一种模拟驱动机构顶部边界条件的固定限位装置

摘要

本发明公开了一种模拟驱动机构顶部边界条件的固定限位装置，包括横向限位机构和纵向限位机构，横向限位机构与纵向限位机构围成一个封闭结构，所述封闭结构的内壁设有限位板，所述横向限位机构包括两块平行的横向槽钢，纵向限位机构包括两块平行的纵向槽钢，两块横向槽钢搭接在两块纵向槽钢上，且两块横向槽钢位于两块纵向槽钢之间。本发明采用上述结构，能够做到安装高度易控、安装便捷，满足驱动线抗震试验的试验要求，解决反应堆控制棒驱动线抗震试验中的准确模拟驱动机构顶端安装边界条件的技术难题。

权利要求

1.一种模拟驱动机构顶部边界条件的固定限位装置，其特征在于：包括两个相互平行的横向限位机构和两个相互平行的纵向限位机构，横向限位机构与纵向限位机构围成一个封闭结构，所述封闭结构的内壁设有限位板，所述纵向限位机构上设置有吊装结构；

所述横向限位机构为横向槽钢(1)，纵向限位机构为纵向槽钢(2)，两块横向槽钢(1)搭接在两块纵向槽钢(2)上，且两块横向槽钢(1)位于两块纵向槽钢(2)之间，所述的两块横向槽钢(1)以及两块纵向槽钢(2)均采用背对的方式进行设置；

所述限位板包括两块横向限位板(9)和两块纵向限位板(3)，两块横向限位板(9)分别设置在两块横向槽钢(1)的腹板上，两块纵向限位板(3)分别设置在两块纵向槽钢(2)的腹板上；

还包括缓冲层(7)，所述缓冲层(7)设置在横向限位板(9)的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种模拟驱动机构顶部边界条件的固定限位装置，其特征在于：所述纵向槽钢(2)的厚度为3～5mm。

3.根据权利要求1所述的一种模拟驱动机构顶部边界条件的固定限位装置，其特征在于：所述横向槽钢(1)的翼板之间和纵向槽钢(2)的翼板之间至少分别设有一个加强筋板(4)。

4.根据权利要求1所述的一种模拟驱动机构顶部边界条件的固定限位装置，其特征在于：所述横向限位板(9)和缓冲层(7)通过螺栓和螺母紧固在横向槽钢(1)上。

5.根据权利要求2～4任一项所述的一种模拟驱动机构顶部边界条件的固定限位装置，其特征在于：还包括两个保护垫(8)，两个保护垫(8)分别设置在两块横向槽钢(1)上，且两个保护垫(8)之间的距离小于两块横向槽钢(1)之间的距离。

6.根据权利要求1所述的一种模拟驱动机构顶部边界条件的固定限位装置，其特征在于：所述两个横向限位槽钢之间的距离根据驱动机构安装根部处的地震位移时程最大位移量和驱动机构顶部需要限位处相对于堆顶抗震支承环的最大位移量确定。

说明书

一种模拟驱动机构顶部边界条件的固定限位装置

技术领域

[0001] 本发明涉及核电站反应堆控制棒驱动线抗震试验领域，具体涉及一种模拟驱动机构顶部边界条件的固定限位装置。

背景技术

[0002] 核电站反应堆控制棒驱动线是核电站反应堆唯一的活动部件，而且是保证反应堆安全运行的关键设备之一。根据国家核安全局发布的核安全法规技术文件HAF J0053《核设备抗震鉴定试验指南》的要求，控制棒驱动线属抗震I类设备，应能承受OBE和SSE地震载荷，并保证在地震发生时和地震后均能履行其安全功能。国外核电发达国家(如美国、日本和法国等)对新型堆的控制棒驱动线，在其应用于核电站之前，都要对其进行抗震鉴定试验，采用的试验方法主要为多点激励实验法。

[0003] 现阶段，国内大力发展核电行业，有多套新型研制的反应堆控制棒驱动线需要进行抗震性能验证，以便进一步确保反应堆的安全性。针对反应堆控制棒驱动线这类包含多个部件的细长型结构件，为了精确模拟各个部件的地震激励，该类型试验通常在多点激励竖井实验装置内进行，在控制方式上常采用位移控制。目前，反应堆驱动线设计时，驱动机构顶端与堆顶抗震支承结构间多为间隙安装，即在静态时，驱动机构顶端处于完全自由的状态。但在地震载荷作用下，整个堆本体包括堆顶的驱动机构都处于相对运动的状态，在这种动态情况下，实堆中驱动机构的运动会受到堆顶抗震支承结构的约束限位。

[0004] 多点激励竖井实验装置由竖井、激振器和控制系统组成。其中竖井结构为一深15m、对边相距4m的八角形钢筋混凝土结构。该竖井结构底部中心位置有便于安装驱动线试验件的基础平台，但顶部为敞口，仅采用竖井试验装置无法模拟驱动线顶部在实际安装状态下的支承、安装情况。在开展控制棒驱动线抗震试验时，为模拟整套驱动线在实际安装状态下的支承、安装情况，需要一种模拟驱动机构顶部边界条件的固定限位装置。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种模拟驱动机构顶部边界条件的固定限位装置，解决目前在进行反应堆控制棒驱动线抗震试验的需求。

