反应堆压力容器主螺栓组合式整体拉伸机及其使用方法

摘要

本发明公开了一种反应堆压力容器主螺栓组合式整体拉伸机及其使用方法，本拉伸机包括测量控制柜及液压站，还包括不止一个拉伸单元，所述拉伸单元均包括液压缸、主螺母旋转机构、拉伸螺母旋转机构及拉伸量测量装置，主螺母旋转机构、拉伸螺母旋转机构及拉伸量测量装置与测量控制柜通过电缆连接，液压站与液压缸通过软管连接，本发明提供的使用方法中对液压缸多级升压。本发明提供的拉伸机吊装、检修维护方便、运用范围广，本发明提供的使用方法可实现被拉伸的多个主螺栓拉伸量满足一致性与均匀性的要求。

说明书

技术领域

本发明涉及螺栓拉伸机设备领域，特别是涉及一种反应堆压力容器主螺栓组合式整体拉伸机及其使用方法。

背景技术

在核电技术领域中，反应堆压力容器为装载核燃料的容器，核燃料在高温、高压以及高辐射的状态下工作，任何细微的泄漏都会给周围环境及人员带来严重的损伤，同时压力容器上多个主螺栓的预紧力要求均匀一致，且控制在一定的范围内，而通过手工使用扳手来宁静主螺栓并不能达到预紧力一致的目的。这样，反应堆压力容器主螺栓拉伸机是各个核电站与反应堆必备的专用大型设备，用于反应堆压力容器主螺栓的快速准确拉伸，实现压力容器关盖时的可靠密封，开盖时的快速准确拆卸。国内外主螺栓拉伸机包括单体式拉伸机与整体式拉伸机两种类型。

现有技术中单体式拉伸机一次只能对两个主螺栓进行拉伸，需要分阶段多次对全部螺栓逐个拉伸，工作效率低，拉伸的准确性与均匀性等方面均不理想。整体式拉伸机能够将所有主螺栓同时、同质进行拉伸，具有高效、稳定的优点，同时拉伸的准确性与均匀性非常好，但整体结构庞大，且转运与安装只能整体进行，维护与使用专业化强；由于三代核电AP1000堆型采用一体化顶盖，整体拉伸机不能整体吊装到压力容器上，因此不能使用整体拉伸机。

发明内容

针对上述现有技术中针对如三代核电AP1000型压力容器采用的一体化顶盖，整体拉伸机不能整体吊装到压力容器上，因此不能使用整体拉伸机，不能对此型号或其他具有同等工艺要求主螺栓进行同时、同质拉伸的问题，本发明提供了一种反应堆压力容器主螺栓组合式整体拉伸机及其使用方法。

针对上述问题，本发明提供的反应堆压力容器主螺栓组合式整体拉伸机通过以下技术要点来达到目的：反应堆压力容器主螺栓组合式整体拉伸机，包括测量控制柜及与测量控制柜相连的液压站，还包括不止一个拉伸单元，所述拉伸单元均包括液压缸、主螺母旋转机构、拉伸螺母旋转机构及拉伸量测量装置，所述拉伸螺母旋转机构与液压缸固定连接，液压缸的压力介质输入端与液压站相连，主螺母旋转机构、拉伸螺母旋转机构及拉伸量测量装置均与测量控制柜电连接，且主螺母旋转机构、拉伸螺母旋转机构及拉伸量测量装置与测量控制柜通过电缆连接，液压站与液压缸通过软管连接。

