張世英　李斌　張建全　陳強(qiáng)　于樂

摘 要：核能作為一種清潔、無污染、幾乎零排放的清潔能源，符合世界和我國(guó)的能源發(fā)展方向。而由于核電能源開發(fā)的技術(shù)含量高，建設(shè)周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，過去一直處于發(fā)展緩慢的階段。但是隨著我國(guó)綜合國(guó)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展我們逐步掌握了核電領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)。核反應(yīng)堆壓力容器就是其中關(guān)鍵零部件，它的設(shè)計(jì)制造直接關(guān)系到核電設(shè)備的運(yùn)行。北方重工緊跟時(shí)代步伐先后承攬了東方電氣和上海電氣核反應(yīng)堆壓力容器工裝的設(shè)計(jì)制造，為我國(guó)的核電事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：核反應(yīng)堆；壓力容器；工裝設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TH136 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

近些年來，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，尤其是近幾年全國(guó)冬季遭受了嚴(yán)重的霧霾，使得國(guó)家在能源戰(zhàn)略上不得不采取新的措施。同時(shí)，在國(guó)家供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和“一帶一路”國(guó)家戰(zhàn)略實(shí)施的過程中，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展顯得尤為重要。核能作為一種清潔、無污染、幾乎零排放的清潔能源，符合世界和我國(guó)的能源發(fā)展方向。然而由于核電能源開發(fā)的技術(shù)含量高，建設(shè)周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，過去一直處于發(fā)展緩慢的階段。但是隨著我國(guó)綜合國(guó)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展我們逐步掌握了核電領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)。從此，核能在我國(guó)得到了迅猛的發(fā)展。

2015年北方重工有幸承攬了東方電氣核反應(yīng)堆壓力容器工裝的設(shè)計(jì)工作。在這樣的契機(jī)下，北方重工進(jìn)入了核電設(shè)備加工領(lǐng)域，為國(guó)家的核電發(fā)展盡到了一份來自企業(yè)的責(zé)任。

今年年初應(yīng)上海電氣邀請(qǐng)我們參與了上海電氣核反應(yīng)堆壓力容器工裝的投標(biāo)和設(shè)計(jì)工作。在工作的接觸過程中，我們不斷完善設(shè)計(jì)方案，在原有設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上進(jìn)行了大膽創(chuàng)新和改進(jìn)，得到了業(yè)界和用戶的一致認(rèn)可，也為我們今后的工作積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

1.設(shè)備簡(jiǎn)介

核反應(yīng)堆壓力容器是一個(gè)重達(dá)300t以上的大型鑄造件。其底面為半球面，自身為圓柱體外形，上部深處不均勻分布的接管若干。以下為工件外形圖，如圖1所示。

對(duì)其加工過程主要是加工上法蘭平面、內(nèi)腔圓柱面和接管內(nèi)孔。它的加工要求是必須使其在加工過程中上平面和工件軸線與機(jī)床相關(guān)基準(zhǔn)位置誤差在允許范圍內(nèi)。

2.設(shè)計(jì)思路

根據(jù)工件加工要求，我們主要從以下思路考慮工裝結(jié)構(gòu)形式：

（1）首先應(yīng)該對(duì)工件有支撐作用。利用工件提供的支撐座，設(shè)計(jì)出水平調(diào)整裝置，對(duì)工件的支撐座起到支撐作用，并且該裝置可以上下調(diào)節(jié)，從而能夠?qū)ぜ庸て矫鎸?duì)水平度進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣該裝置主要承擔(dān)著支撐和水平調(diào)節(jié)兩方面作用。如圖2所示為水平支撐裝置簡(jiǎn)圖。

裝置內(nèi)置液壓千斤頂，可以調(diào)節(jié)整個(gè)裝置的高度，從而對(duì)工件的水平狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。另外，頂部配有楔形墊鐵可以在調(diào)整結(jié)束后，將整個(gè)調(diào)整狀態(tài)鎖死，防止加工過程中工件受到外力導(dǎo)致工件竄動(dòng)。

（2）可以對(duì)工件軸線進(jìn)行調(diào)節(jié)。參考水平支撐裝置，可以設(shè)置徑向調(diào)整裝置，通過液壓千斤頂對(duì)工件中心軸線進(jìn)行調(diào)節(jié)。如圖3所示為徑向調(diào)整裝置。

徑向調(diào)整裝置內(nèi)置液壓千斤頂，通過前端頂爪頂住工件圓柱外表面，通過調(diào)節(jié)千斤頂調(diào)節(jié)工件中心軸線，使其達(dá)到精度要求。調(diào)節(jié)完成后，通過鎖緊螺桿將調(diào)整狀態(tài)鎖死固定。

（3）在豎直方向?qū)ぜ卸嘀貜较蚨ㄎ??？紤]到工件在豎直方向空間尺寸比較大，所以為了進(jìn)一步保證調(diào)整狀態(tài)的穩(wěn)定，在工件下端需另外增加徑向夾緊裝置，用于對(duì)工件中心軸線的定位夾緊，使其能夠保證調(diào)整后狀態(tài)的穩(wěn)定。圖4為徑向夾緊裝置。

在水平調(diào)整裝置和徑向調(diào)整裝置調(diào)節(jié)完工件狀態(tài)后，定位夾緊裝置通過T型螺紋螺桿，調(diào)節(jié)頂爪，將工件頂緊鎖死。

（4）整體設(shè)計(jì)方案

根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路，各主要調(diào)整功能根據(jù)工作需要已經(jīng)確定，根據(jù)各結(jié)構(gòu)之間相互安裝關(guān)系，通過設(shè)計(jì)整體框架結(jié)構(gòu)將各個(gè)功能部分組合連結(jié)為一體。工裝由基礎(chǔ)框架、定位夾緊裝置、平臺(tái)、水平調(diào)整裝置、徑向調(diào)整裝置等組成。

該工裝將水平調(diào)整裝置和徑向調(diào)整裝置安裝在平臺(tái)裝置上，將徑向夾緊裝置安裝在框架結(jié)構(gòu)上，這樣在整體上可以保證工裝整體的穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)性。

3.工裝設(shè)計(jì)的意義

核反應(yīng)堆壓力容器工裝成功推向市場(chǎng)，是北方重工產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要體現(xiàn)。同時(shí)，也是近幾年北方重工技術(shù)實(shí)力的體現(xiàn)，不僅豐富了我們的產(chǎn)品線，提高了北方重工對(duì)制造業(yè)市場(chǎng)的適應(yīng)能力和我們自身在行業(yè)內(nèi)的影響力，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)公司的可持續(xù)發(fā)展，符合集團(tuán)公司“重大裝備、高端成套”的發(fā)展理念。

參考文獻(xiàn)

[1]朱耀祥，浦林祥.現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]GB150-2011，壓力容器[S].

[3] GB50661-2011，鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范[S].endprint