[0006] 本发明为实现上述目的，采用以下技术方案实现：一种模拟驱动机构顶部边界条件的固定限位装置，包括两个相互平行的横向限位机构和两个相互平行的纵向限位机构，横向限位机构与纵向限位机构围成一个封闭结构，所述封闭结构的内壁设有限位板，所述纵向限位机构上设置有吊装结构。本固定限位装置可工作于驱动线静态落棒、地震试验载荷作用下安全运行或落棒等不同的试验环境下，为模拟整套驱动线在实际安装状态下的支承、安装情况，开展驱动线抗震试验研究。吊装结构用于将整个固定限位装置安装固定在吊耳上，本装置采用两个横向限位机构、两个纵向限位机构和限位板形成主限位框架的结构，可根据试验的具体要求，适当调整两个横向限位机构和两个纵向限位机构的距离。

[0007] 优选的，所述横向限位机构为横向槽钢，纵向限位机构为纵向槽钢，两块横向槽钢搭接在两块纵向槽钢上，且两块横向槽钢位于两块纵向槽钢之间，所述的两块横向槽钢以及两块纵向槽钢均采用背对的方式进行设置。横向限位机构和纵向限位机构均采用槽钢结构，两块横向槽钢采用背对的方式设置即两块横向槽钢的腹板一侧构成封闭结构的内侧，两块纵向槽钢的摆放位置同理。利用两个纵向槽钢加两个横向槽钢形成主限位框架的简单结构形式，其中两个纵向槽钢的底部翼板是整个固定限位装置的安装面，即安装底面平整且形状规则，可方便安装于已调整好安装高度的各种型式的基础横梁上。采用槽钢其具有两个翼板，一面作为安装面，另一面作为吊装面；其相比于口型钢质量更轻且结构简单。

[0008] 进一步的，所述横向槽钢的厚度2～3mm，纵向槽钢的厚度为3～5mm。实验证明，该厚度的槽钢已能很好的保证结构的刚度和强度，太厚的槽钢只能无谓的增加重量。

[0009] 进一步的，所述横向槽钢的翼板之间和纵向槽钢的翼板之间至少分别设有一个加强筋板。利用加强筋增强横向槽钢和纵向槽钢结构的稳定性。采用这种结构的加强筋能明显的提高结构强度，且不会给装置带来太多的质量添加。

[0010] 进一步的，所述限位板包括两块横向限位板和两块纵向限位板，两块横向限位板分别设置在两块横向槽钢的腹板上，两块纵向限位板分别设置在两块纵向槽钢的内侧面上。

[0011] 进一步的，还包括缓冲层，所述缓冲层设置在横向限位板的外侧。横向限位板的一侧与横向槽钢的腹板连接，另一侧为自由侧，即外侧。

[0012] 进一步的，所述横向限位板和缓冲层通过螺栓和螺母紧固在横向槽钢上。

[0013] 进一步的，还包括两个保护垫，两个保护垫分别设置在两块横向槽钢上，且两个保护垫之间的距离小于两块横向槽钢之间的距离。保护垫比缓冲层稍耐碰撞，对试验件外表面起保护作用的同时，对缓冲层也是一种很好的保护，可以延长装置的使用次数。

[0014] 进一步的，所述两个横向限位槽钢之间的距离根据驱动机构安装根部处的地震位移时程最大位移量和驱动机构顶部需要限位处相对于堆顶抗震支承环的最大位移量确定，以保证相应部位在抗震试验中的位移不小于其在实堆中的最大位移。

[0015] 本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

[0016] 本发明采用两个横向限位机构、两个纵向限位机构和限位板形成主限位框架的结构，两个横向限位机构和两个纵向限位机构的距离可根据具体使用情况调整，其真实合理的模拟实堆中驱动机构顶部的安装边界条件，能够对控制棒驱动线位移较大部位进行限位，解决了反应堆控制棒驱动线抗震试验中的准确模拟驱动机构顶端安装边界条件的技术难题。

附图说明

[0017] 图1为本发明的俯视图；

[0018] 图2为本发明的侧视图；

[0019] 图3为本发明的主视图。

具体实施方式

[0020] 下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

[0021] 实施例1：

[0022] 如图1所示一种模拟驱动机构顶部边界条件的固定限位装置，包括两个相互平行的横向限位机构和两个相互平行的纵向限位机构，横向限位机构与纵向限位机构围成一个封闭结构，所述封闭结构的内壁设有限位板，所述纵向限位机构上设置有吊装结构。

