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        基于測量機(jī)器人的壓水堆核電廠裝卸料機(jī)固定套筒垂直度測量方法

        2019-09-23 06:35:54鄭鶴鄧代樹李明勇
        智富時(shí)代 2019年8期
        關(guān)鍵詞:全站儀

        鄭鶴 鄧代樹 李明勇

        【摘 要】介紹了傳統(tǒng)測量裝卸料機(jī)固定套筒垂直度的方法,對傳統(tǒng)測量方法應(yīng)用于裝卸料機(jī)垂直套筒測量上的弊端進(jìn)行了分析,提出了改進(jìn)方案。通過對比傳統(tǒng)方法、改進(jìn)方法的優(yōu)劣以及現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用的情況驗(yàn)證,得出了新的改進(jìn)方案有效率高、風(fēng)險(xiǎn)低、精度高的優(yōu)點(diǎn)。

        【關(guān)鍵詞】裝卸料機(jī);固定套筒;垂直度測量;全站儀

        裝卸料機(jī)(圖1)是壓水堆核電廠燃料裝卸和貯存系統(tǒng)的重要設(shè)備。通過裝卸料機(jī)的伸縮套筒及其下部夾爪抓取或釋放燃料組件,完成換料操作。裝卸料機(jī)的伸縮套筒在固定套筒的約束下進(jìn)行長達(dá)9m的升降運(yùn)動(dòng)。為了保證夾爪在反應(yīng)堆堆芯的準(zhǔn)確定位,以便于安全的抓取松開組件,對于裝卸料機(jī)的固定套筒垂直度、伸縮套筒垂直度有很高的要求。在壓水堆核電站每次大修都要進(jìn)行伸縮套筒垂直度測量,針對該項(xiàng)工作已經(jīng)有較為成熟的方案。但是針對裝卸料機(jī)固定套筒的檢查方法目前仍然是空白,而在固定套筒產(chǎn)生碰撞后對于套筒的數(shù)據(jù)測量又顯得尤為重要。針對該問題,需要研發(fā)一套區(qū)別于傳統(tǒng)的鉛垂線測量方式。該方式不需要下構(gòu)件池而直接在岸上完成,減少測量工作的風(fēng)險(xiǎn),提高測量效率。

        固定套筒垂直度傳統(tǒng)測量方式簡介

        傳統(tǒng)測量方法

        垂直度是位置公差,用于評價(jià)直線之間、平面之間或直線與平面之間的垂直狀態(tài)。固定套筒垂直度就是固定套筒偏離理論鉛垂線的距離。

        傳統(tǒng)的測量方法(圖2)是采用鉛垂線的測量方法,即從固定套筒頂端吊一根鉛垂線,通過測量固定套筒基準(zhǔn)面與鉛垂線的距離從而測量固定套筒垂直度。

        傳統(tǒng)測量方法的弊端

        傳統(tǒng)方法是目前工程測量上常用的測量方法,但是在壓水堆核電站該方法的實(shí)現(xiàn)就非常困難。

        傳統(tǒng)測量方法(圖3)的具體步驟:

        1)在構(gòu)件水池搭設(shè)腳手架;

        2)在裝卸料機(jī)固定套筒的頂端安裝標(biāo)準(zhǔn)尺寸的鉛垂線掛點(diǎn);

        3)人員逐層測量鉛垂線與固定套筒基準(zhǔn)面的距離。

        壓水堆核電站運(yùn)行后反應(yīng)堆構(gòu)件水池底部為高污染、高放射性區(qū)域,工作人員體表沾污風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)極高,因?yàn)槿藛T上上下攀爬腳手架,單次測量的工作時(shí)間大約為2h,人員受照射劑量達(dá)1000μSv/人,具體風(fēng)險(xiǎn)與弊端如下:

        1)人員在腳手架上逐層測量屬于高空作業(yè),人員墜落風(fēng)險(xiǎn)很高;

        2)測量儀器直接與沾污設(shè)備接觸,測量用的儀器沾污報(bào)廢;

        3)為了避免人員沾污,人員需要穿戴氣衣或者氣面罩工作,測量人員操作困難,測量誤差大;

        4)需要兩人配合工作,增加工作人員的額外受照射劑量;

        5)測量過程中,測量人員與放線人員需要溝通,同時(shí)需要與構(gòu)件池上方配合人員溝通,溝通靠手勢與喊話,溝通困難;

