EPR堆型核電廠HK廠房吊車現(xiàn)場使用階段安裝

郭士芳 GUO Shi-fang；肖鐵山 XIAO Tie-shan

（中國核工業(yè)二三建設(shè)有限公司，嘉興 314001）

0 引言

臺(tái)山EPR堆型核電站是中國首個(gè)也是唯一一座EPR堆型核電站，是全球單機(jī)容量最大，175萬千瓦級(jí)的壓水堆核電站，是目前世界上最先進(jìn)的三代核電項(xiàng)目之一。EPR堆型核電站具有工期短、工程量大、技術(shù)新、要求高等特點(diǎn)，且沒有已經(jīng)建成的EPR電站作為參考。HK廠房吊車作為核燃料廠房唯一的一臺(tái)大件吊裝設(shè)備，對(duì)核燃料廠房內(nèi)設(shè)備的引入起著至關(guān)重要的作用。HK廠房吊車由吊車軌道和吊車本體兩大部分組成，其施工工期長，施工風(fēng)險(xiǎn)大，技術(shù)要求相對(duì)較高。

本文從HK廠房吊車軌道安裝和HK廠房吊車本體就位兩個(gè)方面進(jìn)行描述，分析了施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的技術(shù)要點(diǎn)控制方法，提出了施工中存在的問題并找出解決措施，對(duì)施工過程中的相應(yīng)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析。本文對(duì)后繼EPR堆型核電站HK廠房吊車的施工有一定的指導(dǎo)意義，其他堆型核電廠HK廠房吊車的安裝也可參考借鑒[3]。

1 HK廠房吊車概述

1.1 HK廠房吊車的功能

HK廠房吊車的主要功能體現(xiàn)在兩個(gè)階段：現(xiàn)場安裝階段和核級(jí)使用階段。

現(xiàn)場安裝階段：用于核燃料廠房主要設(shè)備的安裝及各種材料的吊運(yùn)，其中包括水下燃料儲(chǔ)存格架、新燃料升降機(jī)、燃料輸送系統(tǒng)、乏燃料橋式吊車、水池鋼襯里、水閘門等。

核級(jí)使用階段：引入新燃料組件容器，操作燃料組件抓具抓取燃料組件，操作旋轉(zhuǎn)水閘門等。

1.2 HK廠房吊車的組成

EPR堆型核電廠HK廠房吊車和其他堆型核電廠HK廠房吊車相比體積較大，安裝精度提高，需要安裝的部件數(shù)量多重量大，相對(duì)來說，EPR堆型核電廠HK廠房吊車安裝難度更大。

HK廠房吊車位于核燃料廠房27.7m平臺(tái)，最大起重量為23t，外形尺寸約17.3m×5.8m×3.6m（加上防傾翻裝置高約4.9m），它是由吊車軌道和吊車本體兩大部分組成。HK廠房吊車軌道由運(yùn)行軌道、抗震導(dǎo)軌、防傾翻裝置軌道、電纜鏈系統(tǒng)等組成，HK廠房吊車由HK廠房吊車橋架、HK廠房吊車小車和提升機(jī)構(gòu)組成。HK廠房吊車總體結(jié)構(gòu)示意圖見圖1[1]。

圖1 HK廠房吊車總體結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 HK廠房吊車安裝概述

HK廠房吊車現(xiàn)場使用階段的安裝分為兩個(gè)階段：HK廠房吊車軌道的安裝、HK廠房吊車本體安裝。

HK廠房吊車安裝的主要工序：運(yùn)行軌道的安裝—抗震導(dǎo)軌的安裝—防傾翻裝置軌道的安裝—電纜鏈系統(tǒng)的安裝—HK廠房吊車橋架就位—HK廠房吊車小車就位—電氣連接等。其中在HK廠房吊車軌道安裝階段，運(yùn)行軌道、抗震導(dǎo)軌、防傾翻裝置軌道以及電纜鏈系統(tǒng)的安裝不分先后順序，也可以同時(shí)安裝。

2 HK廠房吊車現(xiàn)場使用階段的安裝

2.1 HK廠房吊車安裝工藝關(guān)鍵點(diǎn)

2.1.1 HK廠房吊車軌道整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜

EPR堆型核電廠一期工程HK廠房吊車軌道的整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，部件多，兩側(cè)軌道結(jié)構(gòu)相同?？拐饘?dǎo)軌位于承軌梁的側(cè)面，防傾翻裝置軌道位于承軌梁的底面，導(dǎo)致軌道部件安裝時(shí)沒有支撐面；兩條軌道錨固支撐結(jié)構(gòu)數(shù)量多達(dá)170塊，位于側(cè)面的抗震導(dǎo)軌錨固支撐結(jié)構(gòu)重量為54.5kg；抗震導(dǎo)軌和防傾翻裝置軌道安裝時(shí)沒有吊車可用，現(xiàn)場采用拉倒鏈的方法將軌道部件提升及就位，增加了安裝的風(fēng)險(xiǎn)與難度。

