郑鹤 邓代树 李明勇

【摘 要】介绍了传统测量装卸料机固定套筒垂直度的方法，对传统测量方法应用于装卸料机垂直套筒测量上的弊端进行了分析，提出了改进方案。通过对比传统方法、改进方法的优劣以及现场实际应用的情况验证，得出了新的改进方案有效率高、风险低、精度高的优点。

【关键词】装卸料机;固定套筒;垂直度测量;全站仪

装卸料机（图1）是压水堆核电厂燃料装卸和贮存系统的重要设备。通过装卸料机的伸缩套筒及其下部夹爪抓取或释放燃料组件，完成换料操作。装卸料机的伸缩套筒在固定套筒的约束下进行长达9m的升降运动。为了保证夹爪在反应堆堆芯的准确定位，以便于安全的抓取松开组件，对于装卸料机的固定套筒垂直度、伸缩套筒垂直度有很高的要求。在压水堆核电站每次大修都要进行伸缩套筒垂直度测量，针对该项工作已经有较为成熟的方案。但是针对装卸料机固定套筒的检查方法目前仍然是空白，而在固定套筒产生碰撞后对于套筒的数据测量又显得尤为重要。针对该问题，需要研发一套区别于传统的铅垂线测量方式。该方式不需要下构件池而直接在岸上完成，减少测量工作的风险，提高测量效率。

固定套筒垂直度传统测量方式简介

传统測量方法

垂直度是位置公差，用于评价直线之间、平面之间或直线与平面之间的垂直状态。固定套筒垂直度就是固定套筒偏离理论铅垂线的距离。

传统的测量方法（图2）是采用铅垂线的测量方法，即从固定套筒顶端吊一根铅垂线，通过测量固定套筒基准面与铅垂线的距离从而测量固定套筒垂直度。

传统测量方法的弊端

传统方法是目前工程测量上常用的测量方法，但是在压水堆核电站该方法的实现就非常困难。

传统测量方法（图3）的具体步骤：

1）在构件水池搭设脚手架;

2）在装卸料机固定套筒的顶端安装标准尺寸的铅垂线挂点;

3）人员逐层测量铅垂线与固定套筒基准面的距离。

压水堆核电站运行后反应堆构件水池底部为高污染、高放射性区域，工作人员体表沾污风险风险极高，因为人员上上下攀爬脚手架，单次测量的工作时间大约为2h，人员受照射剂量达1000μSv/人，具体风险与弊端如下：

1）人员在脚手架上逐层测量属于高空作业，人员坠落风险很高;

2）测量仪器直接与沾污设备接触，测量用的仪器沾污报废;

3）为了避免人员沾污，人员需要穿戴气衣或者气面罩工作，测量人员操作困难，测量误差大;

4）需要两人配合工作，增加工作人员的额外受照射剂量;

5）测量过程中，测量人员与放线人员需要沟通，同时需要与构件池上方配合人员沟通，沟通靠手势与喊话，沟通困难;

6）测量人员无法直观判断测量数据是否超差，容易造成多次重复测量的情况;

7）如果是安装性质或者是修复性调整，则无法避免的需要多次下构件池测量;

8）人员穿气衣或气面罩攀爬脚手架，同样存在效率低、风险高、工作时间长、劳动强度大的问题。

基于测量机器人的测量方法

测量理论分析

在传统的测量方法中通过测量铅垂线与基准点的距离来测量装卸料机固定套筒垂直度。改进测量方法的思路是人员无需在脚手架上反复测量，在岸上测量（图4）即可。测量用的仪器自带水平距离的测量装置，通过将测量用的标靶贴在装卸料机固定套筒基准面上，通过测量仪器带的距离测量与角度测量，分别可以得出X值（前后）与Y值（左右），在数值中选取基准点，通过对比X值与Y值相对基准点的偏差，即可得出装卸料机固定套筒垂直度的变化。同时标靶完成一次设置，则可以实现反复测量，避免人员反复下构件水池带来的安全风险与人员受照剂量的增加。

具体要求包括：

1）在构件水池岸上完成测量，测量误差小于1mm;

2）测量一次完成以下数据的测量：X值（前后）、Y值（左右）、Z值（高度）;

3）架设一次仪器，可以完成装卸料机固定套筒上全部基准点的测量。

测量设备选型

为实现本文2.1中的测量要求，决定采用基于测量机器人（三维激光全站仪装置）的测量方案。通过装卸料机固定套筒测量基准面最低点的标高（14.5m）与最高点的标高（21m）进行计算，当架设仪器高度为1m时（标高21m），最低点俯角最大为45°，高点俯角为0°。

根据测量需求，综合考虑测量稳定、测角精度、测距精度、标靶安装简易程度、俯仰角测量范围以及价格等因素，最终采用莱卡公司的TCR1201+测量机器人（图5）。

TCR1201+测量机器人的测量数据可以单独显示也可以以报表的形式输出，同时如果标靶采用莱卡棱镜的形式，测距与测角精度可以进一步提升，在本文的测量工况下只可采用莱卡反射片的标靶。

现场测量

采用TCR1201+测量机器人的装卸料机固定套筒垂直度测量不再需要人员在构件水池脚手架上反复上下测量，只需要人员将莱卡反射片（标靶）黏贴到固定套筒的安装基准面上并使其面向测量机器人即可。同时该可测量方法可以同时测量出0°-180°（左右）与90°-270°两个方向的垂直度，减少了测量次数。另外，在装卸料机垂直度测量结果不满足要求需要调整时（主要为安装阶段）可以调整后直接再次测量，大大减少工作量。

现场实施效果

本方法在防城港2号机首次实施测量，测量后数据与工程安装期间（采用传统测量方法）测量数据进行对比，偏差均小于1mm，且偏差的趋势相吻合。结果表明新的测量方法测量出来的数据结果可靠，满足现场测量的精度需求。

【参考文献】

[1]装卸料机操作和运行维修手册 BLX42EOM267W23A45SS B版