吳 軍

（江蘇核電有限公司，江蘇連云港 222002）

1 輔助過(guò)濾器介紹

某核電站每臺(tái)機(jī)組核島約有30 臺(tái)輔助過(guò)濾器，設(shè)備供貨廠家為CCI Thermal，每臺(tái)輔助過(guò)濾器由設(shè)備本體、濾芯、壓蓋、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和螺栓等組成，壓蓋與設(shè)備本體通過(guò)4 顆螺栓進(jìn)行緊固，其布置形式通常為立式或臥式結(jié)構(gòu)，模型如圖1所示。介質(zhì)從設(shè)備側(cè)面進(jìn)入，經(jīng)由內(nèi)部濾芯過(guò)濾后再?gòu)牡撞砍隹诹鞒觥V芯為籃式結(jié)構(gòu)，模型如圖2 所示，材料為多層折疊玻璃纖維，濾芯外部采用不銹鋼骨架以增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度。濾芯尺寸最小4義，最大16義，最小過(guò)濾精度0.45m，最大過(guò)濾精度25m，最小凈重2 kg，最大凈重52 kg。因部分過(guò)濾器介質(zhì)為核一回路硼水，放射性高，除了少數(shù)臥室結(jié)構(gòu)，帶放射性的立式過(guò)濾器基本都單獨(dú)安裝在一個(gè)地坑內(nèi)，地坑頂部使用蓋板封住。

該過(guò)濾器進(jìn)出口設(shè)有壓差監(jiān)測(cè)裝置。調(diào)試期間，當(dāng)系統(tǒng)試壓時(shí)，若發(fā)現(xiàn)其出口流量小或壓差大等情況，說(shuō)明輔助過(guò)濾器應(yīng)該清洗，需人工更換濾芯。更換時(shí)，由于濾芯底部與出口處形成一定負(fù)壓，不容易從過(guò)濾器本體中提出濾芯，導(dǎo)致提取輔助過(guò)濾器濾芯費(fèi)力費(fèi)時(shí)，濾芯取出困難，不易于作業(yè)高效執(zhí)行。

圖1 輔助過(guò)濾器整體模型

2 現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行狀況

目前通常使用的方法是在直徑為5 mm 的鋼筋端部彎制一個(gè)半徑約5 mm的鉤子，通過(guò)鉤子勾住過(guò)濾器骨架頂部槽口，緩慢提出濾芯。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)發(fā)現(xiàn)該方法主要存在以下缺點(diǎn)：現(xiàn)場(chǎng)彎制，工具強(qiáng)度難以保證，使用過(guò)程中存在斷裂風(fēng)險(xiǎn)；針對(duì)大尺寸、大重量濾芯，需2 人或3 人同時(shí)用力才能提出濾芯，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且現(xiàn)場(chǎng)空間狹小，人員機(jī)械傷害風(fēng)險(xiǎn)高；該工具只能勾住槽口一側(cè)，無(wú)法確保濾芯受力平衡，在提出過(guò)程中，濾芯易脫鉤掉落，存在損傷密封面的風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 輔助過(guò)濾器籃式濾芯模型

3 工具設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輔助過(guò)濾器設(shè)備本體結(jié)構(gòu)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際拆裝情況，設(shè)計(jì)加工一種適用于調(diào)試期間輔助過(guò)濾器濾芯拆除專用工具，該工具利用輔助過(guò)濾器設(shè)備本體法蘭螺栓孔，以固定傳動(dòng)桿的支撐部件。傳動(dòng)桿依靠3 個(gè)限位梯形塊及緊固螺母與濾芯骨架槽口連接固定，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)桿上的螺母進(jìn)而帶動(dòng)傳動(dòng)桿自身上移、下移，從而使得與傳動(dòng)桿連接的濾芯移動(dòng)。為保證傳動(dòng)桿傳動(dòng)時(shí)牢固、穩(wěn)定，避免因傳動(dòng)桿自轉(zhuǎn)產(chǎn)生偏心，借助傳動(dòng)桿自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在傳動(dòng)桿支撐部件的基礎(chǔ)上再設(shè)置傳動(dòng)桿限位結(jié)構(gòu)，使得傳動(dòng)桿在傳動(dòng)時(shí)穩(wěn)定牢靠，同時(shí)考慮到濾芯尺寸的差別，為提高該工具的適用性，支撐螺栓在支撐孔內(nèi)有一定的移動(dòng)范圍，以便調(diào)整兩顆支撐螺栓間的中心距離。輔助過(guò)濾器濾芯拆除專用工具仿真如圖3所示。

