AP1000蒸汽发生器墙体托架安装装置及方法

摘要

本发明属于核电设备安装领域，具体涉及一种AP1000蒸汽发生器墙体托架安装装置及方法。为了解决将AP1000蒸汽发生器的墙体托架与设备隔间墙体进行焊接固定时，存在两个托架板之间位置关系的不可控以及安装精度不高的问题，本发明公开了一种全新的AP1000蒸汽发生器墙体托架安装装置。该装置包括定位件、连接组件、支撑组件以及限位卡，通过定位件将两个托架板固定为一体，通过支撑组件对墙体托架进行安装位置的调整和固定。这样在焊接过程中不仅可以随时对墙体托架进行高度和角度的精准调整，保证墙体托架固定位置的精度，而且通过将两个托架板预先进行位置固定，从而减少焊接过程的变化量，提高焊接效率和安装位置的精度。

说明书

技术领域

本发明属于核电设备安装领域，具体涉及一种AP1000蒸汽发生器墙体托架安装装置及方法。

背景技术

AP1000蒸汽发生器的支撑由1个垂直支撑和5个横向支撑组成，横向支撑包括下部横向支撑组件、中部横向支撑组件和上部横向支撑组件3层，并且这些横向支撑组件都是通过墙体托架固定在蒸汽发生器设备隔间的内墙体上的。

结合图1所示，AP1000蒸汽发生器中下部横向支撑组件和中部横向支撑组件的墙体托架1包括两个独立且结构相同的托架板11以及销轴孔12。其中，两个托架板11之间的平行间距公差要求为±1.6mm，并且托架板11的连接端与设备隔间墙体2之间成74.6°夹角固定连接。两个销轴孔12的轴线要求保持对齐，以便于穿设销轴，实现墙体托架1与下部横向支撑组件和中部横向支撑组件中的其他结构的连接。

在常规核电站M310堆型中，设备隔间墙体是采用混凝土直接浇筑而成的，并通过预埋螺栓柱脚的方式将横向支撑组件与设备隔间墙体进行精准固定连接。但是，在AP1000核电站中，蒸汽发生器的设备隔间墙体2采用了表面为金属板的模块化结构，这样托架板11需要通过焊接的方式与设备隔间墙体2进行固定连接。

然而在完成设备隔间墙体2的安装，对托架板11进行焊接固定时发现存在以下问题：1、由于设备隔间墙体2采用表面为金属板的模块化结构，通过焊接组装后其表面存在不同程度的扭曲和凹凸变形。此时，托架板11与设备间隔墙体2之间的焊接面不平整，焊接缝隙不规则，在焊接过程中对托架板11产生的焊接力不均，使两个托架板11与设备隔间墙体2之间的固定位置和角度发生不规则的随机变化，导致两个托架板11之间的位置关系不可控，无法满足设计要求。2、在焊接过程中，借助吊装设备对托架板11进行焊接位置的固定，这样在吊装过程以及焊接过程中都无法对托架板11的位置和角度进行精准调整，影响墙体托架1的安装精度。

发明内容

为了解决将AP1000蒸汽发生器的墙体托架与设备隔间墙体进行焊接固定时，由于墙体托架与设备间隔墙体之间焊接面的不规则而导致两个托架板之间位置关系的不可控，以及无法对墙体托架进行精准调整而影响墙体托架安装精度的问题，本发明提出了一种全新的AP1000蒸汽发生器墙体托架安装装置，并且在该装置所在空间位置建立三维坐标系，其中沿墙体托架中两个销轴孔的轴线方向为x轴，沿墙体托架中托架板伸向设备隔间墙体的方向为y轴，垂直于x轴和y轴所在平面的方向为z轴。该装置包括：定位件、连接组件、支撑组件以及限位卡；其中，

