一種核電儀控系統(tǒng)用線槽結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：核電儀控系統(tǒng)使用的線槽結(jié)構(gòu)需滿足抗震要求，但是目前線槽結(jié)構(gòu)普通為插接式，不滿足抗震要求。根據(jù)多個(gè)核電項(xiàng)目的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)出一種既滿足抗震，又方便快捷拆卸的一款免維護(hù)線槽結(jié)構(gòu)，該線槽具有安裝簡(jiǎn)單可靠、線纜防護(hù)優(yōu)良、生產(chǎn)成本低、維護(hù)方便的特點(diǎn)，尤其適用于核電站等使用周期長(zhǎng)且對(duì)質(zhì)量要求苛刻的使用環(huán)境，該線槽已通過(guò)相關(guān)機(jī)械試驗(yàn)，滿足核電站使用要求，目前在多個(gè)核電站相關(guān)項(xiàng)目中已有應(yīng)用。關(guān)鍵詞：核電站；快拆免維護(hù)；線槽；機(jī)械試驗(yàn)

在核電儀控系統(tǒng)中，線槽作為系統(tǒng)中機(jī)柜和盤臺(tái)線纜敷設(shè)的主要載體工具，除滿足抗震要求外，還應(yīng)滿足《GB/T13286-2008》標(biāo)準(zhǔn)線纜敷設(shè)要求及RCC-E布線工藝要求。該線槽結(jié)構(gòu)主要通過(guò)鈑金加工而成，調(diào)查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有金屬材質(zhì)線槽結(jié)構(gòu)種類繁多，造型各異，但都不能滿足核電儀控系統(tǒng)機(jī)柜盤臺(tái)的使用要求。應(yīng)用到核電站的設(shè)備，除具備良好的產(chǎn)品功能外，如滿足抗震要求，布線工藝要求外，還具有性能穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)維護(hù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。本文描述一款快拆免維護(hù)線槽的設(shè)計(jì)方法，它規(guī)避了現(xiàn)有線槽的缺陷，滿足核電儀控系統(tǒng)機(jī)柜盤臺(tái)的使用要求，提升工程價(jià)值。該線槽具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，受專利保護(hù)。

1設(shè)計(jì)要求

1.1抗震設(shè)計(jì)應(yīng)用于核電站的相關(guān)物資應(yīng)滿足核電站抗震要求，作為線纜敷設(shè)的結(jié)構(gòu)載體，線槽結(jié)構(gòu)術(shù)語(yǔ)抗震II類物資，其要求在承受S1（運(yùn)行基準(zhǔn)地震OBE）和S2（安全停堆地震SSE）載荷后保證自身完整或（和）不能影響抗震I類物項(xiàng)的安全性。為保證線槽結(jié)構(gòu)具有足夠強(qiáng)度，線槽必須選用金屬材質(zhì)，且線槽結(jié)構(gòu)必須使用螺栓安裝緊固。線槽作為線纜敷設(shè)載體一般不單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)線槽常跟隨儀控系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，如安裝在BUP（BUP為1E級(jí)屬于抗震1類）操作臺(tái)內(nèi)部一起進(jìn)行抗震試驗(yàn)，整個(gè)試驗(yàn)歷經(jīng)5次OBE，1次SSE（SSE：垂直加速度0.135g，水平加速度0.2g），持續(xù)時(shí)間不少于30秒。1.2實(shí)體隔離根據(jù)《GB/T13286-2008》解讀，該線槽結(jié)構(gòu)應(yīng)在滿足不同序列間應(yīng)實(shí)體隔離的情況下滿足線纜敷設(shè)要求，具體閉合、敞開(kāi)及出線孔位置可根據(jù)線纜敷設(shè)設(shè)計(jì)進(jìn)行線槽布置設(shè)計(jì)及線纜孔洞設(shè)計(jì)。1.3布線工藝要求通過(guò)RCC-E標(biāo)準(zhǔn)解讀，線槽結(jié)構(gòu)應(yīng)符合線纜安裝工藝要求，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)：（1）線槽需要用固定螺釘可靠固定安裝，滿足抗震要求。（2）為避免固定螺釘劃傷線纜，應(yīng)選擇邊緣光滑固定螺釘進(jìn)行緊固。（3）線槽內(nèi)部應(yīng)光滑無(wú)銳角結(jié)構(gòu)，避免線纜安裝維護(hù)時(shí)劃傷線纜。

