BOP工程防凍伴熱施工管理

王立寧，李景民，馬　丁，涂海濤

（中廣核工程有限公司，廣東　深圳　518124）

BOP工程防凍伴熱施工管理

王立寧，李景民，馬丁，涂海濤

（中廣核工程有限公司，廣東深圳518124）

文章以遼寧紅沿河核電項目為例，研究了核電項目BOP工程防凍伴熱工作的技術(shù)方案及施工過程。通過比較分析，確定了選用電伴熱方案技術(shù)的優(yōu)勢和工程適用性。在此基礎(chǔ)上，給出了BOP工程防凍伴熱工作的施工范圍，施工計劃和施工工藝流程。從施工安全、質(zhì)量和進度管理等方面，指出了BOP防凍伴熱施工中需要關(guān)注的若干問題及應(yīng)對方案。

核電站；BOP；防凍；電伴熱；施工管理

遼寧紅沿河核電站以CPR1000為技術(shù)路線，由核島、常規(guī)島和BOP（Balance of Plant）三個主要部分構(gòu)成［1］。作為核電廠的重要組成部分，BOP主要為核電廠提供運行所需要的水、氣（汽）、電、熱等工作介質(zhì)，以及外圍安全的工作環(huán)境和電力輸出，是核電廠安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)［2］。紅沿河核電站是國內(nèi)首個在北方寒冷地區(qū)建設(shè)的核電項目，與之相應(yīng)的防凍伴熱工作，成為保障核電廠冬季運行的必要條件。因此，BOP工程防凍伴熱施工，不僅關(guān)系到BOP自身在冬季的有效運轉(zhuǎn)，也直接影響到整個核電廠的安全穩(wěn)定運行。

1　防凍伴熱技術(shù)比較及方案確定

1.1防凍伴熱技術(shù)比較

目前常用的防凍伴熱技術(shù)包括：以蒸汽管道散熱作為熱源的技術(shù)方案，以熱水管道作為熱源的技術(shù)方案和以伴熱電纜通電加熱提供熱源的技術(shù)方案［3］。

從方案的技術(shù)特點角度出發(fā)，并考慮現(xiàn)場實際條件、施工難度及運維成本等因素，對上述3種防凍伴熱方案進行了比較分析，見表1。

從表1的結(jié)果可以看出，以伴熱電纜為基礎(chǔ)的防凍伴熱技術(shù)方案，無論從自身技術(shù)優(yōu)勢角度，還是現(xiàn)場適用性、實施難度、復(fù)雜性以及施工成本，乃至后續(xù)運行維護成本等因素考慮，都是最適合的防凍伴熱方案。

表1　防凍伴熱技術(shù)方案的比較Table 1　Comparison of anti-freeze heat tracing technology schemes

1.2以電伴熱為基礎(chǔ)的防凍伴熱技術(shù)方案

按照設(shè)計方案，紅沿河核電項目BOP工程采用以伴熱電纜為基礎(chǔ)的防凍技術(shù)方案。所使用的伴熱電纜外形為金屬套管，內(nèi)含MgO絕緣粉包裹的電阻絲，電阻絲通電產(chǎn)生的熱量通過MgO和金屬套管壁傳導(dǎo)給伴熱管道，以補償管道設(shè)備的熱損失。這種伴熱電纜也稱為鎧裝伴熱電纜，已被應(yīng)用于石油化工等行業(yè)的防凍伴熱工作中。

該方案以鎧裝伴熱電纜為熱源，將其敷設(shè)于需要伴熱的管道設(shè)備表面，通過伴熱控制柜向伴熱電纜送電，伴熱電纜通電發(fā)熱，補充管道的熱損失。在伴熱管道表面，安裝鎧裝雙支熱電偶，測量管道表面溫度，并將測量結(jié)果反饋至上游伴熱控制柜。伴熱控制柜在比對熱電偶反饋的測量溫度和預(yù)設(shè)溫度參數(shù)后，根據(jù)比對結(jié)果，控制伴熱電纜電源的通斷。為了減少伴熱電纜熱量損失，管道、伴熱電纜和熱電偶外層均采用保溫結(jié)構(gòu)覆蓋。

2　電伴熱系統(tǒng)的工程實施

2.1施工范圍

根據(jù)BOP工程各子項和系統(tǒng)冬季運行的工藝需求，確定防凍伴熱工作的施工范圍。范圍基本涵蓋了BOP工程各主要水、氣（汽）生產(chǎn)廠房和系統(tǒng)的室外布置管道、儀表設(shè)備等。

