淺談大型核電站凝汽器安裝

王芳森

（東方汽輪機有限公司，四川德陽 618000）

0.引言

核電汽輪機進汽參數(shù)低、比容大，與相同功率的高參數(shù)火電汽輪機相比，其排汽面積增加約50%，因此凝汽器外形尺寸大、重量重，往往采取模塊化制造、電廠現(xiàn)場組裝的方式。由于受廠房結(jié)構(gòu)和作業(yè)空間的限制，凝汽器各部件的存放、轉(zhuǎn)運、吊裝、組裝配對等工作均有較大難度。

1.工程概況

福清核電站5號機組常規(guī)島凝汽器為單流程、單背壓、表面式濕冷、鈦管系凝汽器。每臺機組配置兩套凝汽器，每套凝汽器是由上喉部、中喉部、下喉部模塊、旁路擴散裝置、熱井模塊、殼體模塊、凝結(jié)水出水裝置、水室、疏水擴容器模塊、中間連接件、低壓加熱器等組成的焊接結(jié)構(gòu)體，見圖1所示。凝汽器與汽輪機排汽口采用剛性連接，凝汽器下部剛性支承在標高-11.5m的基礎(chǔ)支座上[1]。

圖1 凝汽器模塊結(jié)構(gòu)示意圖

2.安裝工藝研究

凝汽器安裝前，首先根據(jù)各模塊的外形設(shè)計尺寸及重量、汽輪機廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸（低壓缸基礎(chǔ)坑口尺寸為10970mm×14400mm）進行研究和復核，制定合理的工藝流程和施工方案。凝汽器各部件模塊外形尺寸及重量見表1。

表1 凝汽器各部件模塊外形尺寸及重量表

2.1 部分設(shè)備模塊臨拋、存放

根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)及布置情況，對于部分設(shè)備模塊會因殼體模塊就位后缺少引入通道，因此需要預先臨拋、存放，主要有疏水擴容器、出水室、中間連接件、凝結(jié)水出水裝置等設(shè)備模塊[2]。

2.2 設(shè)備模塊引入及吊裝

根據(jù)各部件模塊尺寸、重量以及安裝組合特點，確定引入通道及吊裝方式。

（1）對于外形尺寸小于低壓缸基礎(chǔ)坑口尺寸的設(shè)備模塊，主要有中間連接件、出水室、出水裝置模塊、旁路擴散器等，可以通過廠房行車從低壓缸坑口直接吊裝就位。

（2）對于外形尺寸大于低壓缸基礎(chǔ)坑口尺寸且質(zhì)量較輕的設(shè)備模塊，主要有熱井、下喉部、中喉部、上喉部，吊裝時可以適當傾斜角度從低壓缸坑口吊裝就位。

（3）對于外形尺寸大于低壓缸基礎(chǔ)坑口尺寸、單重較重且為精密構(gòu)建的殼體模塊和喉部低壓加熱器需要從廠房外引入，通過廠房外起重設(shè)備（如汽車吊）配合廠房內(nèi)行車吊裝就位。

（4）對于疏水擴容A、B模塊（一）、（二），考慮組合的方便性及安全性，采取組焊后整體通過廠房內(nèi)行車從低壓缸坑口（吊裝時適當傾斜角度）吊裝就位。

2.3 工藝流程

凝汽器各個模塊設(shè)備的引入先后順序、引入通道及吊裝方式確定后，凝汽器安裝工藝流程如圖2。

圖2 凝汽器安裝工藝流程

3.重點和難點

凝汽器采用的是模塊化供貨、現(xiàn)場組裝的方式，因此對于外形尺寸大、單體質(zhì)量重的殼體模塊、疏水擴容器以及受到廠房結(jié)構(gòu)空間限制的旁路擴容器的吊裝就位是凝汽器安裝的重點和難點[3]。

3.1 疏水擴容器吊裝就位

疏水擴容器A、B均由模塊一和模塊二供貨，需要現(xiàn)場組焊后整體吊裝就位于基礎(chǔ)梁正下方。以疏水擴容器B吊裝就位為例，組焊后的疏水擴容器B長×寬×高外形尺寸為13046mm×2800mm×10500mm，重量約64t。由于組焊后的疏水擴容器太高，受行車起身高度的影響，需要通過廠房內(nèi)350/60t和80/20t行車適當傾斜一定角度吊裝以及提前掛設(shè)在基礎(chǔ)大梁另一側(cè)的手拉葫蘆完成引入就位。吊裝引入如圖3所示，主要過程如下：

圖3 疏水擴容器 B 引入示意圖

（1）350t和80t行車將疏水擴容器B吊至LP2低壓缸坑口上方，350t和80t行車緩緩落鉤調(diào)整疏水擴容器傾斜角度，使疏水擴容器B能通過低壓缸坑口。

