淺談壓水堆核電站主回路安裝設(shè)計(jì)

摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了壓水堆核電站的原理及其組成，并對(duì)其關(guān)鍵部分冷卻系統(tǒng)的回路安裝步驟進(jìn)行了介紹分析，提出了主回路安裝設(shè)計(jì)的優(yōu)化步驟及該優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：壓水堆核電站；回路安裝；優(yōu)化

前言

核電站主要由核島和常規(guī)島兩部分組成。核島是由原子核裂能量制造出的蒸汽核島，其中包括反應(yīng)堆裝置和一回路系統(tǒng)；常規(guī)島主要利用蒸汽發(fā)電能量制造。核電站堆型眾多，其中以壓水堆核電站為主要堆型。壓水堆核電站特點(diǎn)是以普通水為冷卻劑和慢化劑，輕水在壓水堆內(nèi)不沸騰。壓水堆核電站也主要是由核島和常規(guī)島構(gòu)成。核島系統(tǒng)設(shè)備主要有壓水堆主體、回路系統(tǒng)以及其他安全性的輔助系統(tǒng)。常規(guī)島系統(tǒng)設(shè)備與一般發(fā)電廠系統(tǒng)類(lèi)似?？傊穗姀S由核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)、常規(guī)汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)組和配套設(shè)施三部分組成，裂變能中國(guó)冷卻和轉(zhuǎn)換變成熱能，最后通過(guò)渦輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，最終轉(zhuǎn)換成電能。通過(guò)以上論述我們可以看出壓水堆核電站中相對(duì)很重要的一部分就是裂變能轉(zhuǎn)換到一般可利用的熱能過(guò)程中，需要冷卻處理，而冷卻劑系統(tǒng)就是其中的核心部分。冷卻系統(tǒng)的主回路主要由壓力容器、蒸汽發(fā)生器、主泵、主管道熱冷段以及過(guò)段段等設(shè)備封閉連接而成。主回路的安裝在整個(gè)壓水堆建設(shè)中占據(jù)重要一環(huán)但又具有難度系數(shù)大、施工環(huán)境復(fù)雜等難度特點(diǎn)，因此冷卻系統(tǒng)的整個(gè)安裝必須精心設(shè)計(jì)和完善，努力提高安裝水平，確保建設(shè)質(zhì)量。

一、 主回路安裝步驟

第一步，主管道的熱段、冷段以及過(guò)渡段運(yùn)輸?shù)街鞴艿婪績(jī)?nèi)，熱段彎頭端口與蒸汽發(fā)生器相連，三段組建成過(guò)渡段。在主要設(shè)備就位后，主設(shè)備到主管道之間需要進(jìn)行焊縫作業(yè)，首先是反應(yīng)堆壓力容器與主管道熱段直管相焊縫，然后是蒸汽發(fā)生器與主管道熱段彎頭相焊縫，該作業(yè)環(huán)節(jié)，首先需要實(shí)現(xiàn)蒸汽發(fā)生器同主管道熱段之間的密縫焊接，然后對(duì)反應(yīng)堆壓力容器與主管道熱段之間的焊縫組對(duì)焊接作業(yè)，但這樣的焊縫工作，效率相對(duì)較低，作業(yè)量相對(duì)較大，作業(yè)工期較長(zhǎng)。第三步是主泵與主管道冷段直管相焊縫，第四步是反應(yīng)堆壓力容器與主管道冷段彎頭相焊縫，第五步是蒸汽發(fā)生器與主管道過(guò)渡段彎頭相焊縫，第六步是主管道過(guò)渡彎頭與主管道垂直調(diào)整段相焊縫，第七步是主管道水平調(diào)整段與主管道垂直調(diào)整段相焊縫，最后是主泵與主管道水平調(diào)整段相焊縫。以上回路安裝步驟是傳統(tǒng)安裝步驟，整個(gè)步驟實(shí)踐下來(lái)存在諸多細(xì)節(jié)問(wèn)題亟待解決。首要問(wèn)題是，蒸汽發(fā)生器支腿留下很小的再作業(yè)空間，對(duì)接下來(lái)的焊縫作業(yè)造成作業(yè)麻煩，尤其是過(guò)渡段彎頭的焊接是需要一定作業(yè)空間的的焊縫作業(yè)，過(guò)小的焊接作業(yè)空間是十分不利的，客觀上造成了困難的安裝焊縫作業(yè)環(huán)境。另外一個(gè)不可忽視的問(wèn)題是，蒸汽發(fā)生器和主管道熱段之間的焊縫作業(yè)有諸多環(huán)節(jié)要顧慮，要同時(shí)處理好反應(yīng)堆壓力容器與主管道熱段之間的焊縫組對(duì)彎頭角度、造公差等難度問(wèn)題。為了完善這些問(wèn)題，我們提出了更優(yōu)化的安裝設(shè)計(jì)。

