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1、第四章 核电厂的核燃料装卸与搬运机械,2018年9月15日星期六,第一节 核燃料组件装卸、转运和贮存系统简介,第二节 压水堆核电厂内核燃料组件装卸、贮存和转运系统中的专用机械,二、 新燃料升降机的结构和工作原理,三、 燃料组件转运装置、水下气动运行机构的结构和工作原理,四、手动操作工具,结束放映,一、 装卸料桥式机械手,第四章,返回,2018年9月15日星期六,第一节 压水堆 核电厂内核燃料组件的装卸、转运和贮存系统简介,核电厂内核燃料组件装卸、转运和贮存系统属于核辅助系统，其主要服务对象是燃料组件，包括新燃料组件入堆前的的接收、检查、贮存，拆卸和装封反应堆，堆芯换料以及乏燃料组件的运输、贮存
2、和发送等一系列工艺操作。 1.本系统的功能 2.本系统的设计准则 3.实现本系统功能的主要机械设备 4.新燃料组件的工艺运输流程 5.乏燃料组件的工艺运输流程,返回,2018年9月15日星期六,一、本系统的功能 在停堆后（冷态和卸压）装卸核燃料组件，即为达到下述目的而进行的所有必要操作： （）从堆芯卸出乏燃料组件； （）把乏燃料组件从反应堆厂房()运往燃料厂房（），并放入乏燃料贮存格架中； （）从新燃料贮存格架中吊出新燃料组件并将其运入反应堆厂房内，并装入堆芯； （）对重新装入堆内的燃料组件内的相关组件（如控制棒组件、阻力塞组件）进行调整； （）在乏燃料检查装置上对乏燃料组件进行目视检查，需要
3、时，把破损燃料组件送到破损燃料组件贮存小室； （）在啜（音：chu）吸检测装置内探测乏燃料组件是否破损；,2018年9月15日星期六,新燃料组件的接收、检查和贮存； 贮存乏燃料组件和破损燃料组件； 把乏燃料组件装入乏燃料组件运输容器运往后处理工厂，包括装前容器的准备、装入乏燃料、去污和装料后运输容器的准备； 装卸反应堆压力容器顶盖和上、下部堆内构件等部件。,返回,2018年9月15日星期六,二、本系统的设计准则 乏燃料贮存水池、反应堆换料水池等要保证转运和贮存中的燃料组件上方有足够厚的水屏蔽层，使操作面的放射性剂量水平不超过规定值。 除控制仪表设备外，所有燃料组件的装卸、运输和贮存设备的设计需
4、满足在各种载荷及其组合载荷作用下，产生的应力应小于规定的值。 本系统的机械设备，在运行停堆地震()或安全停堆地震()地震过后，经过检查和修理应仍然能恢复其功能。在任何情况下，能够通过手动操作来完成正在进行的燃料组件操作，并且不损伤燃料组件。,2018年9月15日星期六,在任何情况下，燃料组件都应垂直贮存，并应有足够的侧向支承，以免燃料组件承受过大的应力。 应考虑防止零部件坠落的可能性。 本系统水下操作机械设备的设计，应该满足下列环境条件： 含有各种化学添加剂的含硼除盐水；特殊情况下，乏燃料水池水温允许达到。水下运行的机械设备零部件一般应采用奥氏体不锈钢制造，其外形应易于去污，并且不允许使用有机
5、材料、有机润滑脂等。,返回,2018年9月15日星期六,三、实现本系统功能的主要机械设备 本系统的操作基本上在水下进行。这些水下操作工序是一个较复杂的系统流程。目前，压水堆核电厂已初步实现机械化流水作业线，如图所示。这条流水作业线上的主要机械设备有十多种，如燃料组件倾翻机、装卸燃料组件的容器、穿墙运输管道、长柄截止阀、水下燃料转运装置、气动牵引车、应急牵引车、新燃料组件升降机、乏燃料组件检测机、人桥起重机、辅助桥式起重机及桥式起重机械手（装卸料机）等。,返回,2018年9月15日星期六,核燃料组件装卸、转运机械化流水线,返回,2018年9月15日星期六,四、新燃料组件的工艺运输流程 当新燃料组
