海南昌江核電站核島廠房電纜主托盤優(yōu)化設(shè)計(jì)

張建民

(中國(guó)核電工程有限公司 鄭州分公司，河南 鄭州 450000)

1 引言

電纜主托盤的主要功能是用于電纜的敷設(shè)和與其他設(shè)備的隔離，從而起到支撐和保護(hù)電纜的作用。自從福島核事故發(fā)生后，大家都意識(shí)到電源在核電站中的重要地位，但電源到用電設(shè)備之間的電纜卻是通過(guò)主、次托盤敷設(shè)的，可以想象如果在發(fā)生地震或其他事故時(shí)電源正常，而用于敷設(shè)電纜的部分主托盤因地震而發(fā)生斷裂，可能導(dǎo)致電纜斷裂等狀況，從而影響到與核安全相關(guān)的一些設(shè)備的正常運(yùn)行，最后導(dǎo)致嚴(yán)重的核事故發(fā)生，因此作好電纜主托盤設(shè)計(jì)對(duì)核電站的安全運(yùn)行起著非常重要的作用，在做海南昌江核電站核島廠房電纜主托盤設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們必須嚴(yán)格按照有關(guān)的企標(biāo)、規(guī)范來(lái)設(shè)計(jì)電纜主托盤圖，對(duì)原來(lái)參考電站中有些電纜主托盤受力比較薄弱的地方增加了相應(yīng)的支吊架，從而提高了電纜主托盤的抗震性。

2 電纜主托盤優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程

2.1 改單識(shí)別

因海南昌江核電的參考電站是秦山二擴(kuò)，因此在做電纜主托盤設(shè)計(jì)之前，必須搜集到全部原參考電站的所有設(shè)計(jì)修改單及現(xiàn)場(chǎng)工程變更單，并將這些變更單仔細(xì)核對(duì)看是否適用于海南昌江核電項(xiàng)目，如果適用就保留下來(lái)，在做電纜主托盤布置圖時(shí)要將這些改單的內(nèi)容全部反映到主托盤圖上，并用云線將有修改的地方圈起來(lái)，把修改的內(nèi)容簡(jiǎn)要的寫出來(lái)，以便于校審人員能直觀的看出修改的部分及內(nèi)容。

2.2 增加改進(jìn)項(xiàng)內(nèi)容

海南昌江與參考電站相比增加了許多改進(jìn)項(xiàng)內(nèi)容，涉及改進(jìn)項(xiàng)最多的是電氣廠房，和主托盤修改有關(guān)的改進(jìn)項(xiàng)編號(hào)為0738-M-102儀控?cái)?shù)子化和先進(jìn)控制室、0738-M-106電氣廠房冷凍水系統(tǒng)改進(jìn)，其中0738-M-102儀控?cái)?shù)子化和先進(jìn)控制室的改進(jìn)內(nèi)容主要是采用數(shù)字化的分布式儀控系統(tǒng)，包括良好的人機(jī)界面，支持各種運(yùn)行操作、事故處理的決策支持系統(tǒng)等，涉及到的主托盤修改包括1/2/9LX+3.80m、+7.00m、+11.50m、+15.50m、+19.40m 的電纜主托盤布置圖;0738-M-106電氣廠房冷凍水系統(tǒng)改進(jìn)內(nèi)容主要是主控室通風(fēng)系統(tǒng)(DVC)，由于主控室可居留性的原因改為A、B列，B列風(fēng)機(jī)放置在原DEL機(jī)房?jī)?nèi)，DEL機(jī)組移至±0.00m L201、L203房間房間內(nèi)，同時(shí)DCS機(jī)柜房間的環(huán)境溫度和濕度提出了更高的要求，為可靠的保證DCS儀控設(shè)備的性能及安全功能，適應(yīng)DCS設(shè)備對(duì)環(huán)境的要求，DVC進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)，這些改進(jìn)導(dǎo)致了為主控室通風(fēng)系統(tǒng)(DVC)提供冷源的電氣廠房冷凍水系統(tǒng)(DEL)要求的提高和重要性的增加，進(jìn)而引發(fā)了電氣廠房冷凍水系統(tǒng)(DEL)的升級(jí)(安全級(jí)：RCCP-3)。涉及到的主托盤修改包括1/2LX-3.40m、±0.00m層的電纜主托盤布置圖。