電伴熱系統(tǒng)的安裝工作內(nèi)容主要包括：伴熱電纜的敷設(shè)安裝、熱電偶安裝、熱電偶接線盒及伴熱電纜連接器安裝，同時包括上游伴熱控制柜和電源柜的安裝、電纜敷設(shè)端接、電纜橋架安裝以及外部保溫結(jié)構(gòu)等的安裝工作。

按照對施工設(shè)計文件的統(tǒng)計結(jié)果，電伴熱系統(tǒng)施工范圍及主要工程量見表2。

2.2施工進度計劃

電伴熱系統(tǒng)施工進度計劃，主要根據(jù)被伴熱的工藝系統(tǒng)冬季調(diào)試運行需求確定。參照紅沿河項目所在地區(qū)的氣候特點，冬季一般在11月中旬開始進入冰凍期，在此前需保證伴熱系統(tǒng)投用運行。預(yù)留調(diào)試工期1個月左右，一般需伴熱系統(tǒng)完工時間安排在10月中旬以前。

表2　BOP工程防凍伴熱施工范圍及主要工程量Table 2　The construction scope and main work amount of BOP anti-freeze heating project

按照被伴熱的工藝系統(tǒng)冬季運行需求和完工時間，結(jié)合伴熱系統(tǒng)設(shè)計圖紙出版情況和設(shè)備材料到貨時間等上游條件因素，來計劃安排BOP項目各子項的伴熱系統(tǒng)施工進度。

2.3安裝施工流程

（1）開工條件檢查

開工條件檢查包括：審閱施工圖紙，核對到貨設(shè)備與設(shè)計文件一致性；檢查被伴熱設(shè)備管道是否滿足施工條件，如管道設(shè)備安裝完成，水壓試驗合格，管道外層防腐涂漆工作完成等條件；檢查伴熱電纜絕緣性能是否滿足要求，并對需安裝的熱電偶進行校準(zhǔn)試驗。

（2）伴熱電纜和熱電偶安裝

伴熱電纜安裝前需先做好管道表面清潔工作，除去油污，銹蝕和殘留的腐蝕性介質(zhì)等。安裝時，伴熱電纜沿直管道外壁平行敷設(shè)，宜安裝在管道下方，與管道橫截面的水平軸線呈45°角位置。當(dāng)經(jīng)過閥門、支架、法蘭等管道附件設(shè)備時，則把伴熱電纜按照相應(yīng)管道附件的形狀折彎，成曲線敷設(shè)在上述設(shè)備的兩側(cè)或上面。

在管道直管段和彎曲處，伴熱電纜需用特殊的導(dǎo)熱膠泥覆蓋，上面再覆蓋一層不銹鋼制剛性保護罩，最后用不銹鋼管卡和扣件把它們一起固定在管道上。有些不規(guī)則形狀部位伴熱電纜不能用導(dǎo)熱膠泥和不銹鋼保護罩進行保護，則使用不銹鋼的編織網(wǎng)帶來固定和保護加熱元件。

伴熱電纜的敷設(shè)，既要考慮滿足伴熱電纜使用要求和便于后續(xù)維修，也要考慮便于管道閥門和儀表等可拆部件的維修和更換。

熱電偶安裝應(yīng)在伴熱電纜在管道上敷設(shè)后進行。所選擇的測溫點應(yīng)置于管道直管段中間，距離伴熱電纜較近的位置，并保持與管道良好接觸，盡量不要安裝在管道支架、閥門和法蘭等附近。熱電偶安裝后，用不銹鋼管卡扣件將熱電偶測溫端固定于管道表面，在測溫端覆蓋導(dǎo)熱膠泥。

（3）伴熱回路安裝完工檢查

在伴熱電纜和熱電偶組成的伴熱回路安裝完畢后，在進行保溫結(jié)構(gòu)施工前，需要進行安裝完工檢查。檢查的主要工作包括：比對圖紙，核對伴熱回路位號，安裝設(shè)備型號是否正確；檢查伴熱回路的安裝工藝，特別是閥門、法蘭和彎頭等位置的安裝工藝是否滿足技術(shù)要求等。完工檢查通過后，方可進行外層保溫結(jié)構(gòu)安裝。

（4）保溫結(jié)構(gòu)安裝

室外管道保溫結(jié)構(gòu)由保溫層和保護層兩部分組成。保溫層材料選用防水巖棉，以鋁合金板作為外部保護層，可以保持內(nèi)部干燥，并具有可靠的防水性。在伴熱回路安裝完工檢查后，應(yīng)及時開始保溫結(jié)構(gòu)安裝施工，并在安裝過程中小心施工，避免損傷已經(jīng)安裝的伴熱電纜。設(shè)備管線的接縫處應(yīng)密封保溫層，防止雨水滲入。

