PMC裝卸料系統運行分析

胡萬有 楊鵬 楊發 吳海東

【摘 要】我廠4臺機組裝卸料系統在換料運行過程中， RX（核島）廠房與KX（燃料）廠房裝卸料機、人橋吊車與轉運裝置不能順暢銜接、協同高效運作，本文分析該系統運行情況分析，找出合理的方案進行改進，實現換料過程各設備交接零接口。

【關鍵詞】堆芯;乏池;裝卸料機;人橋吊車;轉運裝置;快/慢區域

中圖分類號： TL38 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）06-0074-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.06.026

【Abstract】in the process of refeeding operation， the reloading and unloading machine， bridge crane and transporter of the RX（nuclear island） plant and the kx（fuel） plant can not be connected smoothly and efficiently. This paper analyzes the operation of the system， finds out the reasonable plan for improvement， and realizes the transfer of the equipment to zero interface.

【Key words】Core; Lack of pool; Loading and unloading machine; Bridge Crane; Transporter; Fast/slow area

0 引言

我廠目前商運4臺650MW壓水堆機組，當燃料組件燃耗達到要求時，需要重新更換燃料組件。反應堆堆芯設計121組燃料組件，每次換料需要將121組燃料從堆芯卸出，運往燃料廠房的乏燃料貯存池，然后在乏燃料池內進行相關組件倒換工作，將三分之一的乏燃料組件替換為新組件，再將所有燃料組件按堆芯設計要求裝入堆芯。反應堆裝卸料是大修關鍵路徑上的重大項目，反應堆裝卸料占核島大修關鍵路徑時間約六分之一。提高換料工作效率，對整個大修進度控制提供保證。

1 PMC系統組成部分、功能、設計時速度參數

PMC系統的設備集中在反應堆廠房和燃料廠房，涉及的設備較多，在大修期間需要使用PMC系統進行堆芯裝料、卸料及相關主件倒換，使用的設備裝卸料機、轉運裝置、人橋吊車。

裝卸料機是核電站燃料操作關鍵設備，由大車、小車與主提升實現在堆芯水池做X、Y、Z三個坐標軸線方向的運動，設計時大車高速18m/min，小車與主提升調整12m/min，低速都為0.91m/min。

轉運裝置用于燃料組件在燃料廠房和反應堆廠房之間的轉運。轉運裝置由運輸小車、傾翻架部件組件，小車高速18m/min，傾翻架12m/min，低速均為1m/min。

人橋吊車在乏池沿三個方向（X，Y，Z）操作燃料組件，額定載荷2T。主要由大車、小車、提升機構用于將燃料組件提出和放入乏燃料池貯存格架內的任何位置，用于將燃料組件傳送至承載器內，大車高速18m/min，小車/提升機構12m/min，慢速均為1m/min。

2 裝卸料運行分析

2.1 裝卸料各設備關系

裝卸料時需要將堆芯中的燃料組件放入乏燃料水池對應位置，或者將乏池組件裝入堆芯對應位置。裝料過程：人橋吊車從乏池抓取組件放入轉運裝置，轉運裝置將接收到的燃料組件從K廠房運往R廠房，裝卸料機從轉運裝置抓取組件放入堆芯;卸料是從堆芯卸出組件到乏池。

2.2 理想裝卸料情況

在裝卸料時，完成一組組件的操作需要從堆芯卸出到裝入乏池或者從乏池卸出裝入堆芯，三個設備獨自運行與交換組件時的交差作業用時，如果三個設備間作業時能無縫銜接，則裝卸料的效率是最高的。

因堆芯組件坐標不同，裝卸料機移動的距離有差別，乏池組件存放位置不同人橋吊車移動距離也有所差異，組件位置不同對整個換料時間影響較小不作為考慮因素。

2.3 裝卸料循環過程運行情況

2.3.1 裝卸料理論操作時間情況分析

裝卸料機的主提升在裝料和卸料時慢速和快速區域位置與行程， 主提升在堆芯和轉運區的速度與快慢速區域設計參數如圖2所示。

換料過程中絕大部份的操作可以使用偏移法，堆芯坐標對每一組燃料操作和影響較小，時間差不作考慮，取堆芯的中心點G07（坐標15580，2560）作為參考點，至轉運裝置上方（0，0）使用偏移法操作進行計算分析。裝卸料機在水池上方往返堆芯和轉運區大車和小車運行的總時間是149s;主提升在堆芯和轉運區的運行操作時間可根據速度工況進行計算，主提升在卸料操作所占用的時間是堆芯區153.15s+轉運區103.5s;主提升在裝料操作所占用的時間是堆芯區110s+轉運區78.5s