2.3 給土建專業(yè)提主托盤預(yù)埋件、預(yù)留洞條件

在完成改單識(shí)別及改進(jìn)項(xiàng)部分的修改后，主托盤的具體布置及走向就確定了，這時(shí)就要配合土建施工進(jìn)度把所有和主托盤有關(guān)的預(yù)埋件、穿墻或樓板的預(yù)留孔洞都要仔細(xì)核對(duì)，特別是樓板上的預(yù)埋板及墻上的預(yù)埋卡軌要和結(jié)構(gòu)圖上的定位一一對(duì)照，有不一致的地方要重新定位;有改進(jìn)項(xiàng)的地方，要把原來(lái)不適用的預(yù)埋板刪除，按新做的電纜主托盤圖重新提預(yù)埋件的定位。墻上預(yù)留孔洞也是按同樣的方法來(lái)處理，這樣以后在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)電纜主托盤布置圖與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際不符，不用再修改支吊架的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)或再現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)孔了，也在很大程度上提高了現(xiàn)場(chǎng)的安裝進(jìn)度。

2.4 三維碰撞檢查

海南昌江核電項(xiàng)目已使用了PDMS三維軟件，各個(gè)專業(yè)把與本專業(yè)相關(guān)的電纜主托盤及其支吊架、管道及其支吊架、通風(fēng)管及其支吊架以及核島各廠房的建筑物全部做進(jìn)了三維，按照施工圖出圖計(jì)劃分層做三維碰撞檢查，出三維碰撞檢查表，對(duì)有碰撞的地方，首先各專業(yè)要先去三維查看三維模型是否有誤，如確定模型無(wú)誤，然后大家共同協(xié)商看哪個(gè)專業(yè)的容易修改，還是兩個(gè)專業(yè)同時(shí)都修改，將修改后的電纜主托盤再做進(jìn)三維里，再做碰撞檢查，有時(shí)像這種過(guò)程要持續(xù)好幾次，直至最后三維檢查不再碰撞了，這樣雖然在設(shè)計(jì)的前期要多花費(fèi)一些時(shí)間，但在一定程度上提高了設(shè)計(jì)施工圖紙的質(zhì)量，也為現(xiàn)場(chǎng)施工安裝節(jié)省了很多時(shí)間，同時(shí)也提高了工程進(jìn)度。

3 電纜主托盤設(shè)計(jì)具體優(yōu)化內(nèi)容

3.1 電纜主托盤的分類

核島電纜主托盤主要分為：電纜梯架、實(shí)底托盤，其中電纜梯架由兩個(gè)冷彎鋼側(cè)邊及與它們連接在一起的冷彎鋼橫檔組成。采用弧焊技術(shù)把橫檔與梯架的側(cè)邊焊接在一起。在橫檔的縱長(zhǎng)方向上穿孔，所穿的孔為錯(cuò)開(kāi)的長(zhǎng)方形孔;電纜梯架有兩種寬度：500mm和300mm，兩側(cè)高度均為75mm。實(shí)底托盤由單一的帶輥軋邊的冷彎鋼板組成;實(shí)底托盤有五種寬度：500mm，300mm，200mm，100mm和50mm，對(duì)應(yīng)的托盤高度分別為：75mm，75mm，75mm，50mm 和 30mm，寬度為 300 以下的實(shí)底托盤主要是用來(lái)敷設(shè)保護(hù)組電纜。

