核用小型主螺栓拉伸器液压驱动装置设计及优化

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1、核用小型主螺栓拉伸器液压驱动装置设计及优化　　【摘要】液压驱动装置是主螺栓拉伸器的核心部件，在核反应堆压力容器密封中起到重要作用。本文针对核用小型主螺栓拉伸器的液压驱动装置进行了原理分析和结构设计，采用四级串联设计的液压缸为驱动件，经过初步计算确定了其主要结构参数。使用有限元分析软件对其进行了分析，根据结果对设计进行了优化处理，并给出了优化参数。为其进一步的工艺优化和综合性能提升提供了良好的设计基础。　　【关键词】主螺栓拉伸器；多级液压缸；优化　　TheDesignandOptimizationofTheHydraulicDrivingDeviceofSmallerNuclearStudTen

2、sioner　　WANGBing-yanDUANChun-huiMUWeiSUMinDENGJing　　（ScienceandTechnologyonReactorSystemDesignTechnologylaboratory，NuclearPowerInstituteofChina，ChengduSichuan610041，China）　　【Abstract】Asthecorecomponentofstudtensioner，thehydraulicdrivingdeviceplaysanimportantpartinthesealingofRPV.Thisarticlecompletes

3、theprincipleanalysisandstructuraldesignofthehydraulicdrivingdeviceofsmallernuclearstudtensioner.Usingthefourstagecascadehydrauliccylinderasmaindrive，itdeterminesthemainstructuralparametersbypreliminarycalculation.ThepreliminarydesignisanalysedbyFEAsoftware，andoptimizedaccordingtotheresults.Thenprese

4、ntstheoptimalparameters，andlaysgoodfoundationoffuthertechnologyoptimizationandperformanceenhancement.　　【Keywords】Studtensioner；Multistagehydrauliccylinder；Optimization　　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

5、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

6、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M31

7、0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