【摘?要】論文對指套管自動(dòng)推拔技術(shù)的可行性進(jìn)行了研究，從夾緊力、推拔力及推拔效率等方面分析論證，并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。最終試驗(yàn)結(jié)果表明指套管自動(dòng)推拔技術(shù)具備可行性，可替代人工進(jìn)行指套管的推拔操作。

【Abstract】The?paper?studies?the?feasibility?of?the?automatic?push?and?pull?technology?of??thimble?tube，?analyzes?and?demonstrates?from?the?aspects?of?clamping?force，?push?and?pull?force?and?push?and?pull?efficiency，?and?tested，?and?carries?out?the?test?verification.?The?final?test?results?show?that?the?automatic?push?and?pull?technology?of?thimble?tube?is?feasible，?and?can?replace?the?manual?pushing?and?pushing?of?the?thimble?tube.

【關(guān)鍵詞】指套管;推拔;自動(dòng)

【Keywords】thimble?tube;?push?and?pull;?automatic

【中圖分類號】TL364???????????????????????????????????????????【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A????????????????????????????????【文章編號】1673-1069（2019）11-0158-02

【作者簡介】王東利（1982-），男，廣東深圳人，工程師，從事核電廠維修技術(shù)管理研究。

1?引言

堆芯中子注量率測量系統(tǒng)是核電廠重要的檢測設(shè)備，主要用于測量反應(yīng)堆堆芯的中子注量率分布，檢測堆芯功率是否畸變，并積累燃耗數(shù)據(jù)，對核電廠的安全運(yùn)行起重要作用（直接影響核電廠安全運(yùn)行）[1]。此測量系統(tǒng)采用移動(dòng)式微型裂變室為探測器，指套管（固定于導(dǎo)向管內(nèi)）為探測器提供了進(jìn)出反應(yīng)堆燃料組件的通道。核電廠正常運(yùn)行時(shí)指套管位于燃料組件內(nèi)，卸料前，需從燃料組件內(nèi)將指套管拔出到堆芯底部，以避免干擾卸料;裝料后，指套管被重新推入燃料組件，此過程為指套管推拔操作[2]。

通常指套管推拔工作由人工完成，當(dāng)指套管長度為4.5m時(shí)，推拔需要6～8人，耗時(shí)超過3h，人員勞動(dòng)強(qiáng)度大。如采用自動(dòng)推拔指套管技術(shù)替代人工操作，可降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，減少人員輻照劑量。本文通過對手動(dòng)推拔操作進(jìn)行分析，研究自動(dòng)推拔技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，論證指套管自動(dòng)推拔技術(shù)的可行性。

2?技術(shù)分析

類比分析手動(dòng)推拔指套管動(dòng)作，將其分解為夾持動(dòng)作和推拔動(dòng)作。先通過氣爪結(jié)構(gòu)夾持指套管外徑，再利用動(dòng)力執(zhí)行元件對指套管進(jìn)行推拔操作，即可實(shí)現(xiàn)指套管的推拔[3]。

自動(dòng)推拔和人工手動(dòng)推拔區(qū)別在于手動(dòng)操作為柔性操作，推拔狀態(tài)可通過人工手動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，而自動(dòng)推拔中設(shè)備與指套管接觸為剛性接觸，因此，需合理控制指套管夾持力、推拔力。同時(shí)，還需控制推拔時(shí)間，以滿足自動(dòng)推拔的效率要求。

對指套管自動(dòng)推拔技術(shù)進(jìn)行研究，具體要求如下。

①夾持力不能損傷指套管，即夾持動(dòng)作產(chǎn)生的應(yīng)力不超過材料屈服極限，不能產(chǎn)生塑性變形。②對指套管的推拔力進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，保證其大于指套管所受最大摩擦力，以確保推拔動(dòng)作安全可靠。指套管的最大摩擦力組成如下：指套管與導(dǎo)管的摩擦力;與堆內(nèi)構(gòu)件（RVI）二次支撐件導(dǎo)向支撐柱、堆芯下板、燃料組件的摩擦力。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)Σ亮υ?00～150N。③自動(dòng)推拔時(shí)間不大于人工手動(dòng)推拔時(shí)間。

2.1?夾持力分析

手動(dòng)操作中需人手抓緊指套管，為此設(shè)計(jì)了一種夾持組件實(shí)現(xiàn)對指套管的夾持動(dòng)作，由手指墊片與指套管接觸表面的靜摩擦力提供指套管的推拔力。

夾持組件由氣爪及其上部的氣爪手指構(gòu)成。在指套管抽拔過程中，氣爪手指將夾持指套管的終端，其內(nèi)側(cè)覆有尼龍加工的手指墊片，起到緩沖及保護(hù)指套管外表面的作用，可最大限度減小沖擊，避免損傷指套管。