圖3 輔助過(guò)濾器濾芯拆除專用工具仿真

4 強(qiáng)度計(jì)算

該工具傳動(dòng)桿為螺旋傳動(dòng)，因傳動(dòng)距離短，選擇常用的梯形螺紋即可滿足要求。螺紋尺寸為M122 mm，考慮該工具螺旋傳動(dòng)為低速、精度不高的傳動(dòng)，材料選擇45#鋼，強(qiáng)度4.8 級(jí)，無(wú)需進(jìn)行熱處理。對(duì)支撐桿內(nèi)、外螺紋抗剪切強(qiáng)度進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，得出外螺紋所受剪切應(yīng)力為3.095 MPa，內(nèi)螺紋所受剪應(yīng)力為4.94 MPa，經(jīng)查詢機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]，均小于材料許用剪切應(yīng)力，故支撐桿內(nèi)、外螺紋抗剪切強(qiáng)度滿足使用要求；經(jīng)公式計(jì)算可以得出外螺紋受彎曲應(yīng)力為6.67 MPa，內(nèi)螺紋受彎曲應(yīng)力為6.92 MPa，均小于材料的許用彎曲應(yīng)力，故支撐桿內(nèi)、外螺抗彎曲強(qiáng)度滿足使用要求；螺紋副擠壓應(yīng)力經(jīng)計(jì)算為3.5 MPa，小于螺桿材料的許用應(yīng)力，故支撐桿螺紋副抗擠壓強(qiáng)度滿足使用要求；傳動(dòng)桿的許用拉力經(jīng)計(jì)算為29 752.8 N，大于實(shí)際所用力，故傳動(dòng)桿的許用拉力載荷滿足使用要求。經(jīng)計(jì)算可以得出輔助過(guò)濾器濾芯拆除專用工具強(qiáng)度滿足使用要求。

5 實(shí)施步驟

輔助過(guò)濾器濾芯拆除專用工具使用實(shí)施步驟：支撐板與設(shè)備本體法蘭通過(guò)支撐螺栓、螺母連接固定；將梯形塊調(diào)整至支撐位置，使用鎖緊螺母將其鎖緊；提升傳動(dòng)桿直至梯形塊與濾網(wǎng)骨架槽口接觸，將調(diào)節(jié)螺母旋緊；安裝限位板支柱及限位板，傳動(dòng)桿與限位板通過(guò)中心矩形孔配合；使用時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺母即可帶動(dòng)傳動(dòng)桿自身上移、下移，從而實(shí)現(xiàn)濾芯的短距離提取。

6 結(jié)論

調(diào)試期間，輔助過(guò)濾器濾芯拆除專用工具，具有重量輕、體積小、便于攜帶、組裝方便、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，純機(jī)械配合，可根據(jù)載荷計(jì)算選用合適尺寸的傳動(dòng)桿，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作效率提升具有正性影響，能夠有效解決電站輔助過(guò)濾器濾芯調(diào)試期間取出費(fèi)時(shí)費(fèi)力問(wèn)題。通過(guò)對(duì)該專用工具進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證，使用效果良好，可有效節(jié)約維修時(shí)間，提高現(xiàn)場(chǎng)工作效率，具有一定推廣意義。