2.1.2 預(yù)埋結(jié)構(gòu)特殊，超差處理難度大

①HK廠房吊車運(yùn)行軌道的預(yù)埋件是由352根M24×370mm的螺桿組成，螺桿之間的距離為300±5mm，預(yù)埋螺桿數(shù)量眾多，單個(gè)固定和定位處理難度大，在一次灌漿時(shí)容易造成螺桿移位，導(dǎo)致最終位置不滿足要求。

EPR核電廠HK廠房吊車運(yùn)行軌道預(yù)埋螺桿預(yù)埋時(shí)為了防止螺桿預(yù)埋之后位置超差，在螺桿預(yù)埋時(shí)用運(yùn)行軌道的支撐板作為模版，首先將預(yù)埋螺桿安裝固定在支撐板上，調(diào)整螺桿伸出軌道支撐板的長度，將軌道支撐板就位在設(shè)計(jì)位置上，對(duì)運(yùn)行軌道進(jìn)行初步的調(diào)整（運(yùn)行軌道在供貨時(shí)已經(jīng)組裝在支撐板上），待運(yùn)行軌道標(biāo)高、位置度滿足要求后進(jìn)行灌漿。這樣既保證了預(yù)埋螺桿的位置要求，也使得運(yùn)行軌道的調(diào)整更加快捷方便。

②HK廠房吊車軌道的承梁為混凝土結(jié)構(gòu)，導(dǎo)向軌側(cè)從墻面上懸臂伸出1.3m，承重軌側(cè)懸臂伸出1.5m，進(jìn)行澆筑時(shí)承梁下沉的風(fēng)險(xiǎn)較大。

ERP堆型核電廠土建施工單位對(duì)HK廠房吊車承梁進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)因搭設(shè)的模板較薄，導(dǎo)致模板因混凝土擠壓變形較大，同時(shí)模板因重力作用下沉，最終導(dǎo)致承梁上的預(yù)埋板位置超差嚴(yán)重，最大超差量達(dá)到40mm，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足抗震導(dǎo)軌和防傾翻裝置軌道標(biāo)高和直線度的要求。

運(yùn)行軌道標(biāo)高要求為全長27785±10mm，±2mm/2000mm，為了使抗震導(dǎo)軌和防傾翻裝置軌道的安裝精度滿足要求，運(yùn)行軌道的標(biāo)高在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)下調(diào)了8mm即27.777mm；另外兩條軌道的標(biāo)高以運(yùn)行軌道上表面的標(biāo)高為基準(zhǔn)，在進(jìn)行預(yù)埋板驗(yàn)收時(shí)其標(biāo)高也相應(yīng)降低8mm；同時(shí)由于錨固支撐結(jié)構(gòu)為內(nèi)圈焊接，焊接面較小，在滿足錨固支撐結(jié)構(gòu)焊接的前提下，預(yù)埋板的位置度可接受；其余不滿足以上條件的預(yù)埋板，土建施工單位則重新進(jìn)行預(yù)埋，使其滿足兩條軌道的安裝精度要求。

2.1.3 軌道安裝精度高

HK廠房吊車運(yùn)行軌道標(biāo)高要求為全長±2mm/2000mm，直線度全長±3mm、±1mm/2000mm；抗震導(dǎo)軌上表面標(biāo)高±2mm/2000mm，直線度要求為±1mm，相對(duì)于運(yùn)行軌道導(dǎo)向軌軸線的平行度要求為±1mm[2]。

軌道安裝精度較高，安裝時(shí)需要用連接螺栓和調(diào)整頂絲對(duì)軌道的標(biāo)高、直線度等進(jìn)行反復(fù)調(diào)整測量，測量人員全程跟蹤，及時(shí)對(duì)軌道進(jìn)行測量調(diào)整。

2.1.4 焊接量大，焊接需要預(yù)熱和后熱，焊接后處理困難

HK廠房吊車抗震導(dǎo)軌有84塊錨固支撐結(jié)構(gòu)，防傾翻裝置軌道有86塊錨固支撐結(jié)構(gòu)，這些錨固支撐結(jié)構(gòu)均為環(huán)狀，需要在環(huán)內(nèi)進(jìn)行焊接，見圖2；抗震導(dǎo)軌錨固支撐結(jié)構(gòu)在焊接時(shí)需要預(yù)熱和后熱，預(yù)熱溫度≥125°。

