章亚明
装卸料机是核电站燃料操作与贮存系统的关键配置装备部署之一，它横跨于反映堆厂房换料池塘上方，由降职、抓取、旋转、运行、定位、报警以及呈现系统等全副组成，能做X、Y、Z 三个坐标轴偏差的行动，及在堆腔内做0°～ 270°畛域内的旋转行动。在停堆换料时期，可能在水下抓取具备高喷射性的核燃料组件，并能在堆芯以及燃料运输系统或者暂存架之间输送以及装卸燃料组件，牢靠坚贞地实现堆芯燃料组件替换以及倒换作业。
本文介绍在消化、罗致、周全把握外洋技术的根基上，经由自主研发，组成装卸料机国产化制作。
1 钻研内容1.1 妄想依据GB/T 14405—2011《通用桥式起重机》、GB/T3811—2008《起重机妄想规范》、HAD102-15 2007《核能源厂燃料装卸以及贮存系统妄想》。
1.2 整机根基参数1）总参数形态尺寸：约4.2 m×9.2 m×18.4 m（不计内套筒），自重：约240 kN。2）桥架跨距：8.6 m，桥架道路：约20 m，运行速率：0 ～ 18m/min（无级调速），快捷运行：*约莫18 m/min，中速运行：*约莫3 m/min，慢速运行：*约莫0.9 m/min，定位精度：±1 妹妹。3）小车轨距：2.0 m，道路：0 ～ 4.8 m，运行速率：0 ～ 12m/min（无级调速），快捷运行：*约莫12 m/min，中速运行：*约莫3 m/min，慢速运行：*约莫0.9 m/min，定位精度：±1 妹妹。4）起升机构起重量：约14 kN，为一个燃料组件重力+ 一个RCC 组件重力+ 内套筒及抓具重力；升降速率：0 ～ 12m/min （无级调速），快捷运行：*约莫12 m/min，中速运行：*约莫3 m/min，慢速运行：*约莫0.9 m/min；起升道路：约9 m。5）综合被动定位精度抓具中间与各个抓取工位中间的偏差≤φ6 妹妹。
1.3 装卸料机组成运行轨道，桥架及大车运行机构，小车及其运行机构，主起升机构，外衣筒以及内套筒，燃料组件抓具，定位系统，缩短空气系统，电气操作系统、电视监测以及呈现系统。
1.4 主要机构的技术道路1.4.1 主起升机构主起升机构与外衣筒上段由伺服机电、减速器、制动器、卷筒、牢靠制动器、旋转限位开关、外衣筒上段、载荷传感器、电缆卷筒、气管卷筒等组成。制动器可能手动监禁，起升机构的电念头尾部有出轴，能装上手轮在误差状态下妨碍手动操作。手念头构具备防跌落呵护功能，牢靠制动器有手动监禁装置，见图1。
起升机构回升设两道限位，系统精度在5 妹妹 畛域之内。编码器不受载荷变换的影响。在起升机构支承筒壁上装有机械式限位开关，作为第二道限位开关，即极限限位开关。当回升限位失效时，内套筒上部失调架碰着开关摇臂，使开关措施，起升总电源失电。
起升机构着落设一道限位开关，与回升限位开关装在一起，只是配置位置区别。
**起升机构装置在起升机构底座上，一个失调装置悬挂于载荷传感器上，载荷传感器收回载荷信号，经PLC 解决后表当初操作台上。假如两根钢丝绳中的一根断裂，失调装置浸染于限位开关，该限位开关将钢丝绳破断信号传递到操作台，并停止钢丝绳行动。假如破断的钢丝绳不拦阻操作，可将牢靠装置旁通，由一根钢丝绳实现操作。
载荷传感用具备双路输入，其中一起的载荷值输入PLC 用于联锁，另一起作为比照以及冗余。当一起发生误差时，可能赶快切换到另一起。卷筒为不锈钢资料制作，其绳槽的长度能容纳全副起升钢丝绳的长度，外加锚固圈及一圈附加圈。钢丝绳为不锈钢钢丝绳，接管双钢丝绳防繁多误差呵护。
1.4.2 外衣筒外衣筒是一个外径为426 妹妹 的圆筒，经由3 排滚柱式回转支承装置在牢靠套筒座上，牢靠套筒座装置在小车上。外衣筒为内套筒提供导向以及支承，并连结内套筒在垂直状态。
