一種核電儀控系統(tǒng)用線槽結(jié)構(gòu)的設(shè)計與實現(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)多個核電項目的實際需求，設(shè)計出一種既滿足抗震，又方便快捷拆卸的一款免維護線槽結(jié)構(gòu)，該線槽具有安裝簡單可靠、線纜防護優(yōu)良、生產(chǎn)成本低、維護方便的特點，尤其適用于核電站等使用周期長且對質(zhì)量要求苛刻的使用環(huán)境，該線槽已通過相關(guān)機械試驗，滿足核電站使用要求，目前在多個核電站相關(guān)項目中已有應(yīng)用。關(guān)鍵詞：核電站；快拆免維護；線槽；機械試驗

在核電儀控系統(tǒng)中，線槽作為系統(tǒng)中機柜和盤臺線纜敷設(shè)的主要載體工具，除滿足抗震要求外，還應(yīng)滿足《GB/T13286-2008》標準線纜敷設(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)機柜盤臺的使用要求。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)維護簡單的特點。本文描述一款快拆免維護線槽的設(shè)計方法，它規(guī)避了現(xiàn)有線槽的缺陷，滿足核電儀控系統(tǒng)機柜盤臺的使用要求，提升工程價值。該線槽具有自主知識產(chǎn)權(quán)，受專利保護。

1設(shè)計要求

1.1抗震設(shè)計應(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)語抗震II類物資，其要求在承受S1（運行基準地震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類物項的安全性。為保證線槽結(jié)構(gòu)具有足夠強度，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)載體一般不單獨進行試驗，試驗時線槽常跟隨儀控系統(tǒng)進行試驗，如安裝在BUP（BUP為1E級屬于抗震1類）操作臺內(nèi)部一起進行抗震試驗，整個試驗歷經(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)時間不少于30秒。1.2實體隔離根據(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)實體隔離的情況下滿足線纜敷設(shè)要求，具體閉合、敞開及出線孔位置可根據(jù)線纜敷設(shè)設(shè)計進行線槽布置設(shè)計及線纜孔洞設(shè)計。1.3布線工藝要求通過RCC-E標準解讀，線槽結(jié)構(gòu)應(yīng)符合線纜安裝工藝要求，設(shè)計時應(yīng)滿足以下幾點：（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行緊固。（3）線槽內(nèi)部應(yīng)光滑無銳角結(jié)構(gòu)，避免線纜安裝維護時劃傷線纜。

2結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1設(shè)計理念（1）線槽蓋設(shè)計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)對板材剛性要求很高，拆卸時操作不當(dāng)會導(dǎo)致蓋板角度變形，尤其不適用于生命周期長且頻繁維護的設(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)緊力大小（卡扣剛性要求較高），卡扣旋轉(zhuǎn)拆卸安裝中沒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)備運行安全、可靠、穩(wěn)定，應(yīng)采取保守的設(shè)計方案，線槽蓋與線槽本體連接采用螺栓固定。（2）線槽腔體設(shè)計為滿足布線工藝要求，線槽蓋閉合后內(nèi)壁應(yīng)無銳角結(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。2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計針對現(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、無法應(yīng)對抗震等苛刻環(huán)境的一系列問題，設(shè)計一種防護性能優(yōu)秀，滿足抗震要求、隔離要求等條件，長時間使用不易脫落，維護拆卸時零部件不易丟失散落、不會損傷線纜，且拆卸簡單適用于核電儀控系統(tǒng)機柜盤臺的線槽結(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，線槽本體1通過線槽安裝螺栓9和大型墊片8安裝在相應(yīng)的設(shè)備上，線槽蓋2開設(shè)有卡口11，可直接卡在緊固部件上。通過開設(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開設(shè)在線槽本體1頭尾兩端，且各設(shè)有2個特殊安裝孔10，每個特殊安裝孔10安裝一個緊固部件，即每個線槽蓋2配有4個緊固部件，這樣在線槽使用過程中，線槽蓋2不會因為震動等原因而從線槽主體上1脫落。如圖5所示，將線槽主體1通過線槽蓋2通過線槽安裝結(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對準緊固部件扣在線槽主體1上，并往箭頭方向移動線槽蓋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)過鈑金加工后生成的零件，鈑金結(jié)構(gòu)的一個顯著特點就是，無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始，經(jīng)過復(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)中焊接是將多個構(gòu)件焊接在一起，達到加工的目的。鈑金件焊接由于板體薄，焊接時受熱不均勻最容易造成焊接變形，富有經(jīng)驗的工程師為了減少變形，在焊接前會進行定位拼裝，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點設(shè)計焊接工裝并制定合理焊接順序進行焊接操作。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優(yōu)化設(shè)計剔除焊接工序，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行表面電鍍，由于焊接構(gòu)件接觸面有夾層，在電鍍時液體會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)進行極限設(shè)計，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該結(jié)構(gòu)一體折彎成型，沒有焊接結(jié)構(gòu)，可避免焊接后電鍍造成金屬夾層電鍍不良，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)，在核電站漫長的運行周期內(nèi)，維護是必不可少的，然而線槽蓋在反復(fù)拆卸時必然造成螺紋失效，機組在運行中，扯動線纜更換線槽對機組及線纜影響巨大，無法實施。新線槽蓋安裝通過方形螺母卡扣在線槽外側(cè)凹槽，安裝簡單快捷，同時線槽蓋拆裝時松動固定螺栓即可脫出，降低螺栓丟失風(fēng)險。綜上所述，新線槽結(jié)構(gòu)在機組維護時省時省力，簡單可靠對機組安全運行沒有影響。

4應(yīng)用情況

該線槽結(jié)構(gòu)在廣利核公司田灣56號機組BUP上首次應(yīng)用，經(jīng)過抗震試驗驗證滿足項目抗震要求。同時該線槽結(jié)構(gòu)還應(yīng)