2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)理念（1）線槽蓋設(shè)計(jì)線槽蓋與線槽本體禁止使用扣合式蓋板結(jié)構(gòu)（如圖1所示）和卡扣式線槽蓋安裝結(jié)構(gòu)（如圖2所示），扣合結(jié)構(gòu)對(duì)板材剛性要求很高，拆卸時(shí)操作不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致蓋板角度變形，尤其不適用于生命周期長(zhǎng)且頻繁維護(hù)的設(shè)備中。而卡扣式線槽蓋與線槽之間靠卡扣提供的摩擦力緊固，摩擦力的大小取決于卡扣預(yù)緊力大?。蹌傂砸筝^高），卡扣旋轉(zhuǎn)拆卸安裝中沒(méi)有力矩等緊固等裝配要求，不適合有抗震等要求的核電站電路安裝中，尤其在豎向安裝中，很容易脫落。

圖1

扣合式線槽結(jié)構(gòu)

圖2

卡扣式線槽結(jié)構(gòu)綜上所述，為滿足核電站設(shè)備運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，應(yīng)采取保守的設(shè)計(jì)方案，線槽蓋與線槽本體連接采用螺栓固定。（2）線槽腔體設(shè)計(jì)為滿足布線工藝要求，線槽蓋閉合后內(nèi)壁應(yīng)無(wú)銳角結(jié)構(gòu)外露。類似上文提到的卡扣式線槽蓋安裝結(jié)構(gòu)（如圖2所示），其線槽蓋上壓?？尚D(zhuǎn)卡扣，雖然其使用較為靈活，安裝完成后線槽內(nèi)壁光滑，但其有一個(gè)重要缺陷：由于卡件安裝中需要旋轉(zhuǎn)緊固，如果線槽內(nèi)線纜較多，在操作閉合中存在線纜劃傷的風(fēng)險(xiǎn)。2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)針對(duì)現(xiàn)有線槽蓋板易變形脫落、頻繁拆卸易損壞、零部件容易脫落丟失、內(nèi)部旋緊卡件存在劃傷線纜的風(fēng)險(xiǎn)、無(wú)法應(yīng)對(duì)抗震等苛刻環(huán)境的一系列問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種防護(hù)性能優(yōu)秀，滿足抗震要求、隔離要求等條件，長(zhǎng)時(shí)間使用不易脫落，維護(hù)拆卸時(shí)零部件不易丟失散落、不會(huì)損傷線纜，且拆卸簡(jiǎn)單適用于核電儀控系統(tǒng)機(jī)柜盤臺(tái)的線槽結(jié)構(gòu)。如圖3~圖5所示，線槽本體1為U型，在其U型上端設(shè)有凹形槽7，線槽本體1的凹形槽7上部開(kāi)設(shè)有特殊安裝孔10，緊固部件安裝在線槽本體1該特殊安裝孔10中，該特殊安裝孔10呈L形，讓緊固部件能夠在特殊安裝孔10中滑動(dòng)，線槽本體1通過(guò)線槽安裝螺栓9和大型墊片8安裝在相應(yīng)的設(shè)備上，線槽蓋2開(kāi)設(shè)有卡口11，可直接卡在緊固部件上。通過(guò)開(kāi)設(shè)凹形槽7，將緊固部件末端與線纜隔離，可以有效防止方形螺母5的銳部劃傷線纜，另外，在線槽設(shè)備拆卸過(guò)程中，緊固部件能夠直接從L形安裝孔中撤下，方便工作人員更換，而且由于凹形槽的隔離，撤下的緊固部件也不會(huì)掉落在線纜分布區(qū)域，可以防止零件掉落丟失。

圖3

線槽截面

圖4

線槽內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖5

線槽總體示意圖另外，如圖4所示，特殊安裝孔10開(kāi)設(shè)在線槽本體1頭尾兩端，且各設(shè)有2個(gè)特殊安裝孔10，每個(gè)特殊安裝孔10安裝一個(gè)緊固部件，即每個(gè)線槽蓋2配有4個(gè)緊固部件，這樣在線槽使用過(guò)程中，線槽蓋2不會(huì)因?yàn)檎饎?dòng)等原因而從線槽主體上1脫落。如圖5所示，將線槽主體1通過(guò)線槽蓋2通過(guò)線槽安裝結(jié)構(gòu)安裝在相應(yīng)設(shè)備上，并將緊固部件等所有組件安裝好后，將線槽蓋2的卡扣11對(duì)準(zhǔn)緊固部件扣在線槽主體1上，并往箭頭方向移動(dòng)線槽蓋2至特殊安裝孔10的里部，最后緊固線槽安裝螺栓9至規(guī)定力矩范圍完成線槽安裝。