二、主回路安裝優(yōu)化設(shè)計(jì)

反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)主回路安裝優(yōu)化主要依靠鍛造彎頭的優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其中優(yōu)化的原理是，轉(zhuǎn)換焊接順序，將復(fù)雜的焊接提前完成。如蒸汽發(fā)生器與主管道熱段需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè)對(duì)接、主管道過(guò)渡段焊縫焊接作業(yè)同樣也需要現(xiàn)場(chǎng)焊接，但是優(yōu)化安裝步驟是由現(xiàn)場(chǎng)焊接轉(zhuǎn)為制造廠內(nèi)焊接，同時(shí)減去安全端焊縫。另外，在對(duì)主管道進(jìn)行焊縫安裝作業(yè)時(shí)，將其中可以在現(xiàn)場(chǎng)焊接的主管道熱段替換為直管焊縫，主管道過(guò)渡段在減去原主管道過(guò)渡段彎頭后由剩余的兩段管道組成，主管道冷段的焊縫作業(yè)不變。因此經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的冷卻劑系統(tǒng)主回路環(huán)路步驟會(huì)產(chǎn)生如下變化：第一步，主管道熱段、冷段以及過(guò)渡段分別運(yùn)入主管道房間等待焊縫作業(yè)的開(kāi)始。第二步，反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器和主泵等待焊縫作業(yè)就位。第三步，分別組對(duì)焊接蒸汽發(fā)生器下部的主管道熱段彎頭與主管道熱段之間的焊縫、反應(yīng)堆壓力容器與主管道熱段之間的焊縫。此步驟中的兩個(gè)焊縫可同時(shí)組對(duì)焊接。第四步，分別組對(duì)焊接反應(yīng)堆壓力容器與主管道冷段彎頭之間的焊縫、主泵與主管道冷段直管之間的焊縫，焊接順序同現(xiàn)有的安裝技術(shù)。第五步，分別組對(duì)焊接蒸汽發(fā)生器下部的主管道過(guò)渡段彎頭與主管道過(guò)渡段垂直調(diào)整段之間的焊縫、主管道過(guò)渡段水平調(diào)整段與主管道過(guò)渡段垂直調(diào)整段之間的焊縫、過(guò)渡段水平調(diào)整段與主泵之間的焊縫，焊接順序同現(xiàn)有的安裝技術(shù)，完成壓水堆核電站反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)主回路一個(gè)環(huán)路的安裝。因此可以看出優(yōu)化的安裝步驟具有更多優(yōu)勢(shì)。

三、回路安裝設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)

