AP1000核电站的主泵测量安装方法与流程

本发明涉及核电站建造领域，尤其涉及一种对ap1000核电站中的主泵进行测量安装的方法。

背景技术：

目前，在对常规堆型的核电站的主泵进行安装时，通常是采用全站仪测量或线坠测量等传统的测量方法对坐标定位或安装同心度进行测量。其中，全站仪测量仅能完成平面位置坐标测量，且平面测量精度约为1mm，很难实现三维空间测量，更无法保证测量精度；线坠测量也局限于对形状规则的部件进行对中测量或同心度测量，且测量精度也仅能达到1mm/m。

ap1000核电站中的主泵的安装方式与常规核电站中的主泵的安装方式不同，在主泵泵体与吸入适配器及泵壳之间均需设置有一定的间隙，且该间隙的精度要求非常高；在主泵泵体顶升的过程中，由于空间狭小且视线受阻，无法直接监测到上述间隙，可能会发生主泵泵体与吸入适配器磕碰而导致位于主泵泵体顶部的扩散器与吸入适配器受损。

技术实现要素：

为提高安装精度，避免主泵泵体与吸入适配器发生碰撞，本发明提出一种ap1000核电站的主泵测量安装方法，该方法包括如下步骤：

步骤s1、在吸入适配器的顶部法兰圆周上设置至少3个适配器测量点，并在所述吸入适配器中的上部法兰面圆柱体、本体圆柱、面向叶轮圆柱、面向扩散器圆柱、底部外圆上分别设置与所述适配器测量点的数量相同且在圆周上的位置相对应的适配器建模测量点；

将所述吸入适配器水平放置，并在所述吸入适配器的两端分别架设一台激光跟踪仪，利用所述激光跟踪仪采集所述适配器测量点和所述适配器建模测量点的坐标数据，利用采集到的坐标数据建立所述吸入适配器的三维模型，并根据所述吸入适配器的三维模型对所述吸入适配器的各个部位的偏差进行分析计算，确保所述吸入适配器的制造精度满足安装要求；

步骤s2、在所述主泵的安装腔室的墙壁上和蒸汽发生器的垂直支撑立柱上布设若干个测量转站用的测量控制点，且激光跟踪仪在每个测站点上可与至少6-8个测量控制点通视；在泵壳法兰上选定数量与所述适配器测量点的数量相同且在圆周上的位置相对应的泵壳法兰螺栓孔，并在该泵壳法兰螺栓孔的内圆周上设定至少3个泵壳安装圆周定位点，利用所述激光跟踪仪采集所述泵壳安装圆周定位点的坐标数据，并利用所述泵壳安装圆周定位点的坐标数据计算得出所述泵壳法兰螺栓孔的安装中心的坐标数据，再利用所述泵壳法兰螺栓孔的安装中心的坐标数据计算得出泵壳的安装中心的坐标数据；

以所述泵壳的安装中心为原点，建立所述吸入适配器的安装坐标系，且该吸入适配器的安装坐标系的z轴垂直于所述泵壳法兰所在的平面，x轴平行于主泵安装小车的行走方向；

在将所述吸入适配器置于所述主泵安装小车的顶升工装上后，利用激光跟踪仪对所述吸入适配器上的适配器测量点进行测量，并根据测量结果计算出所述吸入适配器的中心点在所述吸入适配器的安装坐标系下的坐标数据，且该坐标数据在x轴及y轴上的绝对值为所述主泵安装小车在x轴和y轴方向上的行走距离，推动所述主泵安装小车行走将所述吸入适配器运送至所述泵壳的正下方；再次对所述吸入适配器上的顶部法兰圆周上适配器测量点进行测量，计算得出所述吸入适配器的顶部法兰圆周的圆周中心坐标及水平度，当所述吸入适配器的顶部法兰圆周的圆周中心坐标相对于所述泵壳的中心点的同心度偏差γ≥1mm或所述吸入适配器的顶部法兰圆周的水平度与所述泵壳法兰的水平度的平行度偏差σ≥1.52mm时，调整所述主泵安装小车的水平位置及水平度，直至所述所述吸入适配器的中心点与所述泵壳的中心点的同心度偏差γ<1mm且所述吸入适配器的水平度与所述泵壳法兰的水平度的平行度偏差σ<1.52mms，利用所述主泵安装小车的顶升工装将所述吸入适配器顶升并安装到所述泵壳内；

