裝卸料機試驗臺架改造關鍵技術分析

趙 偉

(西安核設備有限公司,陜西 西安 710021)

C3/C4項目裝卸料機是西安核設備有限公司(簡稱“西核”)承制的又一結構類型裝卸料機，其大車跨距以及堆芯、傾翻架的位置標高均與以往M310堆型裝卸料機有較大變化，因此之前為某項目所建設的試驗臺架尺寸雖可覆蓋C3/C4裝卸料機的需求，但無法滿足C3/C4裝卸料機調試、試驗。為確保C3/C4裝卸料機研制的順利完成，須依據C3/C4裝卸料機調試、試驗的參數要求改造現有試驗臺架。針對兩種結構的裝卸料機尺寸差異，經過仔細研究對比提出臺架改造方案，經理論計算和結構細化將方案轉化為詳細的施工圖紙，在制造過程中根據實際情況進一步優(yōu)化設計方案，以確保臺架試驗性能為原則，制定了具有針對性的靜載試驗、測量、調整等方案。改造后臺架的各項技術參數均滿足C3/C4裝卸料機的試驗需求。

1 詳細技術說明

1.1 改造方案的提出

由于西核原有水池比C3/C4裝卸料機試驗、調試所需求水池跨距寬1 m，水池堆芯井處深2 m，因此需要對水池進行改造；改造方案如下：在原水池270°一側架設鋼梁，以滿足C3/C4裝卸料機試驗對水池寬度要求，在水池堆芯井處增加鋼支架保證深度要求，在原水池90°一側可利用原試驗臺架。

改造的技術要點：

1)水池改造過程中不得破壞原始水池各向尺寸及水池鋼筋混凝土結構，同時應保證水池的防滲漏性能；

2)設計方案中應保證鋼梁強度、剛度、穩(wěn)定性，進而保證裝卸料機軌道安裝于鋼梁上、大車安裝在軌道上以后，軌道無撓度變形，且大車運行時整體無晃動、無噪聲；

3)鋼梁、各向支撐、平臺等應方便拆卸，且必須確保安裝后和拆卸后水池的防滲漏性能。改造中，水池內所用材質應保證其防腐蝕性能，其中水池內金屬構件使用碳鋼，且碳鋼件須經打砂除銹、涂覆防水漆后方可使用。

但長期位于水池中不進行拆卸的零部件、水下使用的緊固件應使用奧氏體不銹鋼。各聯(lián)接結構、配合處也須考慮防腐問題。同時在水池中所用材料不得影響水質；

4)改造中，水池以外所用碳鋼材質安裝前均需除銹、涂漆，不得因使用過程中生銹而對水池造成鐵素體污染。

1.2 施工圖紙設計

在改造方案提出后，經多次商議研究，最終確定了最為經濟合理的結構。即在270°池邊架設工字型試驗橋梁，橋梁兩端直接放置于地面、側向采用螺栓固定于原水池預埋板；堆芯及轉運區(qū)采用焊接結構件提升標高，重新制作堆芯底板并在其周圍設立觀測平臺。根據最終方案要求，經過理論計算和結構優(yōu)化，完成施工圖設計。試驗橋梁示意圖見圖1，堆芯改造示意圖見圖2。

圖1 試驗橋梁示意圖Fig.1 Schematic of the tested bridge

圖2 堆芯改造示意圖Fig.2 Schematic of core modification

1.3 安裝、測量與調整

該梁為C3/C4裝卸料機導向軌的安裝基準，其剛度、平面度等對裝卸料機各項精度試驗有直接影響。因此，橋梁的安裝、調整顯得尤為重要，針對此情況，經多次討論研究后提出各類詳細方案，具體方案如下：

1.3.1 橋梁靜載試驗以及測量方案

裝卸料機設備總重約22 t，橋梁承擔一半重量，同時考慮門架部分等部件暫不安裝，因此此次靜載試驗載荷重量為10 t。

橋梁架設于水池上，兩側安裝面與基礎接觸面積足夠，并在兩端增加壓緊配重，保證橋梁不因兩端翹起引起撓度超差。主梁整體墊實，兩端標高一致。

根據裝卸料機運行承載情況，加載時將10 t載荷等分兩份，分別置于梁長度方向中心兩側1500 mm位置處，且應位于軌道安裝位置部分，確保載荷放置穩(wěn)定。

測量采用萊卡光學準直儀進行測量。測量方案如下：

1)橋梁安裝穩(wěn)固后在橋梁中間位置標記測量點及加載位置(至少包括堆芯位置、梁中心位置、梁兩端位置基準點等四點)，使用萊卡光學準直儀測量標記位置處標高，此時不應移動或撤去標尺及準直儀；

2)在標記位置處加載，確保載荷放置穩(wěn)定，且應注意不得移動橋梁及標尺；

3)加載后再次讀取標記位置處標高，比對兩次測量數值，計算橋梁下?lián)现担?/p>

4)將載荷、標尺移動至堆芯位置，即圖3中D點位置，重復上述各步，觀察堆芯處下?lián)锨闆r。

圖3 靜載試驗示意圖Fig.3 Schematic of static load test

1.3.2 靜載試驗數據及分析：

1)測量點位置說明：

A點、C點：水池北、南側區(qū)域大梁上平面軌道中心點，作為測量基準點；

B點：大梁中部區(qū)域軌道安裝位置點；

D點：大梁位于堆芯區(qū)處軌道安裝位置點。

2)靜載試驗數據采用萊卡光學準直儀代替了原測量用經緯儀讀數，精度高、操作簡便，每千米誤差小于0.02 mm。讀數精確，無限位螺旋，采用粗、精調焦技術目標清晰準確。利用標尺定出基準，萊卡光學準直儀放置于水池一側，旋轉準直儀測量同一水平高度，兩次靜載測量數據見表1。