具体的，本发明中，设置的测量控制柜完成主螺栓拉伸压力数据采集、液压站控制、拉伸量数据采集、拉伸螺母与主螺母的旋转控制、人机交互等功能，以上拉伸螺母为拉伸螺母旋转机构上与主螺栓的连接螺母，主螺母为主螺栓上的螺母；液压站为整个装置提供稳定的压力源；各个拉伸单元完成对对应主螺栓的拉伸与拉伸量测量，制动对应主螺母与拉伸螺母的旋转；各个拉伸单元共同作用完成反应堆压力容器主螺栓的整体拉伸。以上结构中，主螺母旋转机构、拉伸螺母旋转机构及拉伸量测量装置与测量控制柜通过电缆连接，液压站与液压缸通过软管连接的连接方式，各个拉伸单元之间没有压力介质管路与电气连接，相对独立，在安装和调试过程中，可根据压力容器的体积和主螺栓布置形式，单独对各个拉伸单元进行吊装、安装和使用，即本发明可根据具体运用场合方便的安装、调试及使用。本发明提供的拉伸机能适用于各种堆型（包括AP1000），满足二代与三代核电站以及工程项目要求，实现反应堆压力容器主螺栓整体拉伸。作为本领域技术人员，本发明也可用于其他领域或设备上的螺栓拉伸。

作为反应堆压力容器主螺栓组合式整体拉伸机的进一步技术方案：

为便于测量控制柜与拉伸单元之间可形成便于拆装的连接形式，所述电缆至少有一端上设置有航空插头，所述软管至少有一端上设置有快速接头。

作为一种拉伸螺母旋转机构结构形式和其上薄弱部件不受液压拉伸力的结构方式，所述拉伸螺母旋转机构包括拉伸螺母电机及拉伸螺母，所述液压缸与拉伸螺母旋转机构的连接点位于拉伸螺母上。以上结构中，采用缸体和活塞可相对转动的液压缸即可实现。

为便于本发明提供的拉伸机可形成模块化结构，还包括不止一个且数量少于拉伸单元数量的拉伸平台，所述拉伸平台均为刚性构件，每个拉伸平台上均设置至少一个拉伸单元。以上一个拉伸平台组合其上的拉伸单元形成一个拉伸组件，这样，一个拉伸组件完成一个或多个主螺栓拉伸，多个拉伸组件组合在一起完成整体拉伸，以上设置的拉伸平台可根据具体运用场合设置不同结构形式和拉伸单元布置方式，这样不仅可实现模块化均匀拉伸，同时有利于提高本发明于压力容器上的装卸效率。

为便于得到更高压力和压力更为稳定的高压介质以驱动液压缸，各个拉伸平台上均设置有一个增压缸，各拉伸平台上的拉伸单元的液压缸压力介质输入端均连接在增压缸的输出端上，增压缸的输入端与液压站相连。

为利于本发明运用高压介质作为液压缸驱动的安全性，还包括用于软管安全防护的安全防护装置，所述安全防护装置为安全罩、压力表、泄压阀、与液压站相连的压力传感器中的一种或几种。

同时，本发明还提供了一种拉伸机的使用方法，该拉伸机为上述任意一项所述的反应堆压力容器主螺栓组合式整体拉伸机，所述使用方法包括顺序进行的以下步骤：

1）、采用吊装设备将拉伸单元逐一吊运至压力容器顶部，完成主螺母旋转机构与主螺栓上螺帽的连接和拉伸螺母旋转机构与主螺栓上螺纹的连接；

2）、采用电缆完成各个拉伸单元与测量控制柜的电连接和采用软管完成液压站与各个拉伸单元的压力介质管道连接；

3）、在测量控制柜上设定拉伸量参数，拉伸螺母旋转机构根据拉伸量参数完成单次拉伸，且单次拉伸的拉伸量不大于要求的总拉伸量；

4）、重复步骤3），直至被拉伸主螺栓的伸长量达到总拉伸量。

以上步骤3）中，旨在公开一种逐级拉伸方式，采用逐级拉伸不仅可以保证单个主螺栓上的拉伸压力平缓稳定增大，同时可保证多个主螺栓满足拉伸量一致性与均匀性的要求，作为一种具体方案，可设定为分三个阶段进行，即分别为最终压力（总拉伸量对应的压力）的三分之一、三分之二、最终压力，也可以根据需要用户设定；每完成一个阶段压力保持时间为系统自动判定压力稳定后1分钟，也可以用户设定，保证拉伸压力稳定到达设定值。