[0023] 实施例2：

[0024] 具体的，横向限位机构和纵向限位机构均采用槽钢结构，即横向限位机构为横向槽钢1，纵向限位机构为纵向槽钢2，两块横向槽钢1搭接在两块纵向槽钢2上。横向槽钢1和纵向槽钢2均可采用标准型号的槽钢来制成，也可采用三块钢板焊接成槽钢型式。纵向限位槽钢，起主要支撑作用，其厚度一般采用3～5mm；横向限位槽钢是本固定限位装置主限位方向的槽钢，其不起主支撑作用，厚度宜采用比纵向槽钢钢板略薄的结构，一般小2mm左右即可，即其厚度一般采用2～3mm。横向限位槽钢需要搭接在两个纵向限位槽钢之间，因此可根据实际搭接尺寸将横向限位槽钢进行搭接缺口切割，切割后的搭接面要确保光滑平整，以便进一步保证横向限位槽钢在纵向限位槽钢之间搭接后的形位效果。吊装结构即在纵向限位槽钢上设置吊装孔，便于与吊耳之间通过螺栓连接固定。工作时，试验件在两限位面间往复横向运动，有本装置的保护，可确保试验件相应位置不会出现与实际情况不相符的过大位移。固定限位装置内部封闭结构即为限位空间，两横向限位槽钢相对的面为主限位面，也是试验时试验件横向运动时可能会接触到的面。该装置的强度、刚度均满足要求。

[0025] 横向槽钢搭接焊连在两个纵向槽钢之间，确定两个横向槽钢之间的距离L是组装主限位框架的关键。该距离L的确定，取决于两方面：一个是试验采用的驱动机构安装根部处的地震位移时程最大位移量L1；另一个是驱动机构顶部需要限位处相对于堆顶抗震支承环的最大位移量L2。确定距离L时，驱动机构安装根部的最大位移量L1需按规范规定考虑相应的方向系数和一定比例的裕量进行适当折算，折算后的驱动机构安装根部的最大位移量为L3，将折算后的驱动机构安装根部的最大位移量L3与最大位移量L2相加，相加后的最大位移量L4即为在地震载荷作用下驱动机构顶部需要限位处的最大运动行程，两个横向限位槽钢之间的距离L取值为L4加两个横向限位板板厚，以便能够保证相应部位在抗震试验中的位移不小于其在实堆中的最大位移。

[0026] 横向槽钢和纵向槽钢结构件可供同类型试验中的固定限位装置采用，可根据试验的具体要求，适当调整两个横向槽钢或两个限位槽钢间的距离。

[0027] 采用本实施例的结构，其具有安装高度易控、安装便捷、模拟效果能满足驱动线抗震试验的试验要求等优点，解决了反应堆控制棒驱动线抗震试验中的准确模拟驱动机构顶端安装边界条件的技术难题。

[0028] 实施例3

[0029] 本实施例在上述实施例的基础上做了优化，即在横向槽钢1的翼板之间和纵向槽钢2的翼板之间至少分别设有一个加强筋板4。加强筋板4的个数根据纵向限位槽钢的长度调整。

[0030] 实施例4

[0031] 本实施例在上述实施例的基础上做了细化，限位板包括两块横向限位板9和两块纵向限位板3，两块横向限位板9分别设置在两块横向槽钢1的腹板上，两块纵向限位板3分别设置在两块纵向槽钢2的腹板上。限位板的长宽尺寸根据主限位框架内部空间尺寸决定。由于地震载荷是横向施加的，为避免驱动机构外表面的损坏，在横向限位板9的外侧设置包覆缓冲层，并在缓冲层外侧包覆保护垫，保护垫的下端、缓冲层横向限位板采用通过螺栓和螺母紧固在横向槽钢1的腹板上，保护垫的上端紧固在横向槽钢上方的翼板上。缓冲层和保护垫对驱动机构与横向槽钢间可能的碰撞部位进行了很好地保护，避免了驱动机构外表面的损坏。保护垫之间的距离小于两个横向限位槽钢之间的距离L，这样才能有效地保护驱动机构外表面。实际操作时，可按计划设置的保护垫之间的距离来调整横向限位板的厚度，然后可进一步确定纵向限位板的长、宽尺寸，纵向限位板的厚度无特殊要求，方便备料即可。
保护垫优选的采用橡胶垫。

[0032] 该装置的限位效果好，帮助解决了如何避免反应堆控制棒驱动线抗震试验中由于驱动机构端部位移过大导致驱动机构与压力容器连接部位产生很大的应力、进而造成驱动机构损坏的技术难题。

[0033] 该结构形式的模拟驱动机构顶部边界条件的固定限位装置已成功应用于：AP1000反应堆控制棒驱动线抗震试验、ACP1000反应堆控制棒驱动线抗震试验、ACP100反应堆控制棒驱动线抗震试验。

[0034] 上述研究课题对反应堆控制棒驱动线进行了全面的抗震试验研究，获得了完整的试验数据，为反应堆的安全评审提供了准确而真实的依据。利用该模拟驱动机构顶部边界条件的固定限位装置，真实合理的模拟了实堆中驱动机构顶部的安装边界条件。

[0035] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。