中国核电工程有限公司郑州分公司 河南郑州 450000
摘要：本文对AP1000主泵安装测量工作进行研究，为解决AP1000主泵安装精度的要求，研究采用3D激光跟踪仪来进行安装时精度控制测量。
关键词：AP1000主泵;激光跟踪仪;建模;精度
引言
激光跟踪测量系统是工业测量系统中一种高精度的大尺寸测量仪器。本文通过激光跟踪仪的3D激光测量技术，提高了主泵安装的对接精度。
1、概述
AP1000反应堆冷却剂泵（以下简称主泵）为立式、倒装单级高惯性离心屏蔽泵。其主要功能是输送适当流量的反应堆冷却剂流经堆芯，从堆芯中抽取热量，完成在堆芯、冷却剂环路、蒸汽发生器之间的循环，是反应堆冷却剂主压力边界不可分割的一部分。每台主泵由一个吸入适配器、一个主泵可拆卸组件、一个外部热交换器、两根热交换器管道、两个热交换器支撑组成。每台主泵可拆卸组件净重约67.4t，最大外形尺寸?2044.8×5874.3mm，主泵通过螺栓和螺母连接在主泵泵壳上，主泵属于核1级设备。三门核电1#机组共四台主泵，分别悬挂于蒸汽发生器的底部封头的泵壳上，对应的编号是01A、01B、02A、02B。其中01A和01B安装在11201房间，02A和02B安装在11202房间。
2、主泵安装过程中测量的特点及难点
在核电测量工作中，AP1000有其比较特殊的一面，由于设计的特点，在蒸汽发生器就位后，再安装主泵，主泵安装于蒸汽发生器下面的泵壳内。预留给主泵安装的空间非常狭小，控制点布设困难；在主泵顶升过程中，吸入适配器已经进入泵壳内，处于不可视的状态，如何在主泵顶升过程中时时控制主泵与吸入适配器之间的间隙将是测量工作的一大难点；主泵与吸入适配器的安装间隙要求为0.25mm，精度要求高，难度较大；在主泵顶升过程中需要保证泵壳底部法兰面与主泵法兰面的平行度保证在1.5mm；在主泵安装测量工作中，对于泵壳、吸入适配器、主泵等建模工作尤为重要，此文对建模过程重点介绍。
3、主泵安装3D激光测量
3.1蒸发器泵壳及吸入适配器3D激光建模测量
主泵主要是与蒸发器泵壳内吸入适配器进行对接安装，因此在主泵安装前应先期完成吸入适配器的安装测量：
3.1.1吸入适配器本体测量建模
激光跟踪仪完成自检并测量控制点进行定位后对适配器本体进行相关数据采集。使用带销靶座的靶球测量顶部法兰端面圆点拟合圆心、底面外圆点拟合圆心及底部平面，设立X、Y、Z适配器坐标系。
3.1.2蒸发器泵壳测量
在蒸发器房间内布置测量仪器平台及测量控制点，在合理位置架设激光跟踪仪并对泵壳进行数据采集，测量泵壳底部螺栓孔，每个螺栓孔测量5个点拟合螺栓孔中心，以螺栓孔中心拟合泵壳圆周中心，并以螺栓孔中心点拟合泵壳底部平面，设立当前泵壳X、Y、Z坐标系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.1.3吸入适配器安装测量
将泵壳底部圆创建的坐标系设为当前坐标系，在适配器安装过程中采集适配器顶部法兰圆点，将拟合的中心点与泵壳底部圆周中心点进行同轴度比较，将适配器同轴度控制在1mm以内，不平行度控制在1.5mm以内，完成适配器的安装。
3.1.4适配器安装后复测
吸入适配器安装完成后，使用激光跟踪仪测量适配器底部圆周点拟合底部圆中心；使用靶球测量泵壳内圆柱3个点环，拟合泵壳内圆柱体；测量泵壳螺栓孔，每个螺栓孔测量5个点拟合螺栓孔中心，用螺栓孔中心拟合泵壳法兰面中心及法兰平面，以拟合的泵壳圆柱底部外圆圆心为原点，创建坐标系，得出吸入适配器安装后的实际空间模型，为主泵的安装提供数据依据。
3.2主泵本体3D激光建模测量