步骤s3、利用激光跟踪仪对所述适配器测量点、所述适配器建模测量点和所述泵壳安装圆周定位点进行复测，对所述泵壳进行拟合定位，并计算出所述泵壳法兰的水平度；

步骤s4、将所述主泵泵体吊装到所述主泵安装小车的顶升工装上，在主泵泵体上靠近主泵法兰处布设若干个转换控制点，且所述转换控制点面向所述激光跟踪仪的架设位置；在所述主泵泵体中的叶轮的外圆、扩散器的内圆、法兰的外圆周以及热屏圆柱的顶部圆周、中部圆周和底部圆周上分别设置至少3个泵体建模测量点；

利用激光跟踪仪对位于所述热屏圆柱的顶部圆周上的泵体建模测量点进行测量，并根据测量结果计算得出所述热屏圆柱的顶部圆周的中心点，以该热屏圆柱的顶部圆周的中心点为原点建立所述主泵泵体的安装测量坐标系，且该安装测量坐标系的z轴垂直于所述热屏圆柱的顶部圆环面，x轴指向一个泵壳法兰螺栓孔的安装中心；

利用激光跟踪仪对所述泵体建模测量点和所述转换控制点进行测量，采集并记录所述泵体建模测量点和所述转换控制点在所述主泵泵体的安装测量坐标系中的坐标数据；根据采集到的泵体建模测量点的坐标数据建立所述主泵泵体的三维模型；

在所述主泵法兰上选定若干个主泵法兰螺孔，并在所述主泵法兰螺孔的内圆周上设定至少3个主泵安装圆周定位点，利用所述激光跟踪仪采集所述主泵安装圆周定位点的坐标数据，并利用所述主泵安装圆周定位点的坐标数据计算得出所述主泵法兰螺孔的安装中心的坐标数据，再利用所述主泵法兰螺孔螺栓孔的安装中心的坐标数据计算得出所述主泵泵体的安装中心的坐标数据；

根据所述法兰外圆周上的主泵建模测量点的坐标数据计算得出所述主泵泵体的主泵法兰的水平度，当所述主泵泵体的主泵法兰的水平度与所述泵壳法兰的水平度的平行度偏差ρ≥1.52mm时，调整所述主泵安装小车的水平度，直至所述平行度偏差ρ<1.52mm；对所述热屏圆柱的外壁与所述泵壳的内壁在水平方向上的热屏间隙λ进行计算，当所述热屏间隙λ<6.35mm或λ>6.99mm时，对所述主泵安装小车的水平位置进行调整，直至所述热屏间隙λ的取值在6.35mm至6.99mm之间；对所述主泵法兰上位于同一直径上的两个相对的主泵法兰螺孔的安装中心进行连线得到连线l1，对所述泵壳法兰上与于两个对所述主泵法兰螺孔位置相对应的泵壳法兰螺栓孔的安装中心进行连线得到连线l2，计算得到所述连线l1和所述连线l2的锐角夹角θ，当所述锐角夹角θ≥0.5°时，对所述主泵泵体的角度进行对中调整，直至所述锐角夹角θ<0.5°；

利用所述主泵安装小车的顶升工装将所述主泵泵体顶升并安装到所述泵壳内，在顶升过程中：

当所述主泵法兰与泵壳法兰之间的距离大于320mm时，分别对所述转换控制点进行测量，对在当前位置的所述主泵泵体进行拟合定位，并验证平行度偏差ρ、热屏间隙λ以及锐角夹角θ是否满足要求，若满足要求，继续对所述主泵泵体进行顶升；若不满足要求，对所述主泵泵体进行调整，直至满足要求；

当所述主泵法兰距离所述泵壳法兰320mm时，顶升完成，对所述转换控制点进行测量，对在当前位置的所述主泵泵体进行拟合定位，检查所述主泵泵体的位置；根据主泵安装要求安装对应的螺栓，并卸载所述主泵安装小车；再次对所述转换控制点进行测量，并对在当前位置的主泵泵体进行拟合定位，检查所述主泵泵体的最终位置，主泵测量安装完成。