所述定位件为三段结构，包括位于中间位置的定位块以及位于两端位置的连接块，并且沿所述定位件的x轴方向设有贯穿所述定位块和所述连接块的第一通孔；所示墙体托架中的销轴孔套设在所述连接块上，所述墙体托架中的托架板贴靠在所述定位件的端面上；所述定位块沿x轴方向的长度尺寸等于两个所述托架板相对面之间的间距尺寸，垂直于x轴的截面尺寸大于所述销轴孔垂直于x轴的截面尺寸；所述连接块沿x轴方向的长度尺寸小于所述销轴孔沿x轴方向的长度尺寸，垂直于x轴的截面尺寸等于所述销轴孔垂直于x轴的截面尺寸；

所述连接组件，包括两个连接板和一个连接杆；所述连接板的x轴方向上设有第二通孔，用于穿设所述连接杆；所述连接板垂直于x轴的截面尺寸大于所述销轴孔垂直于x轴的截面尺寸；所述连接杆的端部设有外螺纹结构；两个连接板分别位于两个所述托架板的背对面，并通过所述连接杆穿过所述第一通孔、所述第二通孔以及所述销轴孔，将所述墙体托架、所述定位件以及所述连接板连为一体；

所述支撑组件，包括调整框和支撑架；所述调整框设有四个平面，且每个平面上设有调节螺钉；所述支撑架的一端与所述调整框连接，另一端与设备隔间墙体连接；所述墙体托架位于所述调整框内，并通过所述调节螺钉对所述墙体托架和所述调整框之间的相对位置关系进行调整和固定；

所述限位卡为山字形结构，与所述墙体托架插装连接；所述限位卡中相邻两个凸起之间相对面的距离等于所述托架板沿x轴方向的长度尺寸，所述限位卡中中间凸起的宽度尺寸等于两件所述托架板相对面之间的间距尺寸。

优选的，所述调整框的四个平面分别为：两个相互平行的水平端面和两个相互平行的竖直端面；所述水平端面上设有五个调节螺钉，其中一个所述调节螺钉位于所述水平端面的中心位置，其余四个所述调节螺钉分别位于所述水平端面的四个边角位置；所述竖直端面上设有四个调节螺钉，并分别位于所述竖直平面的四个边角位置。

进一步优选的，所述调整框的下方设有支撑架，用于支撑所述调整框的水平端面；该支撑架包括支撑平台和支撑腿，所述支撑平台为镂空结构，并与所述设备隔间墙体垂直固定连接；所述支撑腿一端与所述支撑平台固定连接，另一端与所述设备隔间墙体固定连接。

优选的，所述定位件为分体式结构，所述连接块与所述定位块通过插件可拆卸连接；其中，所述定位块沿x轴方向设有第三通孔用于穿设所述连接块，沿z轴方向设有第四通孔用于插装所述插件，所述第三通孔与所述第四通孔交叉相通；所述连接块沿x轴方向设有所述第一通孔，沿z轴方向设有第五通孔用于插装所述插件。

进一步优选的，该装置包括两件限位卡，分别位于所述墙体托架的连接端和自由端。

一种采用上述任意一项所述的AP1000蒸汽发生器墙体托架安装装置对AP1000蒸汽发生器墙体托架进行安装的方法，包括以下步骤:

第一步，组装墙体托架组件；首先，通过所述销轴孔将所述托架板分别穿设在所述定位件的连接块上，并且贴靠在所述定位块的端面上；然后，将所述连接板置于两件所述托架板的背对面上，并将所述第一通孔与所述第二通孔对齐；最后，通过所述连接杆穿过所述第一通孔、所述第二通孔以及所述销轴孔，将所述连接板、所述托架板以及所述定位件连接为一体，并通过锁紧螺母进行锁紧固定；

第二步，固定支撑组件；首先，将所述墙体托架的设计固定位置投射在所述设备隔间墙体上并进行画线；接着，将位于所述调整框下方的支撑架与所述设备隔间墙体进行固定连接；然后，将所述调整框置于所述支撑架上并与所述设备隔间墙体之间成74.6°夹角，调整所述调整框与所述设备隔间墙体之间的距离，预留间隙用于后续的焊接操作；