保溫層安裝完畢后，應(yīng)再次測量所有電伴熱回路的絕緣電阻，以確定伴熱電纜在安裝過程中沒有損壞，滿足后續(xù)通電調(diào)試條件。

3　防凍伴熱施工管理中需要關(guān)注的問題

3.1施工質(zhì)量管理

安裝質(zhì)量是決定伴熱系統(tǒng)后續(xù)能否長期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，是施工管理中需要重點關(guān)注的問題。安裝質(zhì)量管理需要控制多方面要素，如保溫層厚度，盤柜安裝誤差，電纜端接工藝等，其中最能影響系統(tǒng)整體安裝及后續(xù)調(diào)試運行的質(zhì)量因素，還在于伴熱系統(tǒng)的絕緣性能。

首先，通過采用因果分析圖的質(zhì)量分析方法，對可能影響伴熱系統(tǒng)絕緣性能的相關(guān)因素進行分析，如圖1所示。

針對伴熱系統(tǒng)絕緣不足問題的分析結(jié)果，從人、機、料、法、環(huán)5個方面，得出了導(dǎo)致絕緣質(zhì)量問題發(fā)生的原因。后續(xù)現(xiàn)場的質(zhì)量管理工作，需圍繞分析結(jié)果開展有針對性的工作。如針對施工人員因素的影響，采取了技術(shù)交底檢查，施工人員培訓(xùn)和施工結(jié)果考評等措施，降低人員因素導(dǎo)致質(zhì)量問題的概率；針對環(huán)境因素可能的影響，施工前嚴(yán)格落實開工條件檢查，確認(rèn)施工現(xiàn)場環(huán)境條件和施工期間的天氣條件滿足安裝工藝要求后方可開工；針對施工方法因素的影響，一方面加強施工人員的技術(shù)培訓(xùn)，另一方面要做好安裝過程中，各項工藝環(huán)節(jié)的現(xiàn)場檢查，對存在的問題及時發(fā)現(xiàn)并提出整改意見，落實后方可進行后續(xù)施工。

通過對影響質(zhì)量結(jié)果的因素進行全面有效的分析，掌握質(zhì)量管理工作的關(guān)鍵點，在影響質(zhì)量的關(guān)鍵因素上重點控制，落實相關(guān)安裝工藝要求和施工管理規(guī)定，可以有效保障伴熱系統(tǒng)取得良好的施工質(zhì)量結(jié)果。

圖1　影響伴熱系統(tǒng)絕緣性能質(zhì)量的因素分析Fig.1　The influencing factors on the quality of the heat tracing insulation performance analysis

3.2施工安全管理

通過安全風(fēng)險分析，伴熱系統(tǒng)現(xiàn)場施工風(fēng)險主要包括：高空作業(yè)風(fēng)險、有限空間作業(yè)風(fēng)險、觸電風(fēng)險等。施工過程中的安全管理工作也需要對上述主要風(fēng)險點，有重點地開展風(fēng)險防范工作。

高空作業(yè)風(fēng)險主要集中在大型罐體高處輸水管道的伴熱保溫施工過程中。在作業(yè)前必須落實安全技術(shù)交底工作，檢查腳手架作業(yè)平臺是否符合安全規(guī)范；施工中落實各項安全防范措施，必須使用安全帶防墜器等保護工具；施工中，遇大風(fēng)雨雪等惡劣天氣，應(yīng)暫停施工工作。

有限空間作業(yè)風(fēng)險主要集中在封閉或狹小管溝內(nèi)的伴熱保溫施工過程中。有限空間作業(yè)需重點防范人員窒息風(fēng)險。在開工前安全交底制度的基礎(chǔ)上，要針對有限空間的工作內(nèi)容，施工風(fēng)險和防范措施進行專項檢查審批。施工中，重點關(guān)注有限空間內(nèi)的含氧量檢測（測氧儀測量），并嚴(yán)格落實監(jiān)護制度，做好通風(fēng)措施，加強現(xiàn)場監(jiān)督巡視，降低作業(yè)安全風(fēng)險。

觸電風(fēng)險主要集中在伴熱系統(tǒng)送電調(diào)試階段。需在調(diào)試前發(fā)布相應(yīng)的調(diào)試送電通告，并在現(xiàn)場安裝伴熱電纜位置設(shè)置相應(yīng)的警示標(biāo)示；在調(diào)試過程中，嚴(yán)格執(zhí)行工作票制度，落實開工前驗電等檢查措施，防范觸電風(fēng)險。