圖2 錨固支撐結(jié)構(gòu)示意圖

兩條軌道的錨固支撐結(jié)構(gòu)數(shù)量多，焊接量大，且全部為手工焊，焊接工期較長，焊接時(shí)的預(yù)熱和后熱增加了焊接的工期；抗震導(dǎo)軌的錨固支撐結(jié)構(gòu)重量達(dá)54.5kg，且下方?jīng)]有固定的支撐結(jié)構(gòu)，增加了焊接的難度；焊接完成后的無損檢測需要對(duì)焊縫進(jìn)行打磨處理，而內(nèi)部環(huán)狀結(jié)構(gòu)空間小增加了打磨的難度。

EPR堆型核電現(xiàn)場用倒鏈和吊裝帶將錨固支撐結(jié)構(gòu)提升至安裝位置，調(diào)整位置度后點(diǎn)焊固定，點(diǎn)焊時(shí)要盡量多的增加焊點(diǎn)使其能夠承受錨固支撐結(jié)構(gòu)的重量；焊縫打磨時(shí)使用?125mm的砂輪片，小心操作避免對(duì)錨固支撐結(jié)構(gòu)造成損傷，對(duì)于內(nèi)側(cè)拐角砂輪片無法操作區(qū)域則采用直磨機(jī)進(jìn)行打磨操作。

2.1.5 HK廠房吊車軌道均需進(jìn)行二次灌漿

EPR堆型核電廠HK廠房吊車軌道的二次灌漿分兩個(gè)階段進(jìn)行：待軌道就位好之后進(jìn)行調(diào)整，滿足標(biāo)高、直線度、水平度、跨距等的要求后將軌道固定好擰緊螺母進(jìn)行第一階段的二次灌漿；之后檢查軌道參數(shù)若不符合要求再次進(jìn)行調(diào)整，待軌道參數(shù)滿足要求后進(jìn)行第二階段的二次灌漿；此次灌漿后軌道將無法再進(jìn)行調(diào)整，所以一定要控制好軌道各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。

抗震導(dǎo)軌和防傾翻裝置軌道的二次灌漿一次完成，軌道參數(shù)調(diào)整后之后即可進(jìn)行。

HK廠房吊車軌道二次灌漿的高度有要求：運(yùn)行軌道第一階段的二次灌漿高度在運(yùn)行軌道支撐板下方約50mm處，第二階段的二次灌漿高度和軌道支撐板保持一致或略低于軌道支撐板上表面；抗震導(dǎo)軌和防傾翻裝置軌道灌漿時(shí)高度不能超過軌道底板但要高于軌道底板的下表面。灌漿時(shí)也要注意對(duì)軌道的保護(hù)，避免敲擊、碰撞以及污染軌道。

2.1.6 運(yùn)行軌道安裝完成后即就位HK廠房吊車橋架及小車

EPR堆型核電廠HK廠房吊車安裝時(shí)為了土建核燃料廠房封頂重大里程碑的實(shí)現(xiàn)，在運(yùn)行軌道安裝完成后即將吊車橋架和小車吊裝就位。

因核燃料廠房吊車安裝區(qū)域移交較晚，HK廠房吊車軌道安裝沒有充裕的時(shí)間；同時(shí)抗震導(dǎo)軌和防傾翻裝置軌道預(yù)埋板超差問題處理時(shí)間超過3個(gè)月，而核燃料廠房封頂?shù)臅r(shí)間迫在眉睫，經(jīng)過大量的技術(shù)分析和業(yè)主認(rèn)可，我們打破了設(shè)備安裝的傳統(tǒng)安裝順序，在運(yùn)行軌道安裝完成后即將HK廠房吊車橋架和小車吊裝就位，隨后核燃料廠房進(jìn)行了封頂。

HK廠房吊車橋架就位時(shí)距離土建墻體的最小尺寸為665mm，在吊裝過程中必須嚴(yán)密監(jiān)控，在吊車橋架的4個(gè)端頭設(shè)置遛繩，避免和土建墻體發(fā)生撞擊；橋架就位前在運(yùn)行軌道上方劃出一條垂直于時(shí)運(yùn)行軌道的線，檢查兩側(cè)導(dǎo)向輪開口已調(diào)到最大，在橋架距離運(yùn)行軌道上面約100mm時(shí)調(diào)整導(dǎo)向輪和運(yùn)行軌道之間的位置，同時(shí)緩慢下降，使同側(cè)的兩個(gè)運(yùn)行滾輪就位在兩側(cè)軌道劃出的線上，確保橋架就位時(shí)不發(fā)生偏斜。

2.2 問題分析及預(yù)防

2.2.1 預(yù)埋板超差

EPR堆型核電廠HK廠房吊車軌道安裝時(shí)因土建移交較晚、核燃料廠房測量微網(wǎng)點(diǎn)的布設(shè)不完整、土建腳手架干涉等問題造成了預(yù)埋板檢查延誤，待檢查發(fā)現(xiàn)預(yù)埋板超差后已沒有多余的時(shí)間等待土建單位完成預(yù)埋板的處理工作。