第三步，吊装和调整墙体托架组件；首先，沿y轴方向将所述墙体托架组件水平放入所述调整框内，并将所述定位块与所述调整框中位于水平端面中心位置的调节螺钉沿z轴方向对齐设置；接着，沿y轴方向，同时移动所述调节框和所述墙体托架组件的位置，调整所述墙体托架的连接端与所述设备隔间墙体之间的焊接间隙；然后，通过所示支撑架将所述调整框的两个竖直端面与所述设备隔间墙体进行固定连接，对所述调整框的空间位置进行固定；最后，通过位于所述调整框上的调整件对所述墙体托架的高度位置和角度进行微调和固定，使所述墙体托架与所述设备隔间墙体之间保持稳定的相对位置关系；

第四步，焊接墙体托架；首先，将所述限位卡分别插装在所述墙体托架的连接端和自由端；然后，通过所述调整框与所述设备隔间墙体之间的预留间隙，对所述墙体托架和所述设备隔间墙体进行焊接；

第五步，拆除安装装置；完成焊接以及检测后，依次对所述限位卡、所述支撑组件以及所述定位件进行拆除。

优选的，在第三步对墙体托架组件进行水平方向的角度调整时，首先，将位于所述调整框两个水平端面中心位置的调节螺钉旋入所述调整框的内部，并与所述定位块接触锁紧；然后，沿对角线方向同时调整位于两个所述竖直端面上的调节螺钉，对所述墙体托架进行水平方向的角度调整。

采用本发明AP1000蒸汽发生器墙体托架安装装置，对AP1000蒸汽发生器墙体托架进行安装固定，具有以下有益效果：

1、本发明通过设置一个与设备隔间墙体相对位置固定的支撑组件，对墙体托架进行位置支撑和固定，从而提高焊接过程中墙体托架位置的稳定性，提高承受焊接变形的能力。此外，通过位于支撑组件中的调节螺钉在调整框内对墙体托架建立一个临时转轴，并通过操作其他位置的调节螺钉使墙体托架绕该转轴进行相对设备隔间墙体水平方向的角度转动，保证墙体托架与设备隔间墙体之间的角度关系，从而满足墙体托架安装位置的设计要求。

2、本发明通过设置与两个托架板之间间距尺寸以及与销轴孔尺寸相对应的定位件，并通过该定位件将两个托架板之间的位置关系进行预先固定。这样在进行后续的调整和焊接操作过程中，只需要控制两个托架板的整体固定位置即可，省去了在调整和焊接操作中对两个托架板之间相对位置关系的控制和调整，从而减少焊接过程的变化量，提高焊接效率和安装位置的精度。

附图说明

图1为AP1000蒸汽发生器墙体托架与设备隔间墙体固定连接后的结构示意图；

图2为采用本发明AP1000蒸汽发生器墙体托架安装装置将墙体托架安装在设备隔间墙体上时的示意图；

图3是图2中托架板、定位件以及连接组件三者连接时的结构示意图；

图4为图2中支撑组件的结构示意图；

图5为本发明中定位件采用分体式结构的示意图；

图6为采用本发明AP1000蒸汽发生器墙体托架安装装置对AP1000蒸汽发生器墙体托架进行安装的流程图；

图7为采用本发明AP1000蒸汽发生器墙体托架安装装置对墙体托架进行水平方向角度调整的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明中的技术方案进行详细介绍。结合图1所示，在本发明中建立一个三维坐标系以便于对本发案进行介绍，其中沿两个销轴孔12的轴线方向为x轴，沿两个托架板11伸向设备隔间墙体2的方向为y轴，垂直于x轴和y轴所在平面的方向为z轴。

结合图1和图2所示，AP1000蒸汽发生器墙体托架安装装置包括定位件3、连接组件4、支撑组件5以及限位卡6。其中，定位件3位于墙体托架1的两个托架板11之间，并通过连接组件4将墙体托架1与定位件3固定连接组成墙体托架组件。