在外衣筒的下端设有导轨，以限度燃料组件的侧向摆动，并防御燃料组件与导向滚子的打仗。导轨的位置与燃料组件的4 个角对于应。外衣筒内侧下部设有导向滚轮，内套筒沿导向滚轮做升降行动。
图1 起升机构布置
外衣筒能手动旋转， 旋转角度为0 °、90 °、180°、270°。在这4 个位置中的恣意一个位置，都可能运用一个定位销将外衣筒牢靠。外衣筒上还设有限位开关，防御套筒转折*过规定值。
外衣筒上还设有内套筒的上、下极限机械止挡，以防御内套筒的升降*过规定道路。其中上部机械止挡可能作废，不便内套筒的呵护与魔难。
1.4.3 内套筒内套筒主要由内套筒上段、内套筒中段、抓取机构、水下摄像头夹具、抓具道路开关、气动部件等组成。内套筒中段( 见图2) 为方形结构，由两块C 形侧板、水下摄像头导向套筒、水下摄像头装置座以及多少多块法兰板组成。其两个对于角分说对于应外衣筒的0°以及180°的两组滚轮，并沿着滚轮做升降行动。
图2 内套筒
1.4.4 导向管及抓取机构水下摄像头导向套筒的外导向管上有22 个φ 60 孔，思考到外导向管为细长杆件，为了保障导向管的刚性与晃动性，在吊运历程中巩固形，现将孔的直径适量减小，为φ 25；内导向管为φ 24 的不锈钢管，为了使内导向管与外导向管更易于焊接，用φ 16 不锈钢管替换，见图三、4。
图3 导向管
图4 水下摄像头导向套筒
内套筒上段有动滑轮装置，钢丝绳与动滑轮衔接，经由钢丝绳的收放动员动滑轮，使内套筒回升与着落。起升机构上设有失调架，钢丝绳与失调架衔接。失调架能失调因制作误差导致的两根钢丝绳的不屈均受力。
内套筒的上端还设有抓具气缸以及限位开关，气缸经由浸染杆驱动抓具的张开以及闭合，限位开关为磁性挨近开关，与磁块配合运用，用于检测抓具是否达到残缺张开与残缺闭合的位置。
内套筒的下端装有抓具，用于抓取燃料组件。在转运历程中，燃料组件全副进入外衣筒内，其*低点离外衣筒*低点的距离为25 妹妹。
内套筒中间设有抓具摄像头导向筒及衔接装置，用于装置水下摄像头。抓取机构( 见图5) 经由法兰衔接到内套筒的下端，经由气动系统驱动爪钩来抓取燃料组件。抓具具有机械自锁功能，能防御抓具在运行燃料组件时爪钩意外关上从而造成燃料组件跌落。当气动系统发生误差，或者抓具被卡住时，能经由手开工具将燃料组件放到牢靠的位置。抓具的中间装有摄像头，摄像头自带照明，经由摄像头，操作员可能审核抓具抓取燃料组件的状态。
图5 抓取机构
1.4.5 定位系统装卸料机大车以及小车具备家养定位以及被动定位两种功能。家养定位经由指针瞄准标尺刻度的目测系统以及编码器数字呈现系统2 套系统实现。
1.4.6 电气操作系统、电视监测以及呈现系统电气操作系统、电视监测以及呈现系统主要由抓具摄像头、巨细车摄像头、呈现器、操作柜、电缆等组成，见图6。
公司坐落于山东省新泰市省级料技工业园，占地面枳3万平方米，注册资本5600万。公司现有职工260余人，其中中级以上职称的技术人员50人，高级工理师8人，高级管理人员10人，设有机加工、装配.预处理、电气、维修等十个车间，并配有成套大型机械加工制造设备，主营：耙料机、耙砂机、刮板取料机、堆取料机、装船机、卸船机、门座起重机、集装箱起重机、液压翻板、干雾抑尘等产品。
图6 电气操作系统、电视监测以及呈现系统
1.4.7 逻辑操作系统装卸料机样机的逻辑操作按机构分为大车、小车、起升、抓具以及摄像系统5 个全副，其中大车以及小车的操作含有被动运行的操作逻辑，起升在全被动的状态下可能被动运行，抓具以及摄像系统的运行只能是手动操作，当知足未必条件时5 个机构可能按要求运行，要知足的条件是由装卸料机样机地址的位置、起着落度、载荷状态等所决定的，装卸料机样机的逻辑操作总体框图见图7。
2 制作历程中发现的成果及改善2.1 大车导向轮装置优化原水平导向轮的闭口朝向车轮( 见图8)，车轮轴承座与导向轮装置座之间间隙很小。为了不便内侧的水平轮装置、装置、培修、替换，现将中间水平导向轮装置的衔接板旋转180°焊接，使闭口指向端梁中间。