圖1

圖1中上面一層托盤為電纜梯架，下面一層為實(shí)底托盤。

3.2 電纜主托盤的優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.2.1 電纜主托盤的表示方法

如果有多層寬度相同的電纜主托盤在同一平面上表示，則只需表示出最上面一層電纜主托盤;如果托盤寬度不一樣，則需單獨(dú)表示，最上面的一層電纜主托盤用實(shí)線表示，下面的電纜主托盤由于被遮擋則需用虛線表示，具體每層電纜主托盤的參數(shù)則需查看主托盤的詳細(xì)標(biāo)注，標(biāo)注中主要包括電纜主托盤的類型、顏色、段號(hào)及高度，電纜主托盤的爬坡也是同樣的道理，最上面一層的爬坡線用實(shí)線，下面的爬坡線用虛線，爬坡線距電纜主托盤兩邊托臂的距離不能大于350mm，主要是考慮到電纜主托盤的抗震要求，這一點(diǎn)在海南昌江核電項(xiàng)目中改動(dòng)的地方較多。

圖2

從圖2中可以看出共有三層A列電纜主托盤，其中LV OR 1L1360D-1100、C OR 1L1361D-1300為500mm寬主托盤，M 1L1362D-1500為300mm寬主托盤，測(cè)量電纜主托盤在最下面一層，和500mm寬主托盤不重合的一個(gè)側(cè)邊要用虛線表示。

3.2.2 電纜主托盤過(guò)防火封堵時(shí)的表示方法

電纜主托盤在過(guò)防火封堵時(shí)都要打斷，但測(cè)量電纜主托盤必須伸進(jìn)防火封堵內(nèi)10mm，其余主托盤不能伸進(jìn)防火封堵，在接近防火封堵時(shí)打斷，電纜敷設(shè)時(shí)只允許電纜從防火封堵中穿過(guò)，這一點(diǎn)在海南昌江核電項(xiàng)目中也有較多的改進(jìn)。

由于海南昌江核電項(xiàng)目電氣洞的防火封堵標(biāo)準(zhǔn)已采用企標(biāo)Q/CNPE.J106.12，其中的部分防火封堵標(biāo)準(zhǔn)號(hào)與參考電站相比已有變化，施工圖紙上的防火封堵標(biāo)準(zhǔn)號(hào)要以企標(biāo)為準(zhǔn)。

圖3

從圖3中可以看出右邊只有測(cè)量電纜主托盤M 1L 1163A(1175A)-2350伸進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為602的防火封堵里，別的主托盤在接近防火封堵的地方就斷開(kāi)了。

3.2.2 電纜主托盤爬坡在托盤末端時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

一般電纜主托盤在過(guò)電氣孔洞時(shí)都要打斷，但是電氣孔洞兩邊電纜主托盤的標(biāo)高要保持一致，這樣就會(huì)導(dǎo)致許多電纜主托盤在接近電氣孔洞時(shí)需要爬坡，有利于以后的電纜敷設(shè)，這樣在末端的電纜主托盤在變標(biāo)高后只有一個(gè)支吊架固定，也就是只有一處受力點(diǎn)，主托盤的穩(wěn)定性也就大打折扣了，在后期電纜敷設(shè)或檢修設(shè)備時(shí)，安裝人員有時(shí)腳要踩在電纜主托盤上，電纜主托盤只有一個(gè)支吊架支撐，時(shí)間長(zhǎng)了這段托盤就會(huì)松動(dòng)，如在地震或在此段托盤上再敷設(shè)新的電纜時(shí)，主托盤就有可能從支吊架上脫落，從而有可能使電纜受到損傷。解決這個(gè)問(wèn)題的最好辦法是在主托盤的末端再增加一個(gè)支吊架，或把主托盤的爬前移，以保證最末端的一段托盤水平方向上有兩個(gè)支吊架，這樣就大大增強(qiáng)了末端主托盤的穩(wěn)定性。

從圖4中可以清晰的看出上面所描述的內(nèi)容，解決的最好辦法是在圖5中云線1處增加一80的支吊架，或把主托盤末端的爬坡前移至云線二處。

3.3 用于支撐電纜主托盤的支吊架的優(yōu)化設(shè)計(jì)