6、件运输容器运到燃料厂房后，要用燃料厂房的辅助桥式起重机提升到操作室，脱去新燃料组件的铠装和容器。再提升到操作平台，将其装进新燃料检查装置进行目测检查和控制棒组件抽插试验，检查合格的新燃料组件运到新燃料组件贮存格架存放，或用新燃料升降机将其运到乏燃料贮存水池中的乏燃料贮存格架中存放。燃料组件下放到水池底部后，要再用人桥起重机在水下吊运新燃料组件（首次装料为干操作），通过水闸门进入燃料组件转运舱内。在此之前，燃料转运舱内的燃料倾翻机已经竖起，倾翻机内的燃料容器亦已竖起，可以接住新燃料组件，将倾翻机卧倒，启动水下气动牵引车，驱动水下运输车将新燃料组件穿过穿墙,2018年9月15日星期六,输送管道，将
7、新燃料组件运到反应堆厂房。反应堆厂房内的燃料倾翻机接过燃料容器，通过卷扬机，将新燃料组件竖起在反应堆换料水池中，再用桥式起重机械手从倾翻机内把新燃料组件取出，并精确定位，最后装入反应堆堆芯之内。,2018年9月15日星期六,新燃料组件的工艺运输流程,新燃料组件入厂 0m 14m脱去镗装 20m检测 升降机 乏燃料水池 人桥桥吊水运 过水闸门 通道插入已竖起的倾翻机 卧倒 水下运输车 穿墙 卧倒倾翻机 竖起 机械手取出 运行精定位 装入堆芯,返回,2018年9月15日星期六,五、乏燃料组件的工艺运输流程 用桥式起重机械手从反应堆内取出乏燃料组件，再转运到乏燃料组件贮存水池的工艺运输流程与新燃料组
8、件的工艺运输流程基本上是相反的。但其工序要复杂一些。主要是要对其进行多种检测。,2018年9月15日星期六,乏燃料组件的工艺运输流程,机械手取出 水下运行 第一次缀漏检测 棒束组件转换 放入竖起的倾翻机 卧倒 水下运输 穿墙 倾翻机 把燃料组件竖起 人桥起重机就位 抓住乏燃料组件 过大门 水下电视摄象,破者再作缀漏检测 破乏燃料入舱 不破者入格架 备用或送后处理,上一页,返回,2018年9月15日星期六,2018年9月15日星期六,2018年9月15日星期六,2018年9月15日星期六,2018年9月15日星期六,2018年9月15日星期六,2018年9月15日星期六,2018年9月15日星期
9、六,第二节 压水堆 核电厂内核燃料组件装卸、贮存和转运系统中的专用机械,一.装卸料机 1.装卸料机典型结构 2.装卸料机自动定位系统概述 二.新燃料升降机 三.燃料组件转运装置 四.手动操作工具,返回,2018年9月15日星期六,一、装卸料机,装卸料机是核岛内的主要机器之一，在核岛内用于为反应堆装入、卸出或倒换燃料组件。一般采用桥式结构，如图所示。或称桥式起重机械手,装卸料机的结构组成:,1) 大车,2) 小车,3) 装卸机构,4) 提升机构,装卸料机,返回,2018年9月15日星期六,返回,2018年9月15日星期六,1 装卸料机的大车,大车由箱式或桁架式双梁桥架和大车运行机构组成，如图示，
10、用功率步进电动机驱动，无级调速，运行速度010m/min，定位精度小于1mm。一般采用无轮缘车轮。,返回,2018年9月15日星期六,2. 装卸料机的小车,它以小车架和提升机架为骨干，其上安装了起升机构、运行机构、装卸机构和电气自动控制系统。如图示。用功率步进电动机驱动，无级调速，运行速度06m/min，定位精度可小于1mm。,返回,2018年9月15日星期六,3装卸料机的装卸机构,（1）机构组成为：,外套筒组件,内套筒组件与抓取机械手,装卸机构,（2）装卸核燃料组件的工作过 程,返回,2018年9月15日星期六,外套筒组件如图示,2018年9月15日星期六,返回,外套筒组件 它由固定支座、手