图7 逻辑操作系统
图8 原水平导向轮装置呈现图
2.2 桥架定位系统优化桥架定位系统2 套编码器原来的装置位置恰幸好主梁下方，此位置对于编码器的装置、调整、呵护、数值读取造成不便，现将2 套编码器，移至端梁中部筋板处，见图9。
2.3 小车牵引架与小车拖链优化小车电缆牵引架与桥架走台栏杆干预，电缆牵引架悬臂尺寸需减小。电缆牵引架悬臂尺寸减小后，小车拖链在追寻小车挪移时会与小车架工字钢干预，小车架有一件工字钢需开缺口避开小车拖链。
图9 桥架定位系统编码器装置移位呈现图
2.4 起升机谈判外衣筒上段优化起升机构间接装置在外衣筒上段的平台上，与外衣筒上段连为一体（见图10），因为起升机构的重心与外衣筒上段的重心区别，当起升机构与外衣筒上段连为一体时会造成公平，该部件将会倾覆，且对于此部件的吊运及运输造成难题。可在外衣筒上段削减一段法兰与起升机构衔接，使起升机构部份可装置；或者在起升机构下削减一个支架与平台衔接，使起升机构部份与外衣筒上段都可能径自觉运。并在起升机构的平台上配置4 个吊点用于吊运，见图11。
图10 起升机谈判外衣筒上段
图11 起升机构装置在支架上
3 名目立同性以及先进性3.1 自主开辟的电气操作系统在电路妄想中，多接管误差牢靠以及冗余配置装备部署的方式，以确保其牢靠以及坚贞性。电控系统部件尽量即便接管国产化以及国内易于洽购的低劣产物，以着落洽购以及呵护老本，知足国产化的要求。
软件操作挨次实现为了被动、半被动、手动的运行模式功能，手动模式下可妨碍点动操作，同时设有载荷旁路、*道路旁路、联锁旁路等多种旁路功能，可锐敏适应于多种个别以及颇为工况，系统操作锐敏性以及可呵护性强，且*洪流平添添家养干预，减低家养失误多少率。操作系统接管高效的换料策略，运用桥架小车偏移式换料、桥架小车联动等操作方式，使装卸料机具备每一小时9~10 根的换料能耐。
3.2 扩散式起升机构接管全新妄想的扩散式装置结构替换了从前的定制电动葫芦妄想，电念头、制动器、减速器、钢丝绳卷筒等部件分开布置装置，使整套起升机构的妄想牢靠性更高、经济性更好、各部件更易于运用呵护，经由公平的空间布置部份尺寸也很涣散。
3.3 钢丝绳系统钢丝绳系统接管双套钢丝绳、倍率为2 的妄想妄想，钢丝绳经由卷筒出绳，绕过配置于内套筒上端部的动滑轮机构，再牢靠到位于起升机构平台处的钢丝绳牢靠端。牢靠端接管立异妄想的组合式失调梁机构，设有失调梁检测装置。该机构接管压力式载荷传感器，运用杠杆道理将载荷传感器与失调梁机构妨碍组合，普及了载荷检测机构的牢靠坚贞性，此外，还集成为了失调梁失衡监测功能，而且部份结构涣散、易于呵护。
3.4 内套筒管线布置1）起升机构平台接管双层卷筒布置，将各管线的卷筒妨碍空间优化布置，实现出绳真个涣散化；2）在出绳端配置管线导向口，解放各管线的位置，使各管线投影位置位于外衣筒内径畛域内；3）公平妄想内套筒中的各管线走位以及内套筒上端部的管线衔接点位置，并与起升机构的导向口位置相对于应。
3.5 整机妄想优化1）桥架结构妄想优化桥架跨距增大为8.6 m，桥架主梁妄想接管箱形截面方式，增强了主梁的刚度，确保整机的刚性及抓具的综合定位精度。
2）小车接管单侧扩散式驱念头构立异地接管了单边、扩散式驱动方式，小车的驱念头构布置在桥架人行走台侧一边，且接管扩散式妄想，驱念头构接管涣散的三合一方式，间接与驱动轮组套轴式装置，不便同样艰深运用以及呵护。
3）外衣筒回转折构妄想接管回转支承结构，该结构具备回转结构牢靠坚贞、承载能耐强等特色。
4 结束语经由这次样机妄想，把握了制作技术，积攒了事实履历，使结构、电气操作系统患上到了实用验证，为下一步核电名目工程机械的制作打下了坚贞的根基。
客服1