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1、HELIMAK装置的结构特点、总装技术要求以及总装工艺过程-->Abstract:HELIMAKisthedevicetobeusedforthepurposeofAmericannationalfusionre-searchproject.Asitsspecialstructure,manufacturingthedevice,especiallyassemblyoperationisdifficulty.Throughintroducingtheassemblyprocessofthedevice,includev
2、erticalfieldcoilandhorizontalfieldcoilinstallation,vacuumchamberfittedup,itisbeneficialtoincreasethemanu-facturingtechnologyandalsoprovideamethodforreferenceinfutureproject.Keyblytechnicalrequirement; finalas-semblyprocess; HFcoil; VFcoil摘 要: HELIMAK装置被应用于美国国家聚变
3、实验研究项目中,由于产品结构特殊,对制造特别是组装带来了一定的难度,通过对该装论文发表中心置装配过程,包括纵场、垂直场线圈安装、真空室合拢技术介绍,有益于制造工艺水平的提高,为今后承制类似结构产品提供一些可借鉴的工艺方法。关键词: HELIMAK装置;聚变实验研究;装配技术要求;总装工艺;纵场线圈;垂直场线圈0前言HELIMAK装置是经美国能源部批准的美国国家聚变实验研究项目。它是一个非超导的常规托克马克,有利于科学家采用一些相对简单的测量手段,开展一系列有关托卡马克反应堆边界、湍流等深层次物理实验。HELIMAK装置
4、项目由德州大学聚变研究中心提出并承担,中国科学院等离子体物理研究所负责设计并承担线圈研制工作,上海锅炉厂有限公司负责真空室及支撑结构的研制,并负责国内预装工作。HELIMAK装置总装的技术难点主要包括:(1)产品装配的同轴度、平行度及装配精度控制;(2)纵场线圈如何套装入真空室;(3)产品装配过程中的起吊及精确对中;(4)产品清洁度控制。为做好HELIMAK装置的总装,上海锅炉厂有限公司专门编制了产品装配工艺方案,并制作了装配中所涉及的专用工装。2002年3月21日,HELIMAK装置试装成功,经中美专家验收,给予了很
5、高的评价。HELI-MAK装置研制成功,在美国聚变界受到了极高关注,为今后中美聚变领域更大规模的合作打下了基础。1 结构特点和总装技术要求1.1结构特点HELIMAK装置(见图1),主要由真空室本体、纵场、垂直场线圈、主支撑架、大小立柱等组成。除线圈外,HELIMAK装置材料全部采用304不锈钢,并对材料有严格的导磁率考核要求。(1)真空室本体高2040mm,外径3224mm,内孔直径1184mm,由二个半爿回转体通过大开口法兰采用螺栓连接。上下底板厚20mm,内、外筒体板厚12mm采用卷板制成。真空室外圆上开有18只
6、窗口,上、下、底板开有36只窗口,内筒体上另开有4只微波窗口。(2)在真空室外套有16只纵场线圈,尺寸为2600mm×1540mm×90mm,每只重800kg,上、中、下3只垂直场线圈,外径为4068mm,每只重1350kg.(3)主支撑架为二个半爿通过销钉,螺栓连接成整体,由16条工字钢通过环向筋板连接而成,主支撑架通过8只支座与真空室相连接,其下方外围有8只大立柱,中间4只小立柱通过螺栓相连,主支撑架重5000kg。1.2总装前零部件要求(1)HELIMAK装置在总装前必须对16个纵场线圈、3个垂直场线圈的电气、几
7、何尺寸验收合格;(2)对二个半爿真空室合拢的外形几何尺寸、形位公差进行测量并合格;(3)对真空室上、下窗口、侧窗口法兰平面几何、位置尺寸测量并合格。1.3总装技术要求(1)下部垂直场线圈底部至支撑支架上平面的高度(151±1)mm;(2)中部垂直场线圈底部至支撑支架上平面的高度(1219.5±1.5)mm;(3)上部垂直场线圈底部至支撑支架上平面的高度(2253±1.5)mm;(4)上部、中部及下部垂直场线圈外圆(4068mm)轴线相对于真空室内圆(1184mm)轴线基准D的同轴度不大于1.5mm;(5)16个纵场线圈
8、内切圆(699mm)轴线相对于真空室内圆(1184mm)轴线基准D的同轴度不大于1.5mm;(6)16个纵场线圈内切圆(699mm)轴线相对于支撑支架平面基准C的垂直度不大于1.5mm;(7)任意2个纵场线圈之间的夹角为(22.5±0.25)°。2 总装工艺过程2.1装配准备HELIMAK总装前,需对总装用装配平台进行清理;准备总
