载荷自平衡式核岛安全壳吊具制造与试验研究

摘要

载荷自平衡式钢安全壳（简称“CV”）吊具样机研制项目是重大专项—钢安全壳设计技术研究课题中的研发任务之一。
　　目前在建的AP1000核电项目的设计，分为4段钢安全壳筒体及钢安全壳顶封头和底封头，共计6段。使用的钢安全壳吊具采用吊梁式结构，由分配器、钢丝绳、八角形吊梁以及可调拉杆等组成，主要存在不足有：一是每根钢丝绳不能自平衡，须在每根钢丝绳上设置测量装置，吊装过程中须通过可调拉杆使各钢丝绳拉力基本相等。二是八角形吊梁自重大，外形尺寸接近 CV直径，因此吊具的运输和安装都不方便。载荷自平衡式CV吊具的设计即解决了上述不足。
　　为验证CV吊具的创新设计，进行载荷自平衡式CV吊具样机研制，采用1:1样机制造，通过设计计算验证了 CV吊具设计的正确性。根据吊具的设计规格书要求及实现的功能进行了吊具性能试验及载荷试验方案设计，根据试验方案进行试验用装置的设计与制造，使得试验能够满足设计需求。性能试验采用100吨的吊装，载荷试验采用1.25倍额定载荷进行试验。
　　CV吊具样机的制造技术主要包括材料的质量控制、样机制造的焊接控制、筒体制造技术、分支梁制造技术、筒体和滑轮架的冲击韧性检验等，通过样机制造，验证整个制造工艺的可行性和正确性，制造的样机的性能、尺寸等参数均满足设计图纸要求。
　　完成CV吊具样机制造后，根据试验要求及方案进行了吊具的性能试验和载荷试验。性能试验包括平衡试验、模拟重心偏移试验、钢丝绳长度偏差试验。同时测量在各种试验工况下的被吊载荷的水平度、钢丝绳的拉力、分配器的主要承载部位的应力。载荷试验额定载荷为830t，试验载荷设定为1100t。试验时分别按1100t的20％、40%、81％、100%加载，分别为220t、440t、891t、1100t。
　　通过样机制造和试验过程及结果，通过对 CV吊具进行性能试验及载荷试验，成功验证了载荷自平衡式 CV吊具性能及载荷试验方案设计的合理性和有效性。载荷自平衡式CV吊具的样机的制造及试验验收，各项参数性能及功能满足设计规格书及图纸要求。性能试验验证吊具样机实现载荷自平衡功能，载荷试验验证样机具备1.25倍载荷1100t的承载能力，满足设计要求。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 AP1000核电工程的模块化建造

1.1.2 模块结构吊具研究现状

1.1.3 载荷自平衡式CV吊具的创新意义

1.1.4 载荷自平衡式CV吊具介绍

1.1.5 载荷自平衡式CV吊具样机制造及试验研究目的

1.2 主要研究内容

1.2.1 载荷自平衡式CV吊具试验

1.2.2 载荷自平衡式CV吊具制造流程

2 载荷自平衡CV吊具性能及载荷试验的设计

2.1 试验要求

2.2 试验方案设计

2.2.1 性能试验

2.2.2 静载试验

2.3 载荷自平衡CV吊具主要部件及试验装置的受力分析

2.3.1 设计参数

2.3.2 主吊耳受力分析

2.3.3 分支梁受力分析

2.3.4 滑轮部件受力分析

2.3.5 载荷试验装置的有限元分析

2.4 试验大纲

2.4.1 性能试验

2.4.2 载荷试验

3 吊具样机的制造技术

3.1 载荷自平衡式CV吊具的制造技术

3.1.1 材料的质量控制

3.1.2样机制造的焊接控制

3.1.3 筒体制造技术

3.1.4 分支梁制造技术

3.1.5 无损检验

3.1.6 筒体和滑轮架的冲击韧性检验

3.1.7 主要配套件

3.1.8 计量与测量要求

3.1.9 载荷自平衡式CV吊具样机的装配

3.2 试验装置的准备

3.2.1 性能试验用装置

3.2.2 载荷试验装置

4吊具样机的试验过程与数据采集分析

4.1 试验准备

4.1.1 吊点及钢丝绳的编号和标记

4.1.2 应变片的粘贴

4.1.3 拉力计的串联

4.1.4 载荷试验其他辅助用品的准备及装置检查

4.1.5 测量环梁吊点的分布圆圆度偏差

4.2 性能试验

4.2.1 平衡试验

4.2.2 模拟载荷重心偏心试验

4.2.3模拟钢丝绳长度偏差试验

4.2.4性能试验结果分析

4.3 载荷试验

4.4 试验结果分析

4.4.1 性能试验

4.4.2 载荷试验

5 结论

5.1 科研课题结论

参考文献

致谢