装卸料机试验台架改造关键技术分析

赵 伟

(西安核设备有限公司,陕西 西安 710021)

C3/C4项目装卸料机是西安核设备有限公司(简称“西核”)承制的又一结构类型装卸料机，其大车跨距以及堆芯、倾翻架的位置标高均与以往M310堆型装卸料机有较大变化，因此之前为某项目所建设的试验台架尺寸虽可覆盖C3/C4装卸料机的需求，但无法满足C3/C4装卸料机调试、试验。为确保C3/C4装卸料机研制的顺利完成，须依据C3/C4装卸料机调试、试验的参数要求改造现有试验台架。针对两种结构的装卸料机尺寸差异，经过仔细研究对比提出台架改造方案，经理论计算和结构细化将方案转化为详细的施工图纸，在制造过程中根据实际情况进一步优化设计方案，以确保台架试验性能为原则，制定了具有针对性的静载试验、测量、调整等方案。改造后台架的各项技术参数均满足C3/C4装卸料机的试验需求。

1 详细技术说明

1.1 改造方案的提出

由于西核原有水池比C3/C4装卸料机试验、调试所需求水池跨距宽1 m，水池堆芯井处深2 m，因此需要对水池进行改造；改造方案如下：在原水池270°一侧架设钢梁，以满足C3/C4装卸料机试验对水池宽度要求，在水池堆芯井处增加钢支架保证深度要求，在原水池90°一侧可利用原试验台架。

改造的技术要点：

1)水池改造过程中不得破坏原始水池各向尺寸及水池钢筋混凝土结构，同时应保证水池的防渗漏性能；

2)设计方案中应保证钢梁强度、刚度、稳定性，进而保证装卸料机轨道安装于钢梁上、大车安装在轨道上以后，轨道无挠度变形，且大车运行时整体无晃动、无噪声；

3)钢梁、各向支撑、平台等应方便拆卸，且必须确保安装后和拆卸后水池的防渗漏性能。改造中，水池内所用材质应保证其防腐蚀性能，其中水池内金属构件使用碳钢，且碳钢件须经打砂除锈、涂覆防水漆后方可使用。

但长期位于水池中不进行拆卸的零部件、水下使用的紧固件应使用奥氏体不锈钢。各联接结构、配合处也须考虑防腐问题。同时在水池中所用材料不得影响水质；

4)改造中，水池以外所用碳钢材质安装前均需除锈、涂漆，不得因使用过程中生锈而对水池造成铁素体污染。

1.2 施工图纸设计

在改造方案提出后，经多次商议研究，最终确定了最为经济合理的结构。即在270°池边架设工字型试验桥梁，桥梁两端直接放置于地面、侧向采用螺栓固定于原水池预埋板；堆芯及转运区采用焊接结构件提升标高，重新制作堆芯底板并在其周围设立观测平台。根据最终方案要求，经过理论计算和结构优化，完成施工图设计。试验桥梁示意图见图1，堆芯改造示意图见图2。

图1 试验桥梁示意图Fig.1 Schematic of the tested bridge

图2 堆芯改造示意图Fig.2 Schematic of core modification

1.3 安装、测量与调整

该梁为C3/C4装卸料机导向轨的安装基准，其刚度、平面度等对装卸料机各项精度试验有直接影响。因此，桥梁的安装、调整显得尤为重要，针对此情况，经多次讨论研究后提出各类详细方案，具体方案如下：

1.3.1 桥梁静载试验以及测量方案

装卸料机设备总重约22 t，桥梁承担一半重量，同时考虑门架部分等部件暂不安装，因此此次静载试验载荷重量为10 t。

桥梁架设于水池上，两侧安装面与基础接触面积足够，并在两端增加压紧配重，保证桥梁不因两端翘起引起挠度超差。主梁整体垫实，两端标高一致。

根据装卸料机运行承载情况，加载时将10 t载荷等分两份，分别置于梁长度方向中心两侧1500 mm位置处，且应位于轨道安装位置部分，确保载荷放置稳定。

测量采用莱卡光学准直仪进行测量。测量方案如下：

1)桥梁安装稳固后在桥梁中间位置标记测量点及加载位置(至少包括堆芯位置、梁中心位置、梁两端位置基准点等四点)，使用莱卡光学准直仪测量标记位置处标高，此时不应移动或撤去标尺及准直仪；

2)在标记位置处加载，确保载荷放置稳定，且应注意不得移动桥梁及标尺；

3)加载后再次读取标记位置处标高，比对两次测量数值，计算桥梁下挠值；

4)将载荷、标尺移动至堆芯位置，即图3中D点位置，重复上述各步，观察堆芯处下挠情况。

图3 静载试验示意图Fig.3 Schematic of static load test

1.3.2 静载试验数据及分析：

1)测量点位置说明：

A点、C点：水池北、南侧区域大梁上平面轨道中心点，作为测量基准点；

B点：大梁中部区域轨道安装位置点；

D点：大梁位于堆芯区处轨道安装位置点。

2)静载试验数据采用莱卡光学准直仪代替了原测量用经纬仪读数，精度高、操作简便，每千米误差小于0.02 mm。读数精确，无限位螺旋，采用粗、精调焦技术目标清晰准确。利用标尺定出基准，莱卡光学准直仪放置于水池一侧，旋转准直仪测量同一水平高度，两次静载测量数据见表1。

