[发明专利]一种核燃料组件拉棒系统及工艺

说明书

技术领域

本发明属于核能源领域，涉及一种核燃料组件拉棒系统及工艺。

背景技术

核电作为低碳能源，是清洁能源的重要组成部分，我国十三五规划将大力发展核能，预计每年将新建6～8座核电站，届时我国核电运行和在建装机将达到8800万千瓦。核燃料组件是核电机组堆芯的核心部件，其质量可靠性直接关系到核电站的安全和寿命。

核燃料组件如图1a和图1b所示，包括上管座部件401、上端部格架402、搅混格架403、燃料棒404、仪表管405、下端部格架406、导向管407、下管座部件408，核燃料组件长约4m，其中的格架横截面214mm×214mm左右，燃料棒直径约9.5mm，长约3972mm，在横截面上组成17×17层排列结构，图1b为断面图，骨架是由11个格架和若干导向管组成，预先已经在上一道工序中装配好，拉棒工艺的过程就是将长约4m的燃料棒一层一层地拉过骨架中的11个格架，最终使得这些燃料棒穿过全部格架，但由于17×17格架中有24根导向管已经存在，因此每一层拉的燃料棒的数量都不一样，需要对拉杆进行选择。一般采用气缸来进行。

由于拉杆直径非常小，排成一排空间狭窄，如果设置17个气缸对应不容易排列，因此早期的拉棒工艺无法实现单根拉杆的选择，但是这样当拉棒过程中出现故障，造成某一根燃料棒拉脱，将无法对这根遗漏的燃料棒进行单独拉棒作业，事故处理非常繁琐。

核燃料组件制作工艺复杂，安全可靠性要求高，而其中的燃料棒与骨架的组件拉棒装配工艺难度很大，工序周期长，对组件的产能和质量有着重要的影响，一直都是核燃料组件生产的重点管控工序。目前燃料棒与骨架的组件拉棒装配工序都是采用拉棒专用设备来完成，由于我国早期核电工艺技术比较落后，工业自动化程度低，国内现有的拉棒系统和国外还有相当的差距，拉棒的质量、精度和效率都比较差，在很多重要的环节还需依赖国外进口装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种核燃料组件拉棒系统及工艺，有效提升了组件拉棒的精度及质量，同时也增强了拉棒过程的可靠性，提高了自动化程度、降低了工人劳动强度。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种核燃料组件拉棒系统，包括拉棒预装盒平台、骨架装夹平台、拉棒主机，所述骨架装夹平台设置在拉棒预装盒平台与拉棒主机之间，所述拉棒预装盒平台与拉棒主机上均设置有移动机构，所述拉棒预装盒平台包括预装盒移动驱动机构和预装盒升降机构，所述骨架装夹平台包括格架夹持框架，所述拉棒主机包括拉棒主工作台、拉杆选杆及定位机构、拉棒升降伺服驱动机构、拉棒主伺服系统。

进一步，所述拉杆选杆及定位机构包括溜板、选杆气缸、选杆拉板、转轴、拉杆，所述选杆拉板通过转轴与溜板连接，所述拉杆上设有拉爪和拉杆卡口，每一块选杆拉板分别单独连接对应的选杆气缸，并嵌入到拉杆卡口内，所述溜板通过拉杆吊挂结构与拉杆连接。

进一步，所述选杆气缸设置为两排，两排选杆气缸错位设置。

进一步，所述拉杆吊挂结构包括设置在溜板上的吊挂槽，所述拉杆连接拉杆吊挂座设置在吊挂槽内，所述拉杆下设有导向槽。

进一步，所述选杆拉板与溜板之间设有力传感器。

进一步，所述力传感器为S型力传感器。

进一步，所述骨架装夹平台还包括翻转驱动机构，所述翻转驱动机构包括翻转油缸和翻转主梁，所述翻转主梁通过主铰链与骨架装夹平台铰接，所述翻转油缸斜撑布置，翻转油缸的前铰支点设置在翻转主梁的中间。

进一步，所述预装盒移动驱动机构包括辊道。

一种核燃料组件拉棒工艺，包括以下步骤，

a.预先已将格架及导向管焊接组合好，形成一个骨架组件，将该骨架放置到骨架装夹平台上就位，并对骨架上的格架进行夹持，调整定位和锁紧；

b.将预装好燃料棒的预装盒通过辊道输送到拉棒预装盒平台，并进行定位夹持锁紧；

c.然后启动程序，将拉棒预装盒平台以及拉棒主机向中间的骨架装夹平台移动靠拢；

d.通过程序控制拉棒升降伺服驱动机构驱动拉棒主机工作台升降到准确的位置，与格架上17层过孔中的一层对中定位；

e.在拉棒主机上设置选棒子程序，根据组件规格的不同，预设PLC程序对每个气缸单独进行控制，对拉杆进行选择，同时利用其后的选杆气缸对没有选中的拉杆进行定位锁紧；

f.启动拉棒程序，伺服驱动溜板，溜板推送拉杆穿过格架向预装盒方向前进，到达预定位置后，通过拉杆端部安装的拉爪抓取燃料棒；