圖6

線槽滑動(dòng)示意圖圖中：線槽本體1，線槽蓋2，可旋轉(zhuǎn)卡扣3，緊固螺釘4，方形螺母5，小型墊片6，凹形槽7，大型墊片8，線槽安裝螺栓9，特殊安裝孔10，螺釘槽口11，線槽容量12

3生產(chǎn)制作

3.1生產(chǎn)工藝該線槽結(jié)構(gòu)屬于鈑金結(jié)構(gòu)，鈑金結(jié)構(gòu)是用金屬薄板經(jīng)過(guò)鈑金加工后生成的零件，鈑金結(jié)構(gòu)的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是，無(wú)論最終的造型多么復(fù)雜，都是從一塊厚度一致的平板板材開(kāi)始，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的沖壓，折彎等工序加工制造而成。鈑金加工主要工序有：剪切、折彎、鉚接/焊接、表面處理等工藝。3.2生產(chǎn)成本在鈑金生產(chǎn)中焊接是將多個(gè)構(gòu)件焊接在一起，達(dá)到加工的目的。鈑金件焊接由于板體薄，焊接時(shí)受熱不均勻最容易造成焊接變形，富有經(jīng)驗(yàn)的工程師為了減少變形，在焊接前會(huì)進(jìn)行定位拼裝，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)焊接工裝并制定合理焊接順序進(jìn)行焊接操作。值得關(guān)注的是板材形變不可避免，焊接后大多需要付出大量人力打磨整形處理。從2.2章節(jié)可以看出，線槽本體、線槽蓋及其附件通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)剔除焊接工序，減少了生產(chǎn)工序降低了線槽的制造成本。3.3提升品質(zhì)焊接構(gòu)件在焊接后進(jìn)行表面處理，不同材料選擇的表面處理方法也不用，常用的冷板加工后通常要進(jìn)行表面電鍍，由于焊接構(gòu)件接觸面有夾層，在電鍍時(shí)液體會(huì)滲透到夾層中難以排除造成電鍍不良。該線槽結(jié)構(gòu)本體（如圖3所示）內(nèi)部腔體多重U型結(jié)構(gòu)根據(jù)折彎彎刀結(jié)構(gòu)進(jìn)行極限設(shè)計(jì)，如圖7所示，最大限度提升內(nèi)腔體線槽容量。

圖7

折彎成型示意圖同時(shí)該結(jié)構(gòu)一體折彎成型，沒(méi)有焊接結(jié)構(gòu)，可避免焊接后電鍍?cè)斐山饘賷A層電鍍不良，提升產(chǎn)品品質(zhì)。3.4使用成本固定螺栓在壓鉚/焊接后與線槽形成固定結(jié)構(gòu)，在核電站漫長(zhǎng)的運(yùn)行周期內(nèi)，維護(hù)是必不可少的，然而線槽蓋在反復(fù)拆卸時(shí)必然造成螺紋失效，機(jī)組在運(yùn)行中，扯動(dòng)線纜更換線槽對(duì)機(jī)組及線纜影響巨大，無(wú)法實(shí)施。新線槽蓋安裝通過(guò)方形螺母卡扣在線槽外側(cè)凹槽，安裝簡(jiǎn)單快捷，同時(shí)線槽蓋拆裝時(shí)松動(dòng)固定螺栓即可脫出，降低螺栓丟失風(fēng)險(xiǎn)。綜上所述，新線槽結(jié)構(gòu)在機(jī)組維護(hù)時(shí)省時(shí)省力，簡(jiǎn)單可靠對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行沒(méi)有影響。

4應(yīng)用情況

該線槽結(jié)構(gòu)在廣利核公司田灣56號(hào)機(jī)組BUP上首次應(yīng)用，經(jīng)過(guò)抗震試驗(yàn)驗(yàn)證滿足項(xiàng)目抗震要求。同時(shí)該線槽結(jié)構(gòu)還應(yīng)