作为拉伸机的使用方法的进一步技术方案：

为进一步均衡多个主螺栓同时拉伸过程中各个主螺栓伸长长度的一致性，利于主螺栓运用的螺栓连接面的密封效果和各个主螺栓受力的一致性，在步骤3）与步骤4）之间还包括调整步骤，所述调整步骤为：当拉伸单元执行完输入的拉伸量数值后，通过微调各个拉伸单元中液压缸的实际压力，对各个拉伸单元对应的主螺栓实际拉伸量进行微调。以上液压缸实际压力微调可采用对液压缸泄压的形式加以实现。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供了一种反应堆压力容器主螺栓组合式整体拉伸机，该拉伸机中，主螺母旋转机构、拉伸螺母旋转机构及拉伸量测量装置与测量控制柜通过电缆连接，液压站与液压缸通过软管连接的连接方式，各个拉伸单元之间没有压力介质管路与电气连接，相对独立，在安装和调试过程中，可根据压力容器的体积和主螺栓布置形式，单独对各个拉伸单元进行吊装、安装和使用，即本发明可根据具体运用场合方便的安装、调试及使用。本发明提供的拉伸机能适用于各种堆型（包括AP1000），满足二代与三代核电站以及工程项目要求，实现反应堆压力容器主螺栓整体拉伸。作为本领域技术人员，本发明也可用于其他领域或设备上的螺栓拉伸。

2、本发明提供的一种以上拉伸机的使用方法，在该方法的步骤3）中，公开一种逐级拉伸方式，采用逐级拉伸不仅可以保证单个主螺栓上的拉伸压力平缓稳定增大，同时可保证多个主螺栓满足拉伸量一致性与均匀性的要求。

附图说明

图1是本发明所述的反应堆压力容器主螺栓组合式整体拉伸机一个具体实施例的结构示意图；

图2是实施例2所述的反应堆压力容器主螺栓组合式整体拉伸机的系统组成图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例。

实施例1：

如图1所示，反应堆压力容器主螺栓组合式整体拉伸机，包括测量控制柜及与测量控制柜相连的液压站，还包括不止一个拉伸单元，所述拉伸单元均包括液压缸、主螺母旋转机构、拉伸螺母旋转机构及拉伸量测量装置，所述拉伸螺母旋转机构与液压缸固定连接，液压缸的压力介质输入端与液压站相连，主螺母旋转机构、拉伸螺母旋转机构及拉伸量测量装置均与测量控制柜电连接，且主螺母旋转机构、拉伸螺母旋转机构及拉伸量测量装置与测量控制柜通过电缆连接，液压站与液压缸通过软管连接。

本实施例中，设置的测量控制柜完成主螺栓拉伸压力数据采集、液压站控制、拉伸量数据采集、拉伸螺母与主螺母的旋转控制、人机交互等功能，以上拉伸螺母为拉伸螺母旋转机构上与主螺栓的连接螺母，主螺母为主螺栓上的螺母；液压站为整个装置提供稳定的压力源；各个拉伸单元完成对对应主螺栓的拉伸与拉伸量测量，制动对应主螺母与拉伸螺母的旋转；各个拉伸单元共同作用完成反应堆压力容器主螺栓的整体拉伸。以上结构中，主螺母旋转机构、拉伸螺母旋转机构及拉伸量测量装置与测量控制柜通过电缆连接，液压站与液压缸通过软管连接的连接方式，各个拉伸单元之间没有压力介质管路与电气连接，相对独立，在安装和调试过程中，可根据压力容器的体积和主螺栓布置形式，单独对各个拉伸单元进行吊装、安装和使用，即本发明可根据具体运用场合方便的安装、调试及使用。本发明提供的拉伸机能适用于各种堆型（包括AP1000），满足二代与三代核电站以及工程项目要求，实现反应堆压力容器主螺栓整体拉伸。作为本领域技术人员，本发明也可用于其他领域或设备上的螺栓拉伸。

本实施例中，主螺母旋转机构和拉伸螺母旋转机构的转矩均来自电机，作为一种便于控制对应螺母旋转圈数的结构形式，以上电机均为伺服电机。

实施例2：

如图1和图2所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：作为反应堆压力容器主螺栓组合式整体拉伸机的进一步技术方案：