表1 静载试验数据表Table 1 Static load test data sheet

通过表1显示可知第一次静载试验时，中部上拱约6 mm，在B点加载后中部下挠约6～7 mm；第二次静载试验中在堆芯区D点加载约10 t铅锭后，堆芯区D点下挠2.5 mm，中心区B点下挠3 mm。根据装卸料机试验要求，主梁承载后挠度不大于1 mm。

综上所述，主梁承载后下挠量不能满足装卸料机试验要求。

1.3.3 水池桥梁调整方案

经研究发现，桥梁上盖板与水池预埋板间有较大缝隙，无法对主梁起到支撑作用，主梁受载下挠可能由此造成，故考虑对桥梁和水池预埋板之间进行板条加固，见图4，加固方案如下:

1)桥梁整体移出水池，将两端模拟水池安装方式进行支撑，中间悬空，调整主梁两端高度直至标高基本一致。

2)使用莱卡光学准直仪测量上盖板板面平面度，沿主梁长度方向上选择33处位置测量板面平面度(每个位置测量选取两点，即图5中的A/B点，其中B点为轨道安装位置点)。根据测量数值，采用火焰方法校正上盖板不平度较大处，保证垫板安装基准。

3)按图4中位置将填充用板点焊固定于主梁下盖板上，使用莱卡光学准直仪继续检测各填充板下表面标高，同样选取33处位置测量(参考主梁上测量时选点)。检测后根据标高数值差，增加相应板厚的小垫板，并按编号点焊在相应填充用板条下方相应位置。点位主梁两端安放于水池边界的安装面也需要增加垫板，较长一端需要四块，较短一端需要两块，板厚度按14 mm，长、宽度按150 mm。

图4 填充垫板示意图Fig.4 Schematic of filling plate

4)继续用1 mm、2 mm、5 mm、10 mm薄板点焊在标准垫块下或标准垫块与桥梁上盖板之间，并用准直仪测量33个点的标高，满足在0.5 mm范围内。

5)再次与水池进行试装，进行静载试验并测量各点位标高。若仍有个别关键点存在下挠和反弹现象(即加载后下挠，卸载后反弹)，则考虑进入桥梁与水池之间的夹缝进行操作，局部塞入垫片将微小缝隙填实，并重复静载试验，直至合格。

1.4 导向轨道铺设及调整方案

由于桥梁上安装的是装卸料机导向轨，其精度要求为堆芯区域直线度小于0.5 mm、全长直线度不大于1.5 mm，考虑该梁上盖板厚度较薄且板面不平度大，铺设、压紧、调整轨道十分困难，根据实际情况提出方案如下：

1)轨道两侧制作调整工装，并将其点焊于轨道两侧，详细结构如图5所示；

图5 调整工装Fig.5 Adjust tooling

2)铺设轨道，在轨道侧面及顶面各拉紧一根钢丝作为粗调参考基准，通过增加垫片、调节螺栓等方法将轨道粗调至直线度3 mm以内[1]；

3)在水池另一侧架设莱卡光学准直仪，将标尺置于轨道上踏面，观察轨道上踏面标高，依据标高初步在轨道下增加垫板，逐步压紧，并通过莱卡光学准直仪观察标高变化，若产生变化，则根据变化在变化点附近增加相应厚度的薄垫片，重复此调整方法，直至轨道全长上踏面标高基本一致；

4)使用10 m平尺贴紧轨道侧面，观察侧面直线度情况，并通过调整螺栓微调轨道侧面直线度。调整过程须注意，先将两端部位置调整完成，再以此调整中间位置，压板应逐个松掉；

5)以调整好的导向轨为基准，铺设、调整对侧轨道，通过莱卡光学准直仪控制两轨道标高差，不得大于0.5 mm，通过盘尺测量两轨道跨距，堆芯处轨道跨距误差不得大于1 mm，其余位置各点跨距差不得大于2 mm。

2 结论

1)设计采用了较简单、经济的结构，在最小范围改动现有试验台架的情况下满足了C3/C4装卸料机调试、试验需求；

2)使用科学的测量方法，解决大型结构件安装中的测量问题，并合理运用了现有测量工具，为后续类似测量提供了一套行之有效的实用方案;

3)提出各类详尽的安装、测量、调整方案，解决试验桥梁和轨道的安装、调整难题，并最终确保桥梁性能、轨道精度，完成了装卸料机的调试试验。同时积累了此类桥梁设计、安装、调整的经验，对后续不同堆形装卸料机试验台架的制造提供了宝贵的借鉴经验。