電纜主托盤是用支吊架固定的，支吊架的合理化設(shè)計(jì)直接關(guān)系到電纜主托盤穩(wěn)定性及電纜的安全性，所以支吊架在電纜主托盤設(shè)計(jì)中占有非常重要的地位，在工程設(shè)計(jì)中必須嚴(yán)格按照相關(guān)的企標(biāo)及規(guī)范要求，確定支吊架的安裝方式及所選用的標(biāo)準(zhǔn)號(hào);在參考電站中會(huì)發(fā)現(xiàn)有以下不太合理的問(wèn)題，海南昌江核電項(xiàng)目施工圖設(shè)計(jì)中已加以改進(jìn)。

3.3.1 部分支吊架的定位不明確

電纜主托盤支吊架的安裝根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)的不同可分為：在頂板上安裝、在地板上安裝、在結(jié)構(gòu)墻上安裝或幾種方式組合安裝，在頂板上安裝一般有兩各種情況，一種是在結(jié)構(gòu)預(yù)埋板上安裝，另一種是在頂板上直接打錨固板安裝;在地板上安裝一般都是在地板上打錨固板安裝;在側(cè)墻上安裝也分為兩種情況，一種是在結(jié)構(gòu)墻上預(yù)埋的卡軌上安裝，另一種是用錨固板或圓板直接固定在墻安裝。

在結(jié)構(gòu)預(yù)埋板上固定的支吊架，如果沒(méi)有定位，現(xiàn)場(chǎng)就默認(rèn)為方鋼焊接在預(yù)埋板的中心，但實(shí)際上有些情況下支吊架不能焊在預(yù)埋中心，如在中心就有可能與其他專業(yè)的設(shè)備或支架發(fā)生碰撞，這樣就會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)安裝帶來(lái)很多麻煩。在做海南昌江核電項(xiàng)目時(shí)這方面就完全按照相關(guān)的制圖規(guī)定來(lái)做，如圖2中最左邊標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為80的支吊架只在Y軸上做了標(biāo)注，說(shuō)明方鋼的中心在X軸方向與預(yù)埋板中心重合，在Y軸方向與預(yù)埋板中心不重合，Y軸方向上方鋼中心距預(yù)埋板上邊沿115mm。而右邊的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為80的支吊架在X、Y軸方向上均沒(méi)有定位，說(shuō)明方鋼中心與預(yù)埋板中心是重合的。

用錨固板直接固定在頂板上的支吊架，在圖紙上必須將X、Y軸都要定位，在圖3中標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為81、98、81的支吊架，因?yàn)檫@三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)都是用錨固板直接固定在頂板或地板上，他們的Y軸坐標(biāo)是一樣，均距墻900mm，所以只需在Y軸上定位其中的一個(gè)支吊架，而其余的兩個(gè)支吊架在Y由方向上就不需再標(biāo)注了，已默認(rèn)為錨固板中心距墻也為900mm，只需將這三個(gè)支吊架的X軸全部定位，這樣現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)就會(huì)完全按圖紙上定位來(lái)施工。上面提到錨固板定位的參照物一般要選結(jié)構(gòu)或建筑墻、軸線，還可以選擇結(jié)構(gòu)頂板上的預(yù)埋板做參照物，但不能以電纜主托盤做參照物來(lái)定位，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)最先安裝支吊架，最后才裝托盤，況且圖紙上只對(duì)支吊架有定位，而沒(méi)有將托盤定位，這樣托盤安裝完后就會(huì)或多或少的有些誤差，如果再以托盤來(lái)定位支吊架，就會(huì)產(chǎn)生更大的誤差。所以不能以托盤做參照物來(lái)定位支吊架。

在側(cè)墻上用卡軌安裝的支架就不需定位了，在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)只需把支架固定到結(jié)構(gòu)專業(yè)預(yù)埋的卡軌上就可以，如果采用將支架用膨脹螺栓直接固定在側(cè)墻上時(shí)就須對(duì)支架定位了，定位的參照物可選擇相鄰的預(yù)埋卡軌，也可選擇結(jié)構(gòu)或建筑墻、軸線做參照物。