        6)測量人員無法直觀判斷測量數(shù)據(jù)是否超差,容易造成多次重復(fù)測量的情況;

        7)如果是安裝性質(zhì)或者是修復(fù)性調(diào)整,則無法避免的需要多次下構(gòu)件池測量;

        8)人員穿氣衣或氣面罩攀爬腳手架,同樣存在效率低、風(fēng)險(xiǎn)高、工作時(shí)間長、勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題。

        基于測量機(jī)器人的測量方法

        測量理論分析

        在傳統(tǒng)的測量方法中通過測量鉛垂線與基準(zhǔn)點(diǎn)的距離來測量裝卸料機(jī)固定套筒垂直度。改進(jìn)測量方法的思路是人員無需在腳手架上反復(fù)測量,在岸上測量(圖4)即可。測量用的儀器自帶水平距離的測量裝置,通過將測量用的標(biāo)靶貼在裝卸料機(jī)固定套筒基準(zhǔn)面上,通過測量儀器帶的距離測量與角度測量,分別可以得出X值(前后)與Y值(左右),在數(shù)值中選取基準(zhǔn)點(diǎn),通過對比X值與Y值相對基準(zhǔn)點(diǎn)的偏差,即可得出裝卸料機(jī)固定套筒垂直度的變化。同時(shí)標(biāo)靶完成一次設(shè)置,則可以實(shí)現(xiàn)反復(fù)測量,避免人員反復(fù)下構(gòu)件水池帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)與人員受照劑量的增加。

        具體要求包括:

        1)在構(gòu)件水池岸上完成測量,測量誤差小于1mm;

        2)測量一次完成以下數(shù)據(jù)的測量:X值(前后)、Y值(左右)、Z值(高度);

        3)架設(shè)一次儀器,可以完成裝卸料機(jī)固定套筒上全部基準(zhǔn)點(diǎn)的測量。

        測量設(shè)備選型

        為實(shí)現(xiàn)本文2.1中的測量要求,決定采用基于測量機(jī)器人(三維激光全站儀裝置)的測量方案。通過裝卸料機(jī)固定套筒測量基準(zhǔn)面最低點(diǎn)的標(biāo)高(14.5m)與最高點(diǎn)的標(biāo)高(21m)進(jìn)行計(jì)算,當(dāng)架設(shè)儀器高度為1m時(shí)(標(biāo)高21m),最低點(diǎn)俯角最大為45°,高點(diǎn)俯角為0°。

        根據(jù)測量需求,綜合考慮測量穩(wěn)定、測角精度、測距精度、標(biāo)靶安裝簡易程度、俯仰角測量范圍以及價(jià)格等因素,最終采用萊卡公司的TCR1201+測量機(jī)器人(圖5)。

        TCR1201+測量機(jī)器人的測量數(shù)據(jù)可以單獨(dú)顯示也可以以報(bào)表的形式輸出,同時(shí)如果標(biāo)靶采用萊卡棱鏡的形式,測距與測角精度可以進(jìn)一步提升,在本文的測量工況下只可采用萊卡反射片的標(biāo)靶。

        現(xiàn)場測量

        采用TCR1201+測量機(jī)器人的裝卸料機(jī)固定套筒垂直度測量不再需要人員在構(gòu)件水池腳手架上反復(fù)上下測量,只需要人員將萊卡反射片(標(biāo)靶)黏貼到固定套筒的安裝基準(zhǔn)面上并使其面向測量機(jī)器人即可。同時(shí)該可測量方法可以同時(shí)測量出0°-180°(左右)與90°-270°兩個(gè)方向的垂直度,減少了測量次數(shù)。另外,在裝卸料機(jī)垂直度測量結(jié)果不滿足要求需要調(diào)整時(shí)(主要為安裝階段)可以調(diào)整后直接再次測量,大大減少工作量。

        現(xiàn)場實(shí)施效果

        本方法在防城港2號機(jī)首次實(shí)施測量,測量后數(shù)據(jù)與工程安裝期間(采用傳統(tǒng)測量方法)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,偏差均小于1mm,且偏差的趨勢相吻合。結(jié)果表明新的測量方法測量出來的數(shù)據(jù)結(jié)果可靠,滿足現(xiàn)場測量的精度需求。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]裝卸料機(jī)操作和運(yùn)行維修手冊 BLX42EOM267W23A45SS B版

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