換料實際操作中進行三向交流、核實組件位置、設置組件位置、脫扣、抓取等都需要消耗部分時間，根據經驗設定耗時50S。最后可計算出卸料在R廠房總共耗時456s，裝料在R廠房總共耗時387s。

2.3.2 人橋吊車理論操作情況分析

人橋吊車裝卸料期間的操作主要由三部分組成，在乏池格架提放燃料組件、在水池上方運送燃料組件、在轉運區提放燃料組件，圖3是其設計時速度參數。

轉運倉門附近的燃料貯存格架里，方便裝料時抓取燃料組件，取60s作為一個參考值進行估算。抓取組件時人員操作抓具需要30s時間。由此可得出K廠房操作完一組組件所用時間，裝料時操作時間為： 364.5s;卸料時操作時間為：374s。裝料和卸料時在K廠房的操作時間理論值相差10s左右，操作時間相同。

2.3.3 轉運裝置裝卸料期間理論運行情況分析

轉運裝置在裝卸料期間主要負責K廠房和R廠房之間燃料的運輸。根據其速度設計和圖4運行區域計算出轉運裝置換料時每一步的時間：R廠房的傾翻架傾翻145.4S、小車的水平運輸171.4S、K廠房的傾翻架傾翻145.4S。

裝料時轉運裝置操作時間為：轉運區裝料時間+轉運區裝料時間+轉運裝置運輸組件用時=542s;卸料時轉動裝置操作時間為：轉運區卸料時間+轉運區卸料時間+轉運裝置運輸組件用時=548s，在裝料與卸料時轉運裝置運行用時基本相同。

2.4 裝卸料操作時PMC各組成部分用時分析

在設計PMC系統時，如果能夠使裝卸料時裝卸料機、轉運裝置、人橋吊車三個部分在操作一組燃料所用的時間相同如圖2，是比較理想的情況;實際操作中因燃料組件存放位置不同，人員操作、設備運行情況等都會對裝卸料用時產生影響，操作時間稍有差別。圖5是在選取堆芯G07位置計算出裝料與卸料一組組件各部分所占用的時間。根據圖5計算出的數據分析，如果能夠將轉運裝置的運行時間縮短到裝卸料機操作時間的最小時間內，將可以使換料操作時R廠房不需要等待轉運裝置就位，實現零或負接口的操作，縮短換料操作時間。

3 PMC運行設計優化

根據PMC系統各設備分析從裝卸料機、人橋吊車、轉運裝置等提高其運行速度，最簡單最安全有效的方法是提高燃料傳輸裝置的運行速度，縮短燃料轉運裝置的運行時間。

縮短轉運裝置運送燃料組件的時間，可以從四個方面考慮：（1）縮短裝卸料機在R廠房轉運區操作的時間;（2）縮短人橋吊車在K廠房轉運區操作時間;（3）縮短傾翻機的運行時間;（4）縮短轉運裝置小車運行時間。最簡單有效且安全的措施是縮短傾翻架和轉運小車的時間。

目前慢速區傾翻架和小車的速度是1m/min，如果將慢速提升至2m/min會使慢速區的運行時間縮短一半約108s，如果慢速提高至3m/min慢速區時間將節約三分之二也就是144秒的時間;如果將慢速區都縮短至300mm將再節約36秒的時間。根據現場操作反饋，將慢速區的速度提升至2m/min就基本滿足現場無縫銜接運行。

調整轉運裝置的慢速區速度，改動PMC參數較小，有效提高裝卸料效率的方法，成功實施RX廠房換料操作時基本可實現連續性換料，與各設備實現零接口工作，節省裝卸料人員等待設備的情況，縮短大修換料工作時間，提高機組效益。

【參考文獻】

[1]3號裝卸料機、人橋吊車、轉運裝置調試報告.

[2]3號裝卸料機、人橋吊車、轉運裝置初步設計說明書.

[3]FTS操作手冊，FTS維修手冊，RFM操作手冊，RFM維修手冊.