表1 靜載試驗數據表Table 1 Static load test data sheet

通過表1顯示可知第一次靜載試驗時，中部上拱約6 mm，在B點加載后中部下?lián)霞s6～7 mm；第二次靜載試驗中在堆芯區(qū)D點加載約10 t鉛錠后，堆芯區(qū)D點下?lián)?.5 mm，中心區(qū)B點下?lián)? mm。根據裝卸料機試驗要求，主梁承載后撓度不大于1 mm。

綜上所述，主梁承載后下?lián)狭坎荒軡M足裝卸料機試驗要求。

1.3.3 水池橋梁調整方案

經研究發(fā)現，橋梁上蓋板與水池預埋板間有較大縫隙，無法對主梁起到支撐作用，主梁受載下?lián)峡赡苡纱嗽斐?，故考慮對橋梁和水池預埋板之間進行板條加固，見圖4，加固方案如下:

1)橋梁整體移出水池，將兩端模擬水池安裝方式進行支撐，中間懸空，調整主梁兩端高度直至標高基本一致。

2)使用萊卡光學準直儀測量上蓋板板面平面度，沿主梁長度方向上選擇33處位置測量板面平面度(每個位置測量選取兩點，即圖5中的A/B點，其中B點為軌道安裝位置點)。根據測量數值，采用火焰方法校正上蓋板不平度較大處，保證墊板安裝基準。

3)按圖4中位置將填充用板點焊固定于主梁下蓋板上，使用萊卡光學準直儀繼續(xù)檢測各填充板下表面標高，同樣選取33處位置測量(參考主梁上測量時選點)。檢測后根據標高數值差，增加相應板厚的小墊板，并按編號點焊在相應填充用板條下方相應位置。點位主梁兩端安放于水池邊界的安裝面也需要增加墊板，較長一端需要四塊，較短一端需要兩塊，板厚度按14 mm，長、寬度按150 mm。

圖4 填充墊板示意圖Fig.4 Schematic of filling plate

4)繼續(xù)用1 mm、2 mm、5 mm、10 mm薄板點焊在標準墊塊下或標準墊塊與橋梁上蓋板之間，并用準直儀測量33個點的標高，滿足在0.5 mm范圍內。

5)再次與水池進行試裝，進行靜載試驗并測量各點位標高。若仍有個別關鍵點存在下?lián)虾头磸棳F象(即加載后下?lián)希遁d后反彈)，則考慮進入橋梁與水池之間的夾縫進行操作，局部塞入墊片將微小縫隙填實，并重復靜載試驗，直至合格。

1.4 導向軌道鋪設及調整方案

由于橋梁上安裝的是裝卸料機導向軌，其精度要求為堆芯區(qū)域直線度小于0.5 mm、全長直線度不大于1.5 mm，考慮該梁上蓋板厚度較薄且板面不平度大，鋪設、壓緊、調整軌道十分困難，根據實際情況提出方案如下：

1)軌道兩側制作調整工裝，并將其點焊于軌道兩側，詳細結構如圖5所示；

圖5 調整工裝Fig.5 Adjust tooling

2)鋪設軌道，在軌道側面及頂面各拉緊一根鋼絲作為粗調參考基準，通過增加墊片、調節(jié)螺栓等方法將軌道粗調至直線度3 mm以內[1]；

3)在水池另一側架設萊卡光學準直儀，將標尺置于軌道上踏面，觀察軌道上踏面標高，依據標高初步在軌道下增加墊板，逐步壓緊，并通過萊卡光學準直儀觀察標高變化，若產生變化，則根據變化在變化點附近增加相應厚度的薄墊片，重復此調整方法，直至軌道全長上踏面標高基本一致；

4)使用10 m平尺貼緊軌道側面，觀察側面直線度情況，并通過調整螺栓微調軌道側面直線度。調整過程須注意，先將兩端部位置調整完成，再以此調整中間位置，壓板應逐個松掉；

5)以調整好的導向軌為基準，鋪設、調整對側軌道，通過萊卡光學準直儀控制兩軌道標高差，不得大于0.5 mm，通過盤尺測量兩軌道跨距，堆芯處軌道跨距誤差不得大于1 mm，其余位置各點跨距差不得大于2 mm。

2 結論

1)設計采用了較簡單、經濟的結構，在最小范圍改動現有試驗臺架的情況下滿足了C3/C4裝卸料機調試、試驗需求；

2)使用科學的測量方法，解決大型結構件安裝中的測量問題，并合理運用了現有測量工具，為后續(xù)類似測量提供了一套行之有效的實用方案;

3)提出各類詳盡的安裝、測量、調整方案，解決試驗橋梁和軌道的安裝、調整難題，并最終確保橋梁性能、軌道精度，完成了裝卸料機的調試試驗。同時積累了此類橋梁設計、安裝、調整的經驗，對后續(xù)不同堆形裝卸料機試驗臺架的制造提供了寶貴的借鑒經驗。