圖6

圖6中標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為150的支架就是直接用膨脹螺栓將支架固定在墻上，其他三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為151的支架就是將支架固定到預(yù)埋卡軌上，151的支架就不需定位了，而150的支架則需定位，而他的參照物就選擇了鄰近的151支架了。

用于支撐主托盤的托臂如與X、Y軸均不重合，而是有個(gè)夾角，如果固定在預(yù)埋板上，方鋼的中心與預(yù)埋板中心重合就不需定位X、Y軸了，但要標(biāo)出托臂與X或Y軸的夾角;如果采用錨固板固定，則對(duì)方鋼的X，Y軸均需定位，且與X或Y軸的夾角也要標(biāo)出來(lái)，這樣現(xiàn)場(chǎng)施工才能完全確定方鋼的具體坐標(biāo)。具體畫法參見(jiàn)圖7云線處內(nèi)容。

圖7

3.3.2 部分支吊架的間距過(guò)大

一般用于支撐電纜主托盤的支吊架的間距不大于2m，特別在拐彎或爬坡前要增加相應(yīng)的支吊架，因?yàn)樵诠諒澔蚺榔聲r(shí)，此處拐彎或爬坡段的主托盤是通過(guò)魚尾板將這段托盤連接起來(lái)的，這一段基本上都沒(méi)有設(shè)托臂支撐，如果過(guò)了彎通或爬坡后350mm后還沒(méi)有裝支吊架，主托盤的抗震性就大大降低了，如圖8中云線處新增了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為81的支吊架，因其兩側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為151和80的支吊架之間的間距已超過(guò)2m，且這兩個(gè)支吊架之間的電纜主托盤還拐了個(gè)彎，如不增加支吊架這段主托盤的抗震性就非常差，所以在做海南昌江核電工程時(shí)就在此處增加了一個(gè)81的支吊架，這種根據(jù)電纜主托盤的受力分析而增加支吊架的情況，在海南昌江核電工程中有許多優(yōu)化的地方。

3.3.3 根據(jù)電纜主托盤的寬度選擇相應(yīng)長(zhǎng)度的托臂

圖8

在很多情況下，同一支吊架上既有500mm寬的電纜主托盤，又有300mm寬的電纜主托盤，這時(shí)這個(gè)支吊架的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)就不能只寫一個(gè)了，而是根據(jù)不同托臂的長(zhǎng)度把相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)都寫出來(lái)，在圖2中可以看出上面一層為500mm寬的主托盤，下面一層為300mm寬的主托盤，用于支撐這兩層的托臂長(zhǎng)度就不一樣了，就要選長(zhǎng)度分別為670mm和470mm的托臂了，就需把這兩個(gè)長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)都要寫出來(lái)。這種情況在參考電站中各個(gè)廠房都有，在做海南昌江核電項(xiàng)目施工圖時(shí)都已修改過(guò)了。

4 結(jié)論

通過(guò)以上的描述，可以看出做好電纜主托盤的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)核電站的安全運(yùn)行起著非常重要的作用，這就要求設(shè)計(jì)人員在做施工圖時(shí)，必須要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和足夠的耐心去核查每一段托盤及每一個(gè)支吊架，看是否滿足相關(guān)的企標(biāo)、規(guī)范及本電站的制圖要求，發(fā)現(xiàn)有不合理的地方就要及時(shí)修改過(guò)來(lái)。這樣才能做出高質(zhì)量的施工圖，也在一定程度上為核電站的安全運(yùn)行提供了保障。

[1]《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》[S]GB50217-2007.

[2]《35kV 及以下電纜敷設(shè)》[S]94D101-5.

[3]《電纜橋架支撐的安裝，預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》[S]Q/CNPE.J106.21-2009.

[4]《電氣洞的防火封堵標(biāo)準(zhǔn)》[S]Q/CNPE.J106.12-2009.

[5]《EM8安裝工作規(guī)格書總體電氣安裝》[S]Q/CNPE.J116.1-2009.