3.3施工進度計劃管理

系統(tǒng)施工進度計劃的制訂，要充分考慮被伴熱系統(tǒng)冬季運行的剛性需求，伴熱系統(tǒng)完工時間必須保證其冬季可以投用，上游設(shè)計文件出版時間，系統(tǒng)設(shè)備材料采購到貨時間均需根據(jù)伴熱系統(tǒng)投用時間倒排。

按照施工邏輯順序，作為伴熱系統(tǒng)開工的先決條件，進度計劃還需考慮被伴熱工藝系統(tǒng)，特別是管道系統(tǒng)的完工時間。

結(jié)合電伴熱系統(tǒng)自身的施工特點，為保證系統(tǒng)安裝質(zhì)量，尤其是絕緣性能，施工應(yīng)盡量避免在雨季進行。另外，部分伴熱材料對施工環(huán)境也有一定要求，如不規(guī)則設(shè)備外形伴熱使用的糊狀導(dǎo)熱膠泥，需要在0 ℃以上溫度環(huán)境才能使用，相應(yīng)伴熱系統(tǒng)施工應(yīng)盡量避免在冬季進行。

進度計劃在執(zhí)行過程中，不僅要實時跟蹤現(xiàn)場施工進展，比對計劃，及時糾偏，還應(yīng)根據(jù)被伴熱工藝系統(tǒng)的重要性，對伴熱工作需求的緊急程度，對原定計劃適當(dāng)調(diào)整，有所側(cè)重。如部分工藝系統(tǒng)作為項目重大里程碑節(jié)點的關(guān)鍵系統(tǒng)，相應(yīng)的伴熱系統(tǒng)需要從項目主線計劃角度統(tǒng)籌安排，傾斜資源，優(yōu)先保證完成，以避免項目關(guān)鍵路徑進度受到影響。

4　結(jié)束語

紅沿河核電項目BOP工程電伴熱系統(tǒng)施工，是電伴熱技術(shù)在核電項目應(yīng)用的一次有益探索，同時也證明了以鎧裝伴熱電纜為基礎(chǔ)的電伴熱技術(shù)方案，在核電項目BOP工程中的適用性。電伴熱系統(tǒng)的技術(shù)方案、施工過程和施工管理要點等，也已通過實踐得到了工程應(yīng)用驗證，可為后續(xù)寒冷地區(qū)建設(shè)的核電項目BOP工程防凍伴熱施工提供良好借鑒。

［1］ 王巍. 淺談紅沿河核電一期工程進度管理［J］. 項目管理技術(shù)，2011（9）： 77-79.（WANG Wei. Brief introduction to the schedule control for Hongyanhe NPP Phase I ［J］. Project Management Technology， 2011（9）：77-79.）

［2］ 中國廣東核電集團核電學(xué)院，中廣核工程有限公司工程培訓(xùn)中心. 核電工程總成包與項目管理［M］. 北京：中國電力出版社，2010.（Nuclear Power College of China Guangdong Nuclear Power Corp.， Ltd.，Engineering Training Center of China Nuclear Power Engineering Co.， Ltd. General contracting and project management ［M］. Beijing：China Electric Power Press， 2010.）

［3］ 張繼偉. 電伴熱在核電站儀表及測量管道保溫中的應(yīng)用［J］. 儀器儀表用戶，2007，14（1）： 42-43.（ZHANG Ji-wei. The application of electro companion in I&C pipe insulation in nuclear power plant ［J］. Instrumentation Users， 2007，14（1）： 42-43.）

The Research of Electrical Tracing System Construction Management and Related Questions of BOP Project

WANG Li-ning，LI Jing-min，MA Ding，TU Hai-tao
（China Nuclear Power Engineering Co.，Ltd.，Shenzhen of Guangdong Prov. 518124，China）

Based on Hongyanhe nuclear power plant in Laoning province， the paper studies the anti-freeze and heat tracing work of BOP project. It compares several different heat tracing solutions in terms of technicality and applicability， and gave the most suitable scheme by using electrical tracing. It also presents the construction details of the electrical tracing system， analyzes the key points of the construction management from quantity， safety and schedule aspects， and gave the improvement suggestions.

nuclear power plant；BOP；anti-freeze；electrical tracing；construction management

TL37Article character：AArticle ID：1674-1617（2015）01-0042-05

TL37

A

1674-1617（2015）01-0042-05

2014-10-27

王立寧（1984—），男，工程師，2009年畢業(yè)于哈爾濱工程大學(xué)自動化專業(yè)，現(xiàn)從事核電工程項目管理工作。