采用本发明方法对ap1000核电站的主泵进行测量安装时，通过激光跟踪仪对吸入适配器、泵壳及主泵泵体进行测量，并对根据测量结果对吸入适配器和主泵泵体进行建模，以确保将吸入适配器顺利安装到泵壳内；根据测量结果对主泵泵体在安装过程中的实际位置进行拟合定位，对主泵泵体的安装过程中进行全程监控并根据监控结果指导安装，以保证主泵泵体的安装过程安全可靠，且安装精度能够满足设计要求。另外，在主泵泵体顶升过程中，通过对转换控制点进行测量，并根据测量结果可计算出平行度偏差ρ、热屏间隙λ以及锐角夹角θ，进而可验证平行度偏差ρ、热屏间隙λ以及锐角夹角θ是否满足要求，可严格控制主泵泵体与吸入适配器及泵壳之间的间隙，提高主泵泵体安装的安全性。

优选地，在所述步骤s4中，当激光跟踪仪位于某一架设位置时，面向激光跟踪仪的架设位置的转换控制点至少有8-9个。

优选地，在所述主泵法兰螺孔的内圆周上设定5个呈均匀分布的主泵安装圆周定位点，提高计算得到的主泵的安装中心的坐标数据的精度。

附图说明

图1为吸入适配器的主视剖视示意图；

图2为本发明ap1000核电站的主泵测量安装方法中的主泵安装小车的行走示意图；

图3为ap1000核电站的主泵的部分剖视示意图；

图4为ap1000核电站的主泵上部的剖视示意图。

具体实施方式

下面，结合图1-4，对本发明ap1000核电站的主泵测量安装方法进行详细说明。该方法包括如下步骤：

步骤s1、在吸入适配器上布设适配器测量点和适配器建模测量点，根据测量结果建立吸入适配器的三维模型，并根据该三维模型对吸入适配器的形状偏差进行分析计算。

如图1所示，在吸入适配器1的顶部法兰圆周11上设置至少3个适配器测量点，并在吸入适配器1中的上部法兰面圆柱体12、本体圆柱13、面向叶轮圆柱14、面向扩散器圆柱15及底部外圆16上分别设置与适配器测量点的数量相同且在圆周上的位置相对应的适配器建模测量点。比如，在顶部法兰圆周11上的0°、90°、180°和270°位置处分别设置一个适配器测量点，在吸入适配器1中的上部法兰面圆柱体12、本体圆柱13、面向叶轮圆柱14、面向扩散器圆柱15及底部外圆16上对应的位置即0°、90°、180°和270°位置处分别设置一个适配器建模测量点。优选地，在吸入适配器1的顶部法兰圆周11上设置12个适配器测量点，且该12个适配器测量点呈均匀分布，以提高吸入适配器的中心点在吸入适配器的安装坐标系下的坐标数据的精度。优选地，按顺时针方向对适配器测量点进行编号，以便于测量安装人员按编号顺序完成测量操作，避免遗漏。

优选地，在采集适配器测量点和适配器建模测量点的坐标数据时，在激光跟踪仪的可视范围内布设至少6个适配器检测控制点，且激光跟踪仪对适配器测量点及适配器建模测量点进行测量前和测量后，分别对适配器检测控制点的坐标数据进行测量，且在对适配器测量点及适配器建模测量点进行测量前对适配器检测控制点进行测量得到的是前测值，在对适配器测量点及适配器建模测量点进行测量后对适配器检测控制点进行测量得到的是后测值。对适配器检测控制点的坐标数据的后测值和前测值进行比较，当二者的偏差η≥0.15mm时，需对适配器测量点和适配器建模测量点进行重新测量。这样，通过对适配器检测控制点进行二次测量得到的两组测量数据进行比较，可确保对适配器测量点和适配器建模测量点进行测量得到的测量结果的准确性。

将吸入适配器水平放置，即使吸入适配器的中心线呈水平状态。在吸入适配器的两端分别架设一台激光跟踪仪，利用激光跟踪仪采集适配器测量点和适配器建模测量点的坐标数据，利用采集到的坐标数据建立吸入适配器的三维模型，并根据吸入适配器的三维模型对吸入适配器的各个部位的偏差进行分析计算，确保所述吸入适配器的制造精度满足安装要求。

