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AP1000装卸料样机提升机构的国产化设计
张卫东张毅马肇仁
上海起重运输机械厂有限公司技术中心上海201805
摘要:对比了AP1000装卸料机主提升机构与秦山二扩装卸料机及宁德装御料机主提升机构的布置形式和
机构特点。对样机的主提升机构重新进行优化设计,使其具有维护便利、经济性好的特点。
关键词:AP1000装卸料机;提升机构;国产化设计
中图分类号:TH24文献标识码
文章编号:1001-0785(2014)12-0032-03
Abstract: Comparison of the layout form and mechanism characteristies is made between main lifting mechanism of
AP1000, Qin Mountain 2"handling machine, and Ningde handling machine. Optimal design is remade to the main lifting
mechanism of the prototype to provide the effeet of easy maintenance and good economy
Keywords: AP1000 handling machine; lifting mechanism; localization design
为了使我国的核电站装换料设备早日实现国
美国西屋AP1000装卸料机的主提升机构采用
产化,取代进口,达到国际先进水平,有必要对定制的电动葫芦结构形式(见图1)。它的特点是
通过技术转让引进的美国西屋公司AP1000核电站结构轻巧、紧凑。从葫芦的布置结构看,制动器
装卸料机进行国产化技术研究。
与电动机分别位于卷筒的左、右两侧,且均为法
在核电站的运行过程中,更换核燃料是一个兰式安装。左侧为电磁式制动器。该制动器通电
必须的过程,然而更换燃料需要核电站停堆,更时利用电磁力松闸,断电时依靠弹簧力上闻。且
换核燃料的工作效率对停堆时间的长短有着较大制动器带有手动释放手柄,在断电的情况下,可
的影响,因此,核电装卸料机是核电站燃料操作以手动打开制动器。右側的电动机为伺服电动机,
与贮存系统的关键设备之一。它位于反应堆厂房在电机的尾部设有出轴,在断电情况下,可以利
内部,在厂房大厅操作层面标高位置,横跨反应堆用手轮对提升机构进行手动升降操作。根据该葫
厂房换料水池的上方。它的基本任务是将新燃料组芦的结构判断,其减速器内置在卷筒的筒体内部
件装入堆芯的指定位置,将乏燃料组件卸出堆芯并采用这种结构的葫芦维护保养比较困难,而且其
运送到转运系统的预定位置。它由提升、抓取、旋作为一个外购件产品,没有技转资料,在国产化
转、运行及定位系统等部分组成,能作X、Y、Z设计中也不可能到美国采购该部件。虽然国内也
3个方向的运动,以及使燃料组件作0°~180°旋转可以采购到类似布置形式的电动葫芦,但是价格
运动,以完成装卸、倒换或转运燃料组件的任务。
昂贵。因此在国产化设计时,有必要在满足设计
要求的前提下,重新对其进行优化设计,使提升
设计思路
机构满足国内采购的要求,并且布置合理,便于
装卸料机的提升机构担负着提升和下放燃料组维修,经济性好。
件的任务,是装卸料机上主要的执行机构。提升机
构具有多重安全功能,例如双制动器、制动器手动
释放、手动操作、超载和欠载保护、上下运行限位
保护等。在提升机构设计中,最关键的是在有限的
空间内,合理布置电动机、减速器、制动器、卷筒
=ーー
并满足原设计的所有功能。同时,除了机构设计要
安全、可靠外,也要便于维护保养。
1AP1000装卸料机主提升机构
《起重运输机械》2014(12
已经投人运行的秦山核电二期扩建项目(以
综上所述,在 APIOX0装卸料国产化样机的提升
下简称秦山二扩)的装卸料机及宁德核电项目的机构布置中采用与秦山二扩项目装卸料机相似的设
裝卸料机与AP1000装卸料机的设计为同一个公计,即立式减速器的布置形式。电动机与减速器采用
司。而秦山二扩的装卸料机的主提升机构并没有法兰连接,卷筒出轴和减速器空心轴为套装式连接,
采用AP1000的葫芦结构,而是采用电动机、减速减速器第三支点固定在提升机构底座上(见图3)。
器、制动器组成的传统的提升机构的布置形式
(见图2)。和一般起重机的提升机构采用臣式减速
器不同的是,由于装卸料机提升机构水平方向的
布置空间有限,而垂直方向有相对充裕的空间可
以利用,因此采用了立式减速器的布置。宁德装
卸料机的起升机构布置虽然与秦山二扩的略有差
异,但是3台裝卸料机起升机构的工作级别、起
重量、起升速度等性能指标基本一致。以宁德装
卸料机起升机构为例,其起升机构主要参数为
机构工作级别中级MS,额定起重量Q=2t,主起
升速度=12m/min,钢丝绳倍率m=2,卷筒直
图3样机主提升机构
径D=603.25mm,减速器速比=142.08。
提升机构设置2个制动器,一个位于电动机尾
部,作为工作制动器;另一个位于卷筒尾部,作为
ね?E
安全制动器,在断电、超速、传动链破坏等紧急情
况下直接刹住卷筒,确保燃料组件的安全。两个制
动器均具有手动释放功能,满足规格书的设计要求。
在配套件的选型上,选择国内能釆购到的知
名品牌。电动机采用SEW公司的何服电动机,带
制动器,且制动器可以手动释放;减速器采用
SEW公司的立式减速器:;高速轴采用双输人轴
图2秦山二扩装卸料机主提升机构
一端连接电动机,另一端用于连接手摇机构;低
速轴采用空心轴,与卷筒轴采用套装式连接。
宁德装卸料机的图纸未给出电动机的型号
参数等信息,减速器只给出了速比。但可以进行2选型计算
反推计算。
2.1主要计算参数
电机净功率
额定起重量Q=2t,起升高度H=9.0m,主
000の-4.7kW
起升速度想=12m/min,钢丝绳倍率m=1,机构
工作级别中级M5。
式中:m为机构总效率,取0.85。
2.2设计计算
电机静扭矩
め=ル
2.2.1电机
21.2N?m
静功率
电机工作转速
4.7kW
000
mt
πD=1799.3r/min
式中:总为机构总效率,取0.85。
虽然没有秦山二扩装卸机起升机构的电机、2.2.2钢丝绳直径d
减速器等关键部件的参数,但从用户反馈来看,
该装卸料机的设计性能完全满足使用要求。
=10kN
《起重运输机械》2014(12)