结合图3所示，定位件3为三段结构，包括位于中间位置的定位块31以及位于两端位置的连接块32，并且沿定位块3的x轴方向设有贯穿定位块31和连接块32的第一通孔33。其中，定位块31沿x轴的长度尺寸等于两个托架板11之间的设计间距，并且定位块31中垂直于x轴的截面尺寸大于销轴孔12垂直于x轴的截面尺寸。连接块32沿x轴的长度尺寸小于销轴孔12沿x轴的长度尺寸，并且连接块32中垂直于x轴的截面尺寸等于销轴孔12沿x轴的截面尺寸。这样，通过销轴孔12将托架板11分别套设在连接块32上，并且沿x轴方向贴靠在定位块31的端面上时，即可以固定两个托架板11之间的间距尺寸，也可以保证两个销轴孔12位于同一直线上。

连接组件4包括两个连接板41和一个连接杆42，其中，连接板41中垂直于x轴的截面尺寸大于销轴孔12沿x轴的截面尺寸，并且连接板41沿x轴方向设有第二通孔411，用于穿设连接杆42。连接杆42的两个端部设有外螺纹结构，用于连接锁紧螺栓43。当定位件3与托架板11连接后，将两个连接板41分别置于两个托架板11的背对面上，并通过连接杆42和锁紧螺钉43将两个连接板41、两个托架板11以及定位件3进行连接和固定形成墙体托架组件。

结合图2和图4所示，支撑组件5包括调整框51和支撑架52。调整框51由四个平面组成，分为两个相互平行的水平端面511和两个相互平行的竖直端面512，其中水平端面511与xy平面相互平行，竖直端面512与yz平面相互平行。支撑架52的一端与调整框51连接，另一端与设备隔间墙体2连接，用于支撑和固定调整框51的空间位置。在本发明中，支撑组件5设有三个支撑架52，其中两个支撑架52为杆状结构，并与调整框51的两个竖直端面512固定连接；第三个支撑架52包括一个支撑平台521和两个支撑腿522，并位于调整框51的下方，用于支撑调整框51。其中支撑平台521是由金属杆件组成的镂空结构。

此外，在调整框51的每个平面上分别设有多个调节螺钉53，用于调整和固定墙体托架1的位置。在水平端面511上，设有五个调节螺钉53，其中一个调节螺钉53位于水平端面511的中心位置，其余四个调节螺钉53分别位于水平端面511的四个边角位置。在竖直端面512上，设有四个调节螺钉53，并分别位于竖直端面512的四个边角位置。

限位卡6为山字形结构，与墙体托架1中的两个托架板11通过插装连接。其中，限位卡6中相邻两个凸起之间相对面的距离尺寸等于托架板11沿x轴方向的长度尺寸，限位卡6中中间凸起的宽度尺寸等于两件托架板11之间的间距尺寸。

优选的，结合图5所示，定位件3采用分体式结构，以便于实现与墙体托架1之间的快速拆装。此时，位于定位件3两端的连接块32连接为一个整体，并通过插件34与定位块31进行拆装。定位块31的x轴方向设有第三通孔311用于穿设连接块33，z轴方向设有第四通孔312用于插装插件34，其中第四通孔312与第三通孔311相互接通。连接块32的x轴方向设有第一通孔33用于穿设连接杆42，z轴方向设有第五通孔331用于插装插件34。插件34的x轴方向设有第六通孔341，当插件34将定位块31和连接块32完成连接后，第六通孔341与第一通孔33沿x轴方向对齐。

结合图6所示，采用本发明AP1000蒸汽发生器墙体托架安装装置，对AP1000蒸汽发生器墙体托架进行安装时的具体步骤为：

第一步，组装墙体托架组件。结合图3所示，首先，通过销轴孔12将两个托架板11分别穿设在定位件3的连接块32上，并且沿x轴方向贴靠在中间块31的两个端面上。此时，由于连接块32沿x轴方向的长度尺寸小于销轴孔12沿x轴方向的长度尺寸，所以连接块32的端部位于销轴孔12的内部。然后，将连接组件4中的两个连接板41分别贴靠在两个托架板11的背对面上，并将第二通孔411与第一通孔33对齐。最后，通过连接杆42穿过第二通孔411、销轴孔12以及第一通孔33，将连接板41、托架板11以及定位件3连接为一体，并通过锁紧螺母43进行锁紧固定，形成墙体托架组件。