步骤s2、布设测量控制点，对泵壳进行测量，建立吸入适配器的安装坐标系，并将吸入适配器安装到泵壳内。

在主泵的安装腔室的墙壁上和蒸汽发生器的垂直支撑立柱上布设若干个测量转站用的测量控制点，且激光跟踪仪在每个测站点上可与至少6-8个测量控制点通视。

在泵壳法兰上选定数量与适配器测量点的数量相同且在圆周上的位置相对应的泵壳法兰螺栓孔。比如，当在顶部法兰圆周11上的0°、90°、180°和270°位置处分别设置一个适配器测量点时，选定泵壳法兰上位于0°、90°、180°和270°处的四个泵壳法兰螺栓孔。在选定的泵壳法兰螺栓孔的内圆周上设定至少3个泵壳安装圆周定位点，利用激光跟踪仪采集泵壳安装圆周定位点的坐标数据，并利用泵壳安装圆周定位点的坐标数据计算得出泵壳法兰螺栓孔的安装中心的坐标数据，再利用泵壳法兰螺栓孔的安装中心的坐标数据计算得出泵壳的安装中心的坐标数据。优选地，在选定的泵壳法兰螺栓孔的内圆周上设定至少5个呈均匀分布的泵壳安装圆周定位点，以提高计算得到的泵壳的安装中心的坐标数据的精度。

以泵壳的安装中心为原点，建立吸入适配器的安装坐标系，且该吸入适配器的安装坐标系的z轴垂直于泵壳法兰所在的平面，x轴平行于主泵安装小车的行走方向。

如图2所示，在将吸入适配器1置于主泵安装小车2的顶升工装上后，利用激光跟踪仪对吸入适配器1上的适配器测量点进行测量，并根据测量结果计算出吸入适配器1的中心点在吸入适配器1的安装坐标系下的坐标数据，该坐标数据在x轴及y轴上的绝对值为主泵安装小车2在x轴和y轴方向上的行走距离，推动主泵安装小车2行走将吸入适配器1运送至泵壳3的正下方。再次对吸入适配器上的顶部法兰圆周上适配器测量点进行测量，计算得出吸入适配器的顶部法兰圆周的圆周中心坐标及水平度，当吸入适配器的顶部法兰圆周的圆周中心坐标相对于泵壳的中心点的同心度偏差γ≥1mm或吸入适配器的顶部法兰圆周的水平度与泵壳法兰的水平度的平行度偏差σ≥1.52mm时，调整主泵安装小车的水平位置及水平度，直至所述吸入适配器的中心点与泵壳的中心点的同心度偏差γ<1mm且吸入适配器的水平度与泵壳法兰的水平度的平行度偏差σ<1.52mms，利用主泵安装小车的顶升工装将吸入适配器顶升并安装到泵壳内。

步骤s3、利用激光跟踪仪对适配器测量点、适配器建模测量点和泵壳安装圆周定位点进行复测，根据复测结果对泵壳进行拟合定位，并计算出泵壳法兰的水平度，为后续主泵泵体的测量及安装提供比较基准，提高主泵泵体的测量安装精度。

步骤s4、在主泵泵体上设置转换控制点及泵体建模测量点，利用激光跟踪仪对转换控制点和泵体建模测量点进行测量，建立主泵泵体的安装测量坐标系，并建立主泵泵体的三维模型，完成主泵泵体的测量安装。

将主泵泵体吊装到主泵安装小车的顶升工装上，在主泵泵体上靠近主泵法兰处布设若干个转换控制点，且转换控制点面向激光跟踪仪的架设位置。优选地，当激光跟踪仪位于某一架设位置时，面向激光跟踪仪的架设位置的转换控制点至少有8-9个。如图3和4所示，在主泵泵体4中的叶轮41的外圆、扩散器的内圆、法兰42的外圆周以及热屏圆柱43的顶部圆周、中部圆周和底部圆周上分别设置至少3个泵体建模测量点。优选地，在主泵泵体4中的叶轮41的外圆、扩散器的内圆、法兰42的外圆周以及热屏圆柱43的顶部圆周、中部圆周和底部圆周上分别设置12个呈均匀分布的泵体建模测量点，以提高建模精度。

利用激光跟踪仪对位于热屏圆柱的顶部圆周上的泵体建模测量点进行测量，并根据测量结果计算得出热屏圆柱的顶部圆周的中心点，以该热屏圆柱的顶部圆周的中心点为原点建立主泵泵体的安装测量坐标系，且该安装测量坐标系的z轴垂直于热屏圆柱的顶部圆环面，x轴指向一个泵壳法兰螺栓孔的安装中心，比如泵壳法兰上的1#螺栓孔的安装中心。

