時(shí)橫梁應(yīng)力值與限值的最大比值為0.356。抽芯工具的各主承力部件在各個(gè)工況下的最大應(yīng)力均小于相應(yīng)的限值。框架在抽芯與推入過(guò)程中滿足靜強(qiáng)度要求?；谇懊鎸?duì)抽芯工具框架靜強(qiáng)度整體進(jìn)行了靜力與穩(wěn)定性分析，分析結(jié)果表明，框架整體滿足使用要求。這一結(jié)果是建立在局部連接及加載部件連接可靠的基礎(chǔ)上的，為此還需對(duì)部分關(guān)鍵部件進(jìn)行單獨(dú)校核。主要評(píng)定部件包括液壓支座、c型夾以及支座。拔出時(shí)橫梁和撐桿的最大應(yīng)力下主要評(píng)定部件的計(jì)算值與限值的比例分別為0.62、0.66、0.11。由于計(jì)算值與應(yīng)力限值比例都比1小，評(píng)定結(jié)果顯示，各主承力部件滿足靜強(qiáng)度要求。對(duì)抽芯工具整體用梁?jiǎn)卧蜅U單元組合進(jìn)行了靜強(qiáng)度及穩(wěn)定

13、性分析，結(jié)構(gòu)整體滿足使用要求。對(duì)部分關(guān)鍵承力部件采用實(shí)體建模，單獨(dú)采用極限載荷進(jìn)行校核計(jì)算，其結(jié)果也滿足使用要求。綜上述，從理論計(jì)算上，該工具能夠承受8ton.f重力和8ton.f水平方向的拉力或推力。5 試驗(yàn)與驗(yàn)證進(jìn)行拉力以及推力試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中使用紅外水平儀進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)收。試驗(yàn)先決條件：設(shè)備封頭已拆卸、設(shè)備滑動(dòng)地腳螺栓已按固定地腳螺栓力矩進(jìn)行緊固、現(xiàn)場(chǎng)工具已搭建好、應(yīng)用10ton.f量程的拉力計(jì)。提醒：在上一步試驗(yàn)合格且不超過(guò)最大標(biāo)準(zhǔn)的80%的情況下方可進(jìn)行下一步增力試驗(yàn)。試驗(yàn)主要包含：拉力試驗(yàn)：拉力試驗(yàn)為28ton.f逐步增加，待拉力穩(wěn)定后測(cè)量此時(shí)紅外水平儀的偏轉(zhuǎn)。同步驗(yàn)證油壓與各拉力下的對(duì)應(yīng)關(guān)系。液壓系統(tǒng)油壓表對(duì)應(yīng)拉力計(jì)數(shù)值。進(jìn)行推力試驗(yàn)：推力為28ton.f逐步增加（根據(jù)油壓表數(shù)值確認(rèn)推力），待拉力穩(wěn)定后測(cè)量此時(shí)紅外水平儀的偏轉(zhuǎn)。驗(yàn)收標(biāo)