第二步，固定支撑组件。结合图4所示，首先，将墙体托架1在设备隔间墙体2上的设计位置投射到设备隔间墙体2的表面上并画线确定位置。接着，将位于调整框51下方的支撑架52与设备隔间墙体2垂直固定连接，其中支撑平台521位于画线位置的下方，并通过支撑腿522对支撑平台521进行支撑固定。然后，借助吊装设备将调整框51吊装至支撑平台521上并转动调整框51，使调整框51与设备隔间墙体2之间保持大约74.6°的夹角。其中，在吊装调整框51的过程中，将调整框51的水平端面511与支撑平台521接触，并将位于水平端面511中心位置的调整螺钉53置于支撑平台521的中间镂空部分，以便于对调整螺钉53进行操作。

第三步，吊装和调整墙体托架组件。结合图2所示，首先，通过吊装设备将墙体托架组件沿y轴方向水平吊装至调整框51内，并将墙体托架1的连接端，即托架板11中设有坡口的一端，伸出至调整框51的外部。其中，墙体托架组件中的定位块31与调整框51中位于水平端面511中心位置的调节螺钉53沿z轴方向对齐。接着，沿y轴方向，同时调整调节框51和墙体托架组件的位置，使墙体托架1的连接端与设备隔间墙体2之间的距离等于焊接间隙。然后，通过两个杆状结构的支撑架52将调整框51的两个竖直端面512与设备隔间墙体2进行固定连接，对调整框51的空间位置进行固定。最后，通过位于调整框51四个平面上的调整件53对墙体托架1的空间位置和角度进行微调和固定，使墙体托架1与设备隔间墙体2之间保持稳定的相对位置关系。其中，在通过支撑架52对调整框51进行空间位置固定前，确保调整框51与设备隔间墙体2之间具有一定的空间，用于后续的焊接操作。

第四步，焊接墙体托架。结合图2所示，由于在本发明中将两个托架板11预先组装为一个整体，只能对两个托架板11的背对面进行单边焊接操作，这样在焊接过程中存在托架板11偏向自身坡口方向的变形。因此在焊接前，首先将两个限位卡6分别插装在墙体托架1的连接端和自由端，并且在不影响后续焊接操作的前提下，将限位卡6尽可能安装在连接端和自由端的端部位置，以便最大限度的降低焊接过程中两个托架板11之间发生的相对形变量，即控制连接端的收缩变形和自由端的扩张变形，从而使两个托架板11之间的间距保持整体稳定。然后，通过调整框51与设备隔间墙体2之间的预留间隙，对墙体托架1和设备隔间墙体2进行焊接固定，并且在焊接过程中，对两个托架板11进行同步对称焊接，平衡整个墙体托架组件的受力情况。

第五步，拆除安装装置。在完成焊接和相关的检测后，依次对限位卡6、支撑组件5以及定位件3进行拆除。其中，结合图5所示，在本发明中，对采用分体式结构的定位件3进行拆除时，首先拆除连接组件4，接着将插件34取出，然后通过吊装设备对定位块31的位置进行临时支撑固定，最后将连接块32从第三通孔311中推出，从而完成定位件3的拆除。

结合图7所示，在第三步对墙体托架1进行水平方向的角度调整时，即沿F方向进行角度调整以满足墙体托架1与设备隔间墙体2之间74.6°夹角的设计要求。首先，将位于调整框51两个水平端面511中心位置的调节螺钉531旋入调整框51内，并与定位块31接触锁紧。此时，在水平端面511中心位置的两个调节螺钉531的作用下，沿定位块31的z轴方向形成一条转轴L。然后，沿对角方向同时调整位于两个竖直端面512上的调节螺钉53，即同时调整位于两个竖直端面512上的调节螺钉532或调节螺钉533，使墙体托架1绕转轴L沿F方向进行水平转动。完成角度的调整后，将其他调节螺钉53旋入调整框51内，对墙体托架组件进行锁紧固定。