土建預(yù)埋板超差是核電安裝行業(yè)普遍存在的問題，若安裝單位能夠吸收處理固然很好，但這樣無疑增加了安裝的難度和風(fēng)險(xiǎn)，在設(shè)備安裝前期的預(yù)埋板檢查驗(yàn)收十分重要。跟蹤現(xiàn)場施工進(jìn)展，待條件具備后即可進(jìn)行預(yù)埋板的驗(yàn)收檢查，不必等設(shè)備正式安裝前才開始進(jìn)行；若檢查發(fā)現(xiàn)預(yù)埋板超差，可以提前處理，避免影響后續(xù)設(shè)備安裝。

2.2.2 軌道對(duì)接間隙不滿足要求

HK廠房吊車運(yùn)行軌道的對(duì)接間隙要求為1-2mm，在安裝工程中，經(jīng)過多次調(diào)整始終無法滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)軌道的端頭進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)軌道橫切面和上表面不是垂直的狀態(tài)，后對(duì)軌道端頭進(jìn)行打磨處理最終使其滿足對(duì)接間隙的要求。

設(shè)備的到貨驗(yàn)收非常重要，設(shè)備開箱時(shí)需要對(duì)設(shè)備的狀態(tài)和重要接口尺寸進(jìn)行檢查，將可能發(fā)生的問題及時(shí)處理。

2.2.3 軌道測量時(shí)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定

測量儀器的誤差、測量操作人員的更換、天氣及溫度的變化等均會(huì)造成測量數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定。在測量進(jìn)行的過程中要選擇溫度變化不是很大的時(shí)段進(jìn)行；測量人員保持穩(wěn)定，既可以保證同一人員對(duì)測量誤差的一致性，也可以減少人員更換帶來的讀數(shù)誤差和視覺誤差。

HK廠房吊車運(yùn)行軌道調(diào)整時(shí)發(fā)現(xiàn)第二天的測量數(shù)據(jù)和第一天有很大的誤差，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)因測量時(shí)段不一致及太陽照射等原因使得運(yùn)行軌道測量時(shí)溫差較大，從而導(dǎo)致前后兩天測量數(shù)據(jù)的誤差，后繼測量時(shí)將測量時(shí)段調(diào)整為太陽落山之后從而克服了溫差原因?qū)y量數(shù)據(jù)的影響；軌道的測量專用工具在軌道上放置不穩(wěn)也會(huì)造成前后測量數(shù)據(jù)的誤差較大。HK廠房吊車運(yùn)行軌道上表面為圓弧結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致軌道的測量專用工具在軌道上放置不穩(wěn)造成測量誤差大，后采用在軌道上表面劃出中心線的方法進(jìn)行測量，保證了測量點(diǎn)的穩(wěn)定，將測量數(shù)據(jù)的誤差控制在可接受的范圍內(nèi)。

2.2.4 HK廠房吊車附件在核燃料廠房封頂后安裝難度增大

EPR堆型核電廠HK廠房吊車橋架和小車提前吊裝就位，抗震導(dǎo)軌、防傾翻裝置軌道、抗震導(dǎo)輪、防傾翻裝置等部件在核燃料廠房封頂之后進(jìn)行安裝。因核燃料廠房內(nèi)沒有其他可用的吊車，HK廠房吊車未安裝部件重量較大，需借助倒鏈、吊裝帶等吊裝工具進(jìn)行起升并安裝就位，增加了吊裝作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)性，也存在設(shè)備部件損壞的隱患；同時(shí)，防傾翻裝置軌道和抗震導(dǎo)軌安裝時(shí)受HK廠房吊車橋架的影響，在測量時(shí)需要更改測量位置，并不時(shí)移動(dòng)HK廠房吊車橋架，對(duì)軌道的測量精度有一定的影響。

2.3 綜述

EPR堆型核電廠HK廠房吊車的安裝目前進(jìn)展順利，處理土建預(yù)埋件超差方面教訓(xùn)較深刻，為后續(xù)吊車施工控制提供很好借鑒，改變吊裝順序滿足核燃料廠房封頂重大里程碑的實(shí)現(xiàn)也摸索了比較安全可靠的一系列應(yīng)對(duì)措施，對(duì)后續(xù)工程有較大參考作用。

3 結(jié)束語

本文對(duì)EPR堆型核電廠HK廠房吊車的安裝特點(diǎn)和問題的分析預(yù)防等方面進(jìn)行了重點(diǎn)的分析論述，驗(yàn)證了核燃料廠房封頂之后再進(jìn)行HK廠房吊車抗震導(dǎo)軌、防傾翻裝置軌道和其他附件安裝的可行性。文中的問題分析和預(yù)防措施對(duì)后續(xù)EPR堆型和其他堆型核電廠吊車的安裝有指導(dǎo)意義，對(duì)類似施工活動(dòng)也有一定借鑒作用。