核用小型主螺栓拉伸器液压驱动装置设计及优化

　　0 引言

　　核反应堆在运行时内部处于高温高压的状态，主要依靠压力容器顶盖上的主螺栓和主螺母提供足够密封能力。在反应堆换料时，需要打开顶盖卸除乏燃料，检修完成后再安装顶盖，因此，必须对主螺栓和主螺母进行装卸操作。由于压力容器主螺栓预紧力非常高，一般的工具无法操作，目前常用的方法是采用主螺栓拉伸机将需要预紧的螺栓拉长，使螺母能轻松的旋至支承面从而获得足够的预紧力，或者通过拉长螺栓以消除预紧力，从而旋松螺母。使用主螺栓拉伸机可以获得较大的预紧力，增加主螺栓预紧的可靠性，减轻操作人员的工作强度同时降低人员的受辐照剂量。

　　目前核领域常用的主螺栓拉伸机包括整体式和分体式两种。在役核电站为提高工作效率，尽可能缩短停堆时间，多引进国外技术，采用整体式螺栓拉伸机进行反应堆开扣盖操作。整体拉伸技术可同时对所有主螺栓进行装卸操作，在保证主螺栓的受力均匀性、预紧力的分布、工作效率及可靠性上都有一定的优势。目前整体拉伸机的主体技术已经完成国产化，自主设计或合作开发的产品将逐渐投入工程应用。在受反应堆结构限制以及有设计需要的情况下，通常使用分体式的主螺栓拉伸机，对主螺栓进行逐个拉伸，为保证受力均匀，操作时常对称使用拉伸机。分体式的拉伸机在国内外核电站，各类试验堆中应用也非常广泛。

　　1 拉伸器功能及组成

　　拉伸器是主螺栓拉伸机的主要功能部件，集主螺栓拉伸、主螺母预紧或旋松等操作于一体。拉伸器主要由拉伸组件、液压驱动装置、主螺母操作组件、主要承载结构以及液压、电气控制系统等组成。与普通工业领域使用的液压拉伸器不同，核用主螺栓拉伸器输出力要求更高，其结构较为特殊，针对不同的反应堆必须设计专用的拉伸器。反应堆压力容器通常由40至60组均布的主螺栓进行密封，如目前常用的M310机组设计有58根主螺栓，紧固件之间空间十分紧凑，拉伸器安装布置受到一定的限制，为了满足多组拉伸或整体拉伸的要求，需在满足拉伸功能的前提下合理的优化其结构，因此在保持高输出力的情况下进行小型化设计是其主要特征之一。

　　本文针对国内的压水型反应堆压力容器，设计了一种核用小型主螺栓拉伸器，其结构如图1所示。该主螺栓拉伸器由支承组件、液压驱动模块、伸长测量模块组成，三部分相互独立，能实现快速组装。底座安装在压力容器上，是拉伸器的主要支承部件；驱动模块安装在底座上，提供液压拉伸力；伸长测量模块安装在液压驱动模块顶端，是一个独立的传感器件，用于测量主螺栓拉伸后的伸长变化量。该拉伸器在满足主螺栓预紧基本功能的基础上，综合了目前主流的整体和分体式拉伸机的优势，将拉伸器设计为一个具有独立功能的模块，多个模块采用快捷的安装组合方式，能进行分体拉伸、成组螺栓拉伸或整体拉伸方式的换装，根据工程需要实现灵活、快速的主螺栓装卸，以较低的成本实现多螺栓、甚至整体拉伸。