11、动回转机构、外套筒筒体 、支承轮 装置、导向轮装置、长推杆、行程碰块等组成。外套筒筒 体用0r18i9不锈钢无缝钢管制造。,2018年9月15日星期六,内套筒组件与抓取机械手,2018年9月15日星期六,返回,内套筒组件与抓取机械手 图中展现了内套筒组件与抓取机械手的工作原理和结构轮廓。它由爪钩等几十个零部件组成。内套筒筒体用 0r18i9i制造。它的上方用钢丝绳与提升机构相连，把整个内套筒组件与抓取机械手悬挂在外套筒内腔里，靠内套筒外圆柱面上的导向长键与外套筒内腔的一排导向滚轮上的键槽配合，使内外套筒体之间只有沿轴向的相对移动，不能相对转动。,2018年9月15日星期六,（2）. 装卸核燃料
12、组件的工作过程,返回,1. 大、小车精确定位 2. 提升机构下放钢丝绳 3. 内套筒行程碰头碰外套筒的碰块 4. 带动长推杆下行 5. 外套筒长杆上部碰块接通行程开关 6. 提升燃料组件 7. 卸料,2018年9月15日星期六,4 装卸料机的提升机构,(1). 主要功能,(6). 辅助系统,(2). 卷扬机的组成结构,(3). 结构特点,(4). 传动路线及传动比,(5). 变速原理,返回,2018年9月15日星期六,返回,2018年9月15日星期六,（）提升机构的功能、结构特点和工作原理,提升机构的任务是驱动内套筒组件、抓取机构和核燃料组件作升降运动。某压水堆核电厂换料机里的提升机构如前图所
13、示。 该提升机构拖动电动机功率为3.5kw，实际起重量0.6t，额定起重量为2t。选用1Cr18Ni9Ti制造的钢丝绳，升降速度0.36m/min，无级调速，操作行程7m，总传动比i=73.87。 从图中可看出，钢丝绳的一端固定在卷扬机的卷筒上，经过定滑轮、动滑轮以及电子秤，与提升机架顶部的横梁相连接。动滑轮下部通过销轴与内套筒组件的旋转吊装体联结。钢丝绳固定端联有重量传感器，用来测量被提升物品的重量。定滑轮端部安装了光栅式高度指示传感器。,返回,2018年9月15日星期六,卷扬机是提升机构的主体，它安装在小车的底板上，可以随小车在换料池上方移动。 它由：测速装置、拖动电动机、机座、花键联轴器
14、、卷筒、钢丝绳、行星减速机构、机械制动器、电磁磨擦片式制动器、备用手动机构、冷却润滑油、端面凸轮与圆柱机构等零部件组成结构如图。,（2）. 卷扬机的组成结构,返回,2018年9月15日星期六,主卷扬机结构图,2018年9月15日星期六,返回,行星机构与单向超越离合器,2018年9月15日星期六,（3）卷扬机结构特点 卷扬机的卷筒安装在机座内部，花键联轴器安装在卷筒内部，并采用了传动比很大的3K型行星减速器减速，减速器与两套制动器在同一条水平轴线上工作，这就使这台卷扬机的结构新颖、紧凑、 小巧玲珑，功能齐全，工作安全可靠。在卷扬机机座的左边安装了拖动电动机和测速发电机，右边安装了减速器、制动器和
15、备用手动机构等部件，使其左、右两边的重量基本平衡，加上水平卧式布置，所以这台卷扬机的稳定性好，操作维修方便。,返回,2018年9月15日星期六,（4）. 传动路线及传动比 该提升机构用132M2-TH 型起重电动机拖动，通过花键联轴器带动行星齿轮减速器中的长轴中心齿轮旋转，经过3K型行星齿轮机构减速后，由可动内齿圈带动套装在中心齿轮轴上的花键轴转动，此花键轴将动力传给花键套，花键套与卷筒相固结，于是动力传到了卷筒上，卷筒则可旋转以执行缠绕或放松钢丝绳的任务，并使载荷提升或下降运行。,返回,2018年9月15日星期六,主卷扬机传动机构简图,3K型周转轮系示意图,轴断面示意图,3,2,1,H,4,H,2,1,2,3,H,H,2,4,(1),(2),啮合点a,啮合点b,啮合点c,3K型周转轮系示意图,轴断面示意图,3,2,1,H,1,2,3,H,(1),啮合点a,啮合点b,3K型周转轮系示意图,轴断面示意图,3,2,1,H,1,2,3,H,(1),啮合点a,啮合点b,a点速度方程： b点速度方程：,3K型周转轮系示意图,轴断面示意图,
