核電廠主設(shè)備吊裝技術(shù)及工具

湛卉　甕松峰

【摘 要】核電站主設(shè)備吊裝工具用于完成壓力容器、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器等主設(shè)備第一階段的安裝任務(wù)，將主設(shè)備從0m吊運(yùn)到其安裝位置。吊裝工具關(guān)系著主設(shè)備的安全和核電站建設(shè)的進(jìn)度。本文對(duì)秦山二期擴(kuò)建工程主設(shè)備吊裝工藝進(jìn)行簡(jiǎn)要描述，并與M310堆型主設(shè)備吊裝工具及其工藝進(jìn)行了對(duì)比，提出了幾點(diǎn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】壓力容器；蒸汽發(fā)生器；穩(wěn)壓器；主設(shè)備；吊裝工具

0 序言

壓力容器（RPV）、蒸汽發(fā)生器（SG）、穩(wěn)壓器（PZR）等核電站主設(shè)備安裝，首先需將主設(shè)備由龍門架下吊運(yùn)到其對(duì)應(yīng)的設(shè)備安裝隔間，因此，吊裝工具是主設(shè)備安裝工具中重要組成部分，其主要功能如下：

（1）將主設(shè)備從龍門架下0m提升到+20m平臺(tái)；

（2）在+20m平臺(tái)將主設(shè)備運(yùn)輸?shù)絉X廠房?jī)?nèi)；

（3）在RX廠房?jī)?nèi)將臥式放置的主設(shè)備翻轉(zhuǎn)豎立；

（4）將主設(shè)備吊裝到設(shè)備隔間的安裝位置。

RPV、SG和PZR等主設(shè)備都是安全一級(jí)設(shè)備，在其上還有管座、接管嘴、密封面等突出結(jié)構(gòu)和易損結(jié)構(gòu)，因此，主設(shè)備吊裝工具的設(shè)計(jì)首先立足于保證主設(shè)備的安全；主設(shè)備吊裝是主設(shè)備安裝的第一階段任務(wù)，而主設(shè)備的安裝是核電站建設(shè)的關(guān)鍵里程碑。因此，主設(shè)備吊裝工具關(guān)系著主設(shè)備的安全和核電站建設(shè)的進(jìn)度。

在秦山二期擴(kuò)建項(xiàng)目中，中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)了部分主設(shè)備吊裝工具。

1 吊裝工藝簡(jiǎn)介

1.1 壓力容器筒體吊裝

壓力容器筒體凈重約250噸，設(shè)備最大外形尺寸6200mm（徑向相對(duì)接管安全端距離）×5282mm（兩個(gè)輔助支撐距離）×10337mm（容器筒體高度）。

壓力容器筒體的吊裝工具包括專用運(yùn)輸拖車、臨時(shí)支撐、V型翻轉(zhuǎn)支座、前支撐、箱形梁、起重橫梁、起吊環(huán)以及起吊用鋼絲繩圈等。

壓力容器筒體的吊裝工藝簡(jiǎn)述如下：首先將壓力容器筒體從0m提升到+20m平臺(tái)并放置到專用運(yùn)輸拖車上；通過專用運(yùn)輸拖車將其運(yùn)輸?shù)胶藣u廠房?jī)?nèi)；將其吊運(yùn)到臨時(shí)支撐上；待箱形梁、V型翻轉(zhuǎn)支座和前支撐等安裝完成后，再將壓力容器筒體放置到V型翻轉(zhuǎn)支座和前支撐上；起吊環(huán)與環(huán)吊平衡梁和壓力容器筒體上起重橫梁連接，通過環(huán)吊提升，緩慢將壓力容器筒體豎立；將壓力容器筒體提吊起來，拆除箱形梁，將壓力容器筒體放置反應(yīng)堆堆腔。其翻轉(zhuǎn)見圖1。

圖1 壓力容器筒體翻轉(zhuǎn)示意圖

1.2 蒸汽發(fā)生器吊裝工藝

蒸汽發(fā)生器是整個(gè)核島中最大最重的設(shè)備，設(shè)備重約338噸（含干燥器和波紋板），設(shè)備總高21060mm，設(shè)備直徑Φ4487.8/3447.9mm。

蒸汽發(fā)生器吊裝工具主要有：水平吊梁、專用運(yùn)輸拖車、翻轉(zhuǎn)套環(huán)、翻轉(zhuǎn)支架、提吊耳軸、SG吊梁、水平起吊鋼絲繩圈、翻轉(zhuǎn)豎直鋼絲繩圈和翻轉(zhuǎn)套環(huán)拆除支架等。