第一步，解決了由于蒸汽發(fā)生器支腿之間的空間較小，給其它焊縫作業(yè)造成的作業(yè)空間過(guò)小的問(wèn)題。優(yōu)化后的安裝，蒸汽發(fā)生器出廠時(shí)下封頭一回路管嘴分別焊接連接了主管道熱段彎頭和主管道過(guò)渡段彎頭，使得原蒸汽發(fā)生器與主管道熱段、主管道過(guò)渡段之間的兩個(gè)焊縫由現(xiàn)場(chǎng)安裝焊接改為在蒸汽發(fā)生器制造廠焊接，避免了原先現(xiàn)場(chǎng)焊接必須考慮的擁有充分作業(yè)空間和適度焊接角度的問(wèn)題，這樣極大提升了焊縫作業(yè)的安全性、效率和質(zhì)量。第二步，由于蒸汽發(fā)生器和主管道與原先相比構(gòu)成上有了很大的不同，這樣的改變，可以讓冷卻劑系統(tǒng)主回路環(huán)路安裝效率更高，首先是安裝程序中已經(jīng)沒(méi)有了管道過(guò)渡段彎頭低效率的焊接作業(yè)環(huán)節(jié)，以前的多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)焊縫作業(yè)安裝轉(zhuǎn)而變成了多環(huán)路安裝，由于減少了大量的焊縫作業(yè)，這樣可以有效減少安裝時(shí)間，縮短安裝工期。雖然環(huán)路安裝的前提是蒸汽發(fā)生器制造的配合，但是如果提前安排合理工序是可以抵消的。一般來(lái)說(shuō)回路安裝工程都是前期進(jìn)程較慢，后期進(jìn)程較快，進(jìn)程相對(duì)來(lái)說(shuō)出現(xiàn)不平衡的特點(diǎn)，因此可以適度調(diào)節(jié)回路安裝工程的進(jìn)程，盡量做到平衡和效率相統(tǒng)一，比如可適度增加前期采購(gòu)制造的工作量。第三步，現(xiàn)場(chǎng)安裝中減少了原帶彎頭的主管道熱段，轉(zhuǎn)而替換為直管狀態(tài)的主管道熱段，主管道熱段與蒸汽發(fā)生器間的焊縫作業(yè)空間較為充足，同以前回路安裝中出現(xiàn)的非常小的蒸汽發(fā)生器支腿再作業(yè)空間相比，安裝焊接操作空間得到了充足保障，同時(shí)焊縫不再是彎管組對(duì)，而是直管組對(duì)，這樣作業(yè)更為簡(jiǎn)易簡(jiǎn)單，如前所述，當(dāng)焊接采用更嚴(yán)格的自動(dòng)焊技術(shù)時(shí)，這種優(yōu)化的回路安裝設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)比原來(lái)的回路安裝更加明顯。因此有利于提高回路安裝的焊接質(zhì)量，提高工程效率。其它優(yōu)點(diǎn)分析，有利于避免焊接應(yīng)力和變形對(duì)主回路設(shè)備安裝的不利影響，從而提高回路安裝工作效率。

結(jié)束語(yǔ)

冷卻系統(tǒng)的主回路主要由壓力容器、蒸汽發(fā)生器、主泵、主管道熱冷段以及過(guò)段段等設(shè)備封閉連接而成。主回路的安裝在整個(gè)壓水堆建設(shè)中占據(jù)重要一環(huán)但又具有難度系數(shù)大、施工環(huán)境復(fù)雜等難度特點(diǎn)，因此冷卻系統(tǒng)的整個(gè)安裝必須精心設(shè)計(jì)和完善，努力提高安裝水平，確保建設(shè)質(zhì)量。傳統(tǒng)的回路安裝步驟具有諸多缺點(diǎn)，回路安裝可以調(diào)整工程順序，優(yōu)化后的安裝具有諸多優(yōu)點(diǎn)。如蒸汽發(fā)生器出廠時(shí)下封頭一回路管嘴直接焊接連接主管道彎頭，使得原蒸汽發(fā)生器與主管道熱段、主管道過(guò)渡段間的兩個(gè)焊縫由現(xiàn)場(chǎng)安裝焊接改為在蒸汽發(fā)生器制造廠焊接，避免了原先現(xiàn)場(chǎng)焊接必須考慮的擁有充分作業(yè)空間和適度焊接角度的問(wèn)題，這樣極大提升了焊縫作業(yè)的安全性、效率和質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：

劉剛（1985—），男，漢，吉林省通化市，中國(guó)核電工程有限公司，助理工程師，連云港。