為確保操作過程中不損傷指套管，對指套管夾持力進(jìn)行如下安全性校驗(yàn)：

按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T?20801.3—2006《壓力管道規(guī)范第3部分?設(shè)計(jì)和計(jì)算》，指套管（按外徑8.6mm，內(nèi)徑5.2mm，SUS316不銹鋼計(jì)算）屈服極限σs約為205MPa;電廠氣源按最大壓力0.6MPa（表壓）計(jì)算時(shí)，氣爪最大夾持力N為1124N，氣爪與指套管接觸面積S約為60mm2，此時(shí)因夾緊指套管產(chǎn)生的接觸面壓應(yīng)力σ為：

σ=N/S=18.7MPa<σs=205MPa

由計(jì)算結(jié)果可見，夾持力對指套管造成的擠壓應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的屈服極限，因此，夾持力設(shè)計(jì)參數(shù)不會對指套管造成損傷，夾持力滿足使用要求。

2.2?推拔力分析

為保證將指套管從燃料組件中順利抽出及回插，由氣爪手指夾緊產(chǎn)生的最大靜摩擦力應(yīng)大于指套管所受最大摩擦力，從而避免推拔過程打滑。根據(jù)現(xiàn)場工作經(jīng)驗(yàn)，指套管所受最大摩擦力為150N。

根據(jù)實(shí)際操作行程，選用氣缸作為動(dòng)力執(zhí)行元件，通過氣缸的往復(fù)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對長度為4.5m指套管的全部推拔。

2.2.1?氣爪同指套管之間靜摩擦力校驗(yàn)

指套管材質(zhì)為SUS316不銹鋼，氣爪手指使用的材料為尼龍66，查詢常用材料摩擦系數(shù)表，不銹鋼和尼龍66之間的靜摩擦系數(shù)μ為0.37。氣爪最大夾持力N為1124N，則夾持力產(chǎn)生的最大靜摩擦力F計(jì)算如下：

F=μN(yùn)=416N>150N

由計(jì)算結(jié)果可見，氣爪手指夾緊產(chǎn)生的最小靜摩擦力遠(yuǎn)大于指套管所受最大摩擦力，能避免推拔過程打滑。

2.2.2?氣缸推拔力校驗(yàn)

根據(jù)推拔動(dòng)作執(zhí)行氣缸的型號，查詢氣缸使用手冊，在0.6MPa（表壓）時(shí)理論推力為309N。

以氣爪為研究對象，其所受氣缸推力應(yīng)大于指套管對氣爪的反作用力，指套管對氣爪的反作用力等于指套管所受摩擦力，最大值為150N，小于氣缸推力（309N），表明推拔力設(shè)計(jì)參數(shù)滿足需求，現(xiàn)場使用時(shí)需根據(jù)實(shí)際摩擦力設(shè)置氣缸氣源壓力，以氣缸力等于或略大于150N為合適，保證安全。

2.3?自動(dòng)推拔效率分析

自動(dòng)推拔技術(shù)在節(jié)省人力的同時(shí)，應(yīng)盡量滿足較高的推拔效率要求。1次裝換料需完成推拔的指套管數(shù)量為50根，每根指套管的推拔均存在定位和安裝操作，即要求定位和安裝時(shí)間應(yīng)盡可能短。

為實(shí)現(xiàn)快速定位和安裝，指套管推拔工具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1???套管推拔工具結(jié)構(gòu)示意圖

2.3.1?快速定位技術(shù)

指套管外層螺紋段和指套管及指套管固定架的相對位置保持不變，將其作為定位基準(zhǔn)可實(shí)現(xiàn)快速定位。

定位塊套在現(xiàn)場指套管外層螺紋段外側(cè)，與外側(cè)螺紋段之間間隙很小，可保證定位精度和速度。為避免對現(xiàn)場設(shè)施造成損傷，定位塊選用尼龍材料。

定位塊解決了前端定位問題，后端定位由導(dǎo)向輪實(shí)現(xiàn)，指套管插入2個(gè)導(dǎo)向輪中間，通過前后端配合可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。

2.3.2?快速安裝技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)快速安裝，簡化安裝步驟，設(shè)計(jì)一種強(qiáng)力磁座作為固定裝置。定位完成后，打開強(qiáng)力磁座開關(guān)，強(qiáng)力磁座上平面和指套管固定架角鋼下平面吸合，可快速完成安裝。

3?試驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證上述技術(shù)的可行性，在指套管模擬體上進(jìn)行夾持力、推拔力及自動(dòng)推拔效率的試驗(yàn)驗(yàn)證，模擬試驗(yàn)中使用的指套管的材質(zhì)與現(xiàn)場實(shí)際使用的指套管材質(zhì)相同。模擬試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1???模擬試驗(yàn)結(jié)果

4?結(jié)論

從夾持力、推拔力及推拔效率三個(gè)方面對指套管自動(dòng)推拔技術(shù)的可行性展開研究和論證，通過理論計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證，證明指套管夾持力不會損傷指套管，夾持力及推拔力滿足安全和功能需求，自動(dòng)推拔效率滿足實(shí)際操作要求。因此，指套管自動(dòng)推拔技術(shù)具備可行性，可替代人工進(jìn)行指套管推拔操作。

【參考文獻(xiàn)】

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【3】曾玉.RIC指套管抽拔作業(yè)期間的輻射防護(hù)分析[J].商品與質(zhì)量，2016（18）：129-130.