为便于测量控制柜与拉伸单元之间可形成便于拆装的连接形式，所述电缆至少有一端上设置有航空插头，所述软管至少有一端上设置有快速接头。

作为一种拉伸螺母旋转机构结构形式和其上薄弱部件不受液压拉伸力的结构方式，所述拉伸螺母旋转机构包括拉伸螺母电机及拉伸螺母，所述液压缸与拉伸螺母旋转机构的连接点位于拉伸螺母上。以上结构中，采用缸体和活塞可相对转动的液压缸即可实现。

为便于本发明提供的拉伸机可形成模块化结构，还包括不止一个且数量少于拉伸单元数量的拉伸平台，所述拉伸平台均为刚性构件，每个拉伸平台上均设置至少一个拉伸单元。以上一个拉伸平台组合其上的拉伸单元形成一个拉伸组件，这样，一个拉伸组件完成一个或多个主螺栓拉伸，多个拉伸组件组合在一起完成整体拉伸，以上设置的拉伸平台可根据具体运用场合设置不同结构形式和拉伸单元布置方式，这样不仅可实现模块化均匀拉伸，同时有利于提高本发明于压力容器上的装卸效率。本实施例中，该技术方案用于堆型为AP1000的压力容器的主螺栓拉伸，设置的为拉伸组件的数量为5个，每个拉伸组件上又包括9个拉伸单元。

为便于得到更高压力和压力更为稳定的高压介质以驱动液压缸，各个拉伸平台上均设置有一个增压缸，各拉伸平台上的拉伸单元的液压缸压力介质输入端均连接在增压缸的输出端上，增压缸的输入端与液压站相连。

为利于本发明运用高压介质作为液压缸驱动的安全性，还包括用于软管安全防护的安全防护装置，所述安全防护装置为安全罩、压力表、泄压阀、与液压站相连的压力传感器中的一种或几种。

实施例3：

本发明还提供了一种拉伸机的使用方法，该拉伸机为上述任意一个实施例所提供的任意一项反应堆压力容器主螺栓组合式整体拉伸机，所述使用方法包括顺序进行的以下步骤：

1）、采用吊装设备将拉伸单元逐一吊运至压力容器顶部，完成主螺母旋转机构与主螺栓上螺帽的连接和拉伸螺母旋转机构与主螺栓上螺纹的连接；

2）、采用电缆完成各个拉伸单元与测量控制柜的电连接和采用软管完成液压站与各个拉伸单元的压力介质管道连接；

3）、在测量控制柜上设定拉伸量参数，拉伸螺母旋转机构根据拉伸量参数完成单次拉伸，且单次拉伸的拉伸量不大于要求的总拉伸量；

4）、重复步骤3），直至被拉伸主螺栓的伸长量达到总拉伸量。

以上步骤3）中，旨在公开一种逐级拉伸方式，采用逐级拉伸不仅可以保证单个主螺栓上的拉伸压力平缓稳定增大，同时可保证多个主螺栓满足拉伸量一致性与均匀性的要求，作为一种具体方案，可设定为分三个阶段进行，即分别为最终压力（总拉伸量对应的压力）的三分之一、三分之二、最终压力，也可以根据需要用户设定；每完成一个阶段压力保持时间为系统自动判定压力稳定后1分钟，也可以用户设定，保证拉伸压力稳定到达设定值。

实施例4：

本实施例对实施例3所示的一种拉伸机的使用方法作进一步限定，为进一步均衡多个主螺栓同时拉伸过程中各个主螺栓伸长长度的一致性，利于主螺栓运用的螺栓连接面的密封效果和各个主螺栓受力的一致性，在步骤3）与步骤4）之间还包括调整步骤，所述调整步骤为：当拉伸单元执行完输入的拉伸量数值后，通过微调各个拉伸单元中液压缸的实际压力，对各个拉伸单元对应的主螺栓实际拉伸量进行微调。本实施例中，以上液压缸实际压力微调可采用对液压缸泄压的形式加以实现。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。