燃料组件骨架检查装置校准方法的建立

李洪刚

摘 要：骨架是燃料组件的重要组成部分，其中下管座的垂直度、格架的位置尺寸是骨架产品的重要指标，因此需对其进行100%的过程控制。骨架检查装置为国内自行研发的非标测量设备，用于检测骨架的上述指标。为此，必须建立一套有效可行的方法对该装置进行定期校准，以实现对其测量精度的有效监控，从而确保检测数据的准确可靠。

关键词：燃料组件；骨架；检查装置

一、方案设计

（一）常规校准方法。骨架检查装置的主要标准计量部件为光栅尺和长度计，按照常规方法每年需要对光栅尺和长度计进行计量检定，并对其它非标计量部件进行逐个校准。但此方法存在以下两个问题：1、光栅尺和长度计需拆卸后外送检，其中光栅尺的定位工装比较复杂，存在拆卸及复位安装难、运输难、检定费用高的问题；2、仅对单个计量部件进行检定或校准不足以体现整套测量设备的性能指标，还存在各结構部件之间是否匹配的问题。

（二）校准方法的确定。由于常规的校准方法存在缺陷，因此，可以考虑使用标准器对整套检测装置进行校准，但标准器的制作及年检问题却很困难。为此，可以从骨架产品入手，将骨架检查装置对骨架产品的实测值与骨架产品的真实值进行比较即可。因此骨架产品真实值的获取就是整套校准方法的关键。

按照骨架产品技术要求及量值传递1/3～1/10原则，常规的尺检方法和通用量器具受测量范围及其测量精度的限制，无法满足骨架产品的测量要求。

为此我们选用激光跟踪仪进行测量。其测量范围为（0～60）m，测量精度为0.001mm，满足骨架产品的测量要求。

二、校准原理

（一）下管座垂直度测量。骨架下管座的垂直度是通过三个固定长度计及一个基准零点对下管座的四个支腿表面进行接触式打点测量，四个测量值之间的极值差即为下管座的垂直度。由此可知，骨架下管座的垂直度测量单元的主要计量部件为长度计。考虑到校准期间可能没有骨架产品，因此可选取方箱一个平面上的四个点来模拟下管座的四个支腿测量点，从而实现对长度计即下管座垂直度测量的校准。

（二）格架的位置尺寸测量。格架的位置尺寸是采用光栅尺实时显示系统进行一维线性打点测量的，主要计量部件为光栅尺。同样，考虑到校准期间可能没有骨架产品，因此亦可选取方箱的一个平面在大理石平台的不同位置来模拟各层格架的位置尺寸进行打点，从而实现对光栅尺的校准。

三、方案实施

（一）下管座垂直度测量的校准。首先，由一名操作人员使用骨架检查装置对下管座的4点进行6次重复测量，取其平均值作为测量值。然后，由同一操作人员使用激光跟踪仪对相同4点进行6次重复测量，取其平均值作为真实值。

若Δ<1/3产品技术要求半宽，则校准结果合格；若Δ≥1/3产品技术要求半宽，则校准结果不合格。

（二）格架位置尺寸测量的校准。格架位置尺寸测量的校准方法同3.1，将方箱摆放于大理石平台3个不同的位置上，由一名操作人员使用骨架检查装置分别对方箱进行6次重复测量，取其平均值作为测量值，然后由同一操作人员使用激光跟踪仪对方箱的3个相同位置的相同测量点分别进行6次重复测量，取其平均值作为真实值。最后按照公式（1）与真实值进行比较，若Δ<1/3产品技术要求半宽，则校准结果合格；若Δ≥1/3产品技术要求半宽，则校准结果不合格。

四、测量不确定度的评定

（一）数学模型

（二）合成不确定度

其中：——A类测量不确定度，包括激光跟踪仪的测量重复性所引入的不确定度和骨架检查装置的测量重复性所引入不确定度；——B类测量不确定度，包括激光跟踪仪的系统不确定度、光栅尺的不确定度。其中，环境温度变化而引入的不确定度分量对整个测量过程的影响微小，可以忽略不计。

（三）扩展不确定度

（四）测量不确定度计算结果

1、下管座垂直度测量单元扩展不确定度≈1/18产品技术要求半宽，满足国防及国家量值传递要求。2、格架位置尺寸测量单元扩展不确定度≈1/24产品技术要求半宽，满足国防及国家量值传递要求。

五、结语

该校准方法的建立解决了对燃料组件骨架检查装置的校准难题。通过激光跟踪仪对下管座垂直度测量和格架位置尺寸测量进行校准，使测量结果能够与国家计量基准所复现的量值和单位紧密联系起来，确保了量值传递的准确可靠，为正常有序的生产运行提供了保障。

参考文献：

[1]倪育才.实用测量不确定度评定[M].北京：中国计量出版社，2009：34.