蒸汽發(fā)生器吊裝主要過程為（見圖2）：通過水平起吊鋼絲繩圈和水平吊梁，使吊梁與龍門吊車連接起來；將SG從0m提升到+20m平臺(tái)并放置到專用運(yùn)輸拖車上；在SG尾部安裝翻轉(zhuǎn)套環(huán)，在其兩個(gè)二次側(cè)人孔安裝提吊耳軸；將SG運(yùn)輸?shù)胶藣u廠房?jī)?nèi)；安裝翻轉(zhuǎn)支架，并將SG吊梁與環(huán)吊平衡梁連接；通過翻轉(zhuǎn)豎直鋼絲繩圈將提吊耳軸和SG吊梁連接；翻轉(zhuǎn)SG至豎立狀態(tài)，拆除翻轉(zhuǎn)套環(huán)；將SG吊運(yùn)到其安裝隔間。

圖2 蒸汽發(fā)生器翻轉(zhuǎn)示意圖

1.3 穩(wěn)壓器吊裝工藝

穩(wěn)壓器干重約81噸，直徑約Φ2348mm，設(shè)備總高12103mm。

穩(wěn)壓器吊裝工具主要包擴(kuò)穩(wěn)壓器吊梁、翻轉(zhuǎn)套環(huán)、專用運(yùn)輸拖車和移動(dòng)式翻轉(zhuǎn)支座等。

安裝步驟簡(jiǎn)述如下（見圖3）：將PZR從0m提升到+20m平臺(tái)并放置到專用運(yùn)輸拖車上；通過專用運(yùn)輸拖車將其運(yùn)輸?shù)胶藣u廠房?jī)?nèi)；安裝翻轉(zhuǎn)套環(huán)，將穩(wěn)壓器吊梁與環(huán)吊吊孔連接，并將吊桿與翻轉(zhuǎn)套環(huán)連接；在PZR支承裙座封蓋上安裝翻轉(zhuǎn)支腿；將移動(dòng)式翻轉(zhuǎn)支座推到支承裙座封蓋下；交替提升環(huán)吊吊鉤和水平移動(dòng)移動(dòng)式翻轉(zhuǎn)支座，將PZR翻轉(zhuǎn)豎立；將PZR吊運(yùn)到其隔間安裝位置。

圖3 穩(wěn)壓器翻轉(zhuǎn)示意圖

2 與M310堆型主設(shè)備吊裝工具對(duì)比

在嶺澳二期、福清、方家山等M310堆型核電項(xiàng)目中，中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院承擔(dān)了主設(shè)備吊裝工具的設(shè)計(jì)和供貨工作，范圍為主設(shè)備從龍門架0m處到設(shè)備就位的全套專用吊裝工具。與M310堆型主設(shè)備吊裝工具相比，秦山二期擴(kuò)建無論吊裝設(shè)備還是吊裝工藝都存在一定的差異。

2.1 壓力容器筒體吊裝

M310堆型的壓力容器筒體的翻轉(zhuǎn)工藝與秦山二期擴(kuò)建項(xiàng)目不同，其筒體的翻轉(zhuǎn)也采用翻轉(zhuǎn)支架法。壓力容器筒體吊運(yùn)到核島廠房20m平臺(tái)后，在其尾部安裝翻轉(zhuǎn)套環(huán)，并共用蒸汽發(fā)生器的翻轉(zhuǎn)支架，用與蒸汽發(fā)生器相同的方式完成壓力容器的翻轉(zhuǎn)。采用翻轉(zhuǎn)支架的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1）翻轉(zhuǎn)工藝簡(jiǎn)潔。將筒體運(yùn)輸?shù)綇S房?jī)?nèi)以后，不需要反復(fù)吊裝壓力容器，也不需要再裝拆箱形梁、臨時(shí)支撐和V形翻轉(zhuǎn)架等，只需要改變支架的安裝位置，更換支架上部的耳軸座和安裝翻轉(zhuǎn)套環(huán)，安裝時(shí)間和環(huán)吊占用時(shí)間會(huì)減少。（2）使用設(shè)備較少，吊裝所用空間較小。由于運(yùn)輸路線和翻轉(zhuǎn)軸線在同一直線上，其翻轉(zhuǎn)不需要在臨時(shí)存放和翻轉(zhuǎn)位置轉(zhuǎn)移，吊裝操作占用空間減少。采用翻轉(zhuǎn)支架法，翻轉(zhuǎn)工具為翻轉(zhuǎn)套環(huán)和翻轉(zhuǎn)支架，而采用V型支座翻轉(zhuǎn)，則需要箱形梁、臨時(shí)支撐和V形翻轉(zhuǎn)架和前支撐等。但是翻轉(zhuǎn)支架也存在缺點(diǎn)，與V型支座翻轉(zhuǎn)相比，翻轉(zhuǎn)套環(huán)的設(shè)計(jì)和制造較為復(fù)雜。

另外，壓力容器筒體從0m到20m的提升裝置采用了專用吊具，而沒有采用龍門吊自身的吊鉤，安裝拆卸較為方便，并能保證起吊時(shí)兩個(gè)起吊用鋼絲繩圈保持平行，具有較好的穩(wěn)定性。