（2）疏水擴容器下降至低壓缸坑口下方適當位置后，拆除80t行車吊具，由350t行車單獨起吊至一定高度。

（3）350t行車起吊疏水擴容器向就位位置靠攏，用已掛設(shè)在基礎(chǔ)大梁另一側(cè)的4個20t手拉葫蘆進行接鉤。

（4）通過350t行車和20t手拉葫蘆將疏水擴容器吊至就位位置。就位后安裝好疏水擴容器兩側(cè)的防傾倒手拉葫蘆，拆除350t行車和20t手拉葫蘆吊具。

3.2 殼體模塊吊裝

凝汽器殼體模塊（由主體框架、冷卻管束構(gòu)成）共設(shè)計有 4 個，每個殼體模塊突出特征為外形尺寸大（長×寬×高：17051mm×5542mm×5950mm），噸位重（約148t）。因此無法從低壓缸基礎(chǔ)坑口斜吊引入，只能采取平吊或拖運的方式吊裝就位。由于受廠房結(jié)構(gòu)限制且安裝位置低，最終設(shè)計了一專用吊裝平衡梁工具（平衡梁工具頂部設(shè)置有多組吊耳，用于與起吊設(shè)備連接，平衡梁底部設(shè)置有用于吊裝殼體模塊的吊耳）選擇平吊的就位方式，通過廠房內(nèi)兩臺橋式吊車和廠房外移動式吊車相互配合抬吊、多次換鉤，以及利用了低壓缸基礎(chǔ)梁臨拋換鉤的施工技術(shù)方案完成每個殼體模塊吊裝的就位工作。吊裝引入如圖4所示，主要步驟如下：

圖4 殼體模塊引入示意圖

（1）吊裝平衡梁工具與殼體模塊連接后，首先用廠房外履帶式吊車吊裝殼體模塊穿入廠房，使殼體模塊伸入廠房內(nèi)部分能用350t行車接鉤，廠房外平衡梁另一端用汽車吊接鉤。履帶式吊車吊鉤更換吊點，拆除汽車吊吊具。

（2）履帶式吊車和350t行車抬吊殼體模塊向廠房內(nèi)移動至一定位置后，用廠房內(nèi)80t行車接鉤，350t行車落鉤并更換吊點，廠房外平衡梁用汽車吊接鉤。350t行車和汽車吊受力后，履帶式吊車吊鉤吊點更換至平衡梁最外側(cè)吊耳，拆除汽車吊吊具。

（3）履帶式吊車和 350t 行車抬吊殼體模塊下降至平衡梁上方吊耳與低壓缸基礎(chǔ)大梁上臨拋吊裝帶的卸扣高度后繼續(xù)向廠房內(nèi)移動，直至利用低壓缸基礎(chǔ)梁臨拋吊裝帶接鉤，350t行車落鉤并更換吊點。80t行車吊鉤從低壓缸坑口落入，并于與平衡梁端部的吊耳連接。350t行車和80t行車起吊受力后，拆除履帶式吊車和低壓缸基礎(chǔ)大梁上臨拋吊裝帶的吊具。

（4）350t行車和80t行車抬吊殼體模塊向繼續(xù)向前移動，至一定位置后利用低壓缸基礎(chǔ)梁臨拋吊裝帶接鉤350t行車落鉤并更換吊點。350t行車和80t行車起吊受力后，拆除低壓缸基礎(chǔ)大梁上臨拋吊裝帶的吊具。

（5）重復按照步驟（5）的方式，直至350t行車和80t行車吊鉤均能從低壓缸坑口落入進行殼體模塊抬吊，最終將殼體模塊就位至指定位置。

3.3 旁路擴散器模塊吊裝就位

旁路擴散器A模塊由模塊（一）、模塊（二）組成，共計 4 個模塊，位于疏水擴容器 A、B 上方，汽機大梁正下方，模塊（一）、模塊（二）頂部距汽機大梁下方僅約380mm。旁路擴散器B模塊位于殼體模塊上方，下喉部模塊中間，配有4個模塊（三），可以用行車直接吊裝就位。旁路擴散器C模塊位于中間連接件上方，汽機大梁下方，配有2個模塊（四），其頂部距汽機大梁下方僅約180mm。由于旁路擴散器A、C模塊受到廠房空間位置影響，無法直接利用行車吊裝就位。為此，設(shè)計了－套稱桿平衡式吊裝專用吊具，通過專用吊具上的配重塊水平位移調(diào)整，使模塊和吊具達到平衡后，再利用廠房內(nèi)的行車將旁路擴散器模塊吊裝就位。以旁路擴散器C模塊就位為例，吊裝引入如圖5所示，主要過程如下：

圖5 旁路擴散器 C 引入示意圖

（1）350t行車吊鉤與專用工具吊耳連接，操作行車使專用吊具端部的止擋塊穿出旁路擴散裝置C頂部型鋼，緩慢起鉤至專用吊具與旁路擴散裝置C緊密接觸，然后停止起鉤。

（2）遠程遙控專用吊具使平衡重向遠離旁路擴散裝置模塊端移動，移動至所需距離后緩慢起鉤，起鉤過程中密切觀察專用吊具是否水平，可通過調(diào)整平衡重的位置使專用吊具水平。

（3）350t行車吊裝旁路擴散裝置C穿過低壓缸坑口，進入汽機大梁正下方。通過行車調(diào)整旁路擴散裝置C位置滿足就位要求后，行車緩慢落鉤，使旁路擴散器重量逐漸由就位支撐件承擔，落鉤過程中同時調(diào)整平衡重位置保持專用吊具為水平狀態(tài)。旁路擴散器重量完全由支撐件承力后，操控行車將專用工具移除，最終完成旁路擴散器C吊裝就位工作。

4.結(jié)語

作為“華龍一號”首堆自主設(shè)計制造、模塊化供貨的凝汽器，福清核電5號機組凝汽器現(xiàn)場模塊化就位安裝工藝方案得到了充分的論證，實踐證明方案合理、安全、可靠。未來國內(nèi)自主型核電機組將批量化建設(shè)，通過本工程凝汽器安裝的成功實踐經(jīng)驗，為其他核電項目凝汽器安裝提供參考借鑒。