利用激光跟踪仪对泵体建模测量点和转换控制点进行测量，采集并记录泵体建模测量点和转换控制点在主泵泵体的安装测量坐标系中的坐标数据；根据采集到的泵体建模测量点的坐标数据建立主泵泵体的三维模型。

在主泵法兰上选定若干个主泵法兰螺孔，并在主泵法兰螺孔的内圆周上设定至少3个主泵安装圆周定位点。优选地，在主泵法兰螺孔的内圆周上设定5个呈均匀分布的主泵安装圆周定位点，提高计算得到的主泵的安装中心的坐标数据的精度。利用激光跟踪仪采集主泵安装圆周定位点的坐标数据后，先利用主泵安装圆周定位点的坐标数据计算得出主泵法兰螺孔的安装中心的坐标数据，再利用主泵法兰螺孔的安装中心的坐标数据计算得出主泵泵体的安装中心的坐标数据。

根据法兰外圆周上的主泵建模测量点的坐标数据计算得出主泵泵体的主泵法兰的水平度，当主泵泵体的主泵法兰的水平度与泵壳法兰的水平度的平行度偏差ρ≥1.52mm时，调整主泵安装小车的水平度，直至平行度偏差ρ<1.52mm。对热屏圆柱的外壁与泵壳的内壁在水平方向上的热屏间隙λ进行计算，当热屏间隙λ<6.35mm或λ>6.99mm时，对主泵安装小车的水平位置进行调整，直至热屏间隙λ的取值在6.35mm至6.99mm之间。对主泵法兰上位于同一直径上的两个相对的主泵法兰螺孔(比如1#和12#主泵法兰螺孔)的安装中心进行连线，得到连线l1，对主泵法兰上与两个主泵法兰螺孔(1#和12#主泵法兰螺孔)位置相对应的泵壳法兰螺栓孔(1#和12#泵壳法兰螺栓孔)的安装中心进行连线，得到连线l2，计算出连线l1和连线l2的锐角夹角θ，当锐角夹角θ≥0.5°时，对主泵泵体的角度进行对中调整，直至锐角夹角θ<0.5°。

利用主泵安装小车的顶升工装将主泵泵体顶升并安装到泵壳内，在顶升过程中：

当主泵法兰位于距离泵壳法兰590mm及420mm处，利用激光跟踪仪分别对转换控制点进行测量，根据测量结果对在当前位置的主泵泵体进行拟合定位，并验证平行度偏差ρ、热屏间隙λ以及锐角夹角θ是否满足要求，若满足要求，则继续对主泵泵体进行顶升；若不满足要求，则对主泵泵体进行调整，直至满足要求。在具体实施过程中，可根据需要调整对主泵泵体顶升过程进行监控的位置点，即主泵法兰与泵壳法兰之间的距离大于320mm时，顶升尚未完成，可对主泵泵体的顶升过程进行监控。

当主泵法兰位于距离泵壳法兰320mm处时，顶升完成，利用激光跟踪仪对转换控制点进行测量，根据测量结果对在当前位置的主泵泵体进行拟合定位，检查主泵泵体的位置。根据主泵安装要求安装对应位置的螺栓，并卸载主泵安装小车。再次对转换控制点进行测量，并根据测量结果对在当前位置的主泵泵体进行拟合定位，检查主泵泵体的最终位置，主泵测量安装完成。

采用本发明方法对ap1000核电站的主泵进行测量安装时，通过激光跟踪仪对吸入适配器、泵壳及主泵泵体进行测量，并对根据测量结果对吸入适配器和主泵泵体进行建模，以确保将吸入适配器顺利安装到泵壳内；根据测量结果对主泵泵体在安装过程中的实际位置进行拟合定位，对主泵泵体的安装过程中进行全程监控并根据监控结果指导安装，以保证主泵泵体的安装过程安全可靠，且安装精度能够满足设计要求。另外，在主泵泵体顶升过程中，通过对转换控制点进行测量，并根据测量结果可计算出平行度偏差ρ、热屏间隙λ以及锐角夹角θ，进而可验证平行度偏差ρ、热屏间隙λ以及锐角夹角θ是否满足要求，提高主泵泵体安装的安全性。