2.2 蒸汽發(fā)生器和穩(wěn)壓器的吊裝

蒸汽發(fā)生器和穩(wěn)壓器的吊裝工藝兩者基本一致。不同的是穩(wěn)壓器從0m到20m的提升裝置采用了專用吊具。此外穩(wěn)壓器翻轉(zhuǎn)時(shí)，安裝在支承裙座封蓋上的翻轉(zhuǎn)支腿數(shù)量有所不同，在嶺澳二期核電項(xiàng)目中，翻轉(zhuǎn)支腿有兩個(gè)，在封蓋上水平對(duì)稱布置，這種布置在翻轉(zhuǎn)時(shí)穩(wěn)壓器穩(wěn)定性較好，但如果兩個(gè)翻轉(zhuǎn)支腿不能同時(shí)落在枕木上，則會(huì)對(duì)吊具產(chǎn)生一定的附加載荷；在福清、方家山和秦山二期擴(kuò)建項(xiàng)目中，翻轉(zhuǎn)支腿有一個(gè)，移動(dòng)式翻轉(zhuǎn)支座的結(jié)構(gòu)因翻轉(zhuǎn)支腿數(shù)量的變化有所變化。

3 經(jīng)驗(yàn)

3.1 工具設(shè)計(jì)之間需要協(xié)調(diào)

主設(shè)備吊裝是一項(xiàng)系統(tǒng)工作，涉及的吊裝工具較多，吊裝工具不僅與主設(shè)備、廠房設(shè)備和土建結(jié)構(gòu)存在接口，工具之間也存在接口關(guān)系，如翻轉(zhuǎn)工具與運(yùn)輸工具，翻轉(zhuǎn)工具與吊裝工具等。在秦山二期及秦山二期擴(kuò)建項(xiàng)目中，一套吊裝工具分別來自安裝公司、主設(shè)備制造廠和核動(dòng)力院等不同單位，制造單位也不同，這既增加了接口交換的工作，也不利于工具內(nèi)部接口的控制。

3.2 吊裝工具的復(fù)用

盡管RPV、SG和PZR主設(shè)備的結(jié)構(gòu)、重量各不相同，但是主設(shè)備吊裝的工作內(nèi)容基本一致，即從0m～+20m的起吊、+20m運(yùn)輸和翻轉(zhuǎn)、吊裝就位，因此在工具設(shè)計(jì)中，綜合考慮不同設(shè)備，通過對(duì)工具結(jié)構(gòu)優(yōu)化，就可能減少吊裝工具的數(shù)量，節(jié)約人力資源和成本。

在嶺澳二期的設(shè)計(jì)中，龍門架吊梁、專用運(yùn)輸拖車、翻轉(zhuǎn)支架等都用在兩種以上主設(shè)備的吊裝吊裝運(yùn)輸上。

3.3 適用標(biāo)準(zhǔn)

目前，國(guó)內(nèi)尚無針對(duì)核島吊裝工具的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在秦山二期擴(kuò)建吊裝工具設(shè)計(jì)中，參考了GB 3811-83《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB 5905-86《起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范和程序》。而在在大亞灣和嶺澳核電站吊裝工具的設(shè)計(jì)中采用了FEM 1.001 3rd EDITION SECTION I（HEAVY LIFTING APPLIANCES RULES FOR THE DESIGN OF HOISTING APPLIANCES）。兩者最主要的區(qū)別是載荷試驗(yàn)系數(shù)不同：FEM的動(dòng)載試驗(yàn)要求動(dòng)載系數(shù)取1.2，GB 5905-86則要求取1.1；FEM的靜載試驗(yàn)要求靜載系數(shù)取1.4，GB 5905-86則要求取1.25，兩者之間有較大差距。

在秦山二期擴(kuò)建吊裝工具設(shè)計(jì)中，考慮到主設(shè)備的重要性，靜載系數(shù)取1.25，動(dòng)載系數(shù)取1.15，略高于GB5905-86的規(guī)定。而在嶺澳二期吊裝工具的設(shè)計(jì)中，按照FEM的規(guī)定，動(dòng)載系數(shù)取1.2，靜載系數(shù)取1.4。實(shí)踐證明，在秦山二期擴(kuò)建吊裝工具設(shè)計(jì)中載荷系數(shù)選取滿足需要。

4 結(jié)論

主設(shè)備吊裝工具是主設(shè)備安裝必須的專用工具，在設(shè)計(jì)中堅(jiān)持嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的態(tài)度，對(duì)吊裝工具的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和文件進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化和完善。此外，通過不同堆型吊裝設(shè)備的對(duì)比，可以開闊思路，有利于后續(xù)工作的開展。

[責(zé)任編輯：王楠]