（1）主泵运至安装现场后，吊入蒸汽发生器房间，并垂直放置于主泵小车上，在主泵周围墙体上焊接2~3个测量平台，平台保证能测量到需要测量到的大部位位置。在主泵实际安装过程中面向测量平台的一面上布设8~10个控制点，进行编号并测量。（2）主泵叶轮圆周、扩散器圆周、主泵本体上的控制点、主泵法兰面与泵壳接触面、主泵法兰面圆周，热屏面圆柱体3个点环，采集数据点。（3）测量叶轮圆周、扩散器圆周、主泵法兰面与泵壳接触面、主泵法兰面圆周、热屏面圆柱体，在本站无法测量剩余位置时，将激光跟踪仪转站。（4）在测量主泵本体上预计可在实际安装中面向激光跟踪仪的方向布设控制点并测量。测量检查点，保存数据。
3.3主泵顶升安装过程中监测
（1）主泵安装蒸发器泵壳的对接精度设计要求为：主泵就位间隙误差控制在约0.6mm内，主泵平行度控制在约1.5mm内。（2）通过测量主泵上的控制点将主泵模型定位到泵壳所在的模型中（即现场实际位置），以计算泵壳法兰与主泵法兰的平行度、热屏面的间隙及旋转角度；如果不合格，通过调整小车，使主泵热屏间隙及主泵法兰与泵壳法兰水平度控制在要求限差内。（3）主泵顶升至主泵法兰面与泵壳法兰面固定距离后，分别测量主泵上控制点，插入主泵模型，进行第2步检验至合格位置，主泵顶升到最终位置后，测量主泵上的控制点，插入主泵模型，检查主泵最终安装位置。
4、主泵安装管理系统
主泵安装管理系统属于躯干，连接大脑与四肢，属于承上启下的中层。该层为设计方、业主方、管理方、施工方组成的联合办公组织机构，由设计方任组长，业主方、管理方及施工方任副组长，工作机制为两班倒，各方对主泵安装的全过程值守。现场指挥中心每天召开施工例会，及时解决建安中出现的问题。对于现场发现的问题，实现无缝对接处理，施工方发起文件，设计方研讨后给出处理意见，当场在四方联签单上签字确认方案，现场立即开始安装工作。
5、主泵安装执行系统
主泵安装执行系统属于四肢，就人体来讲该部分负责行动，就AP1000主泵安装来讲，负责安装工作的实施。（1）研读主泵安装导则和维护手册，对存在风险的不确定工序进行模拟试验。（2）验证质量检查清单、主泵专项质保大纲。（3）建立职业健康环境（HSE）监督管理及检查清单。（4）组织承包商班组长进行沙盘演练。（5）发布主泵安装计划，制定绩效指数（KPI）。（6）每天进行主泵先决条件检查、不定期进行主泵指挥中心会议。（7）发布蒸汽发生器腔室内爆破阀引入方案及立体交叉施工的大宗材料恢复所需备件清单，并提交采购方。（8）梳理主泵详细供货清单，核对每一个部件及专用耗材、工器具的状态，确保不缺失。（9）建立清洁区，为了保证主泵施工区域的无异物。（10）对安装逻辑的研究，解决施工边界范围内相关的运输、翻转、吊装、小车移动及顶升的物项存在的设计干涉及施工逻辑梳理。（11）对主泵安装用小车及其他专用工具的研究，通过模拟实验、及时发现问题及解决问题。通过模拟试验及进行授权培训，授权操作人员并颁发操作证。通过上述工作，在现场车间完成了主泵小车组装、空载试验，在2个蒸汽发生器腔室完成了主泵安装小车接收主泵、导向柱安装、移动、定位、顶升及导向柱旋入泵壳等模拟。
结束语
采用激光跟踪仪建模测量方法，以及通过吸入适配器测量工作将不可视的测量点引出时测量，满足了0.25mm高精度的要求。这是一次高精度核电设备安装的创新，也是重大设备安装高精度安装的一次实践，为后续高精度核电设备安装提供较好的案例。
参考文献：
[1]张博,彭军.激光跟踪测量系统[J].计测技术,2016(04):5-6+41.
[2]于成浩,柯明,赵振唐.提高激光跟踪仪测量精度的措施[J].测绘科学,2016(02):54-56+178.
[3]范百兴，李广云，易旺民，等.激光跟踪仪测量原理与应用［M］.北京：测绘出版社，2017.
论文作者:付昱晨,王霞
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/20
标签：测量论文; 适配器论文; 法兰论文; 激光论文; 螺栓论文; 圆周论文; 发生器论文; 《防护工程》2019年第3期论文;