湛卉 甕松峰
【摘 要】核電站主設備吊裝工具用于完成壓力容器、蒸汽發生器、穩壓器等主設備第一階段的安裝任務,將主設備從0m吊運到其安裝位置。吊裝工具關系著主設備的安全和核電站建設的進度。本文對秦山二期擴建工程主設備吊裝工藝進行簡要描述,并與M310堆型主設備吊裝工具及其工藝進行了對比,提出了幾點設計經驗。
【關鍵詞】壓力容器;蒸汽發生器;穩壓器;主設備;吊裝工具
0 序言
壓力容器(RPV)、蒸汽發生器(SG)、穩壓器(PZR)等核電站主設備安裝,首先需將主設備由龍門架下吊運到其對應的設備安裝隔間,因此,吊裝工具是主設備安裝工具中重要組成部分,其主要功能如下:
(1)將主設備從龍門架下0m提升到+20m平臺;
(2)在+20m平臺將主設備運輸到RX廠房內;
(3)在RX廠房內將臥式放置的主設備翻轉豎立;
(4)將主設備吊裝到設備隔間的安裝位置。
RPV、SG和PZR等主設備都是安全一級設備,在其上還有管座、接管嘴、密封面等突出結構和易損結構,因此,主設備吊裝工具的設計首先立足于保證主設備的安全;主設備吊裝是主設備安裝的第一階段任務,而主設備的安裝是核電站建設的關鍵里程碑。因此,主設備吊裝工具關系著主設備的安全和核電站建設的進度。
在秦山二期擴建項目中,中國核動力研究設計院設計了部分主設備吊裝工具。
1 吊裝工藝簡介
1.1 壓力容器筒體吊裝
壓力容器筒體凈重約250噸,設備最大外形尺寸6200mm(徑向相對接管安全端距離)×5282mm(兩個輔助支撐距離)×10337mm(容器筒體高度)。
壓力容器筒體的吊裝工具包括專用運輸拖車、臨時支撐、V型翻轉支座、前支撐、箱形梁、起重橫梁、起吊環以及起吊用鋼絲繩圈等。
壓力容器筒體的吊裝工藝簡述如下:首先將壓力容器筒體從0m提升到+20m平臺并放置到專用運輸拖車上;通過專用運輸拖車將其運輸到核島廠房內;將其吊運到臨時支撐上;待箱形梁、V型翻轉支座和前支撐等安裝完成后,再將壓力容器筒體放置到V型翻轉支座和前支撐上;起吊環與環吊平衡梁和壓力容器筒體上起重橫梁連接,通過環吊提升,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堆堆腔。其翻轉見圖1。
圖1 壓力容器筒體翻轉示意圖
1.2 蒸汽發生器吊裝工藝
蒸汽發生器是整個核島中最大最重的設備,設備重約338噸(含干燥器和波紋板),設備總高21060mm,設備直徑Φ4487.8/3447.9mm。
蒸汽發生器吊裝工具主要有:水平吊梁、專用運輸拖車、翻轉套環、翻轉支架、提吊耳軸、SG吊梁、水平起吊鋼絲繩圈、翻轉豎直鋼絲繩圈和翻轉套環拆除支架等。
蒸汽發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平臺并放置到專用運輸拖車上;在SG尾部安裝翻轉套環,在其兩個二次側人孔安裝提吊耳軸;將SG運輸到核島廠房內;安裝翻轉支架,并將SG吊梁與環吊平衡梁連接;通過翻轉豎直鋼絲繩圈將提吊耳軸和SG吊梁連接;翻轉SG至豎立狀態,拆除翻轉套環;將SG吊運到其安裝隔間。
圖2 蒸汽發生器翻轉示意圖
1.3 穩壓器吊裝工藝
穩壓器干重約81噸,直徑約Φ2348mm,設備總高12103mm。
穩壓器吊裝工具主要包擴穩壓器吊梁、翻轉套環、專用運輸拖車和移動式翻轉支座等。
安裝步驟簡述如下(見圖3):將PZR從0m提升到+20m平臺并放置到專用運輸拖車上;通過專用運輸拖車將其運輸到核島廠房內;安裝翻轉套環,將穩壓器吊梁與環吊吊孔連接,并將吊桿與翻轉套環連接;在PZR支承裙座封蓋上安裝翻轉支腿;將移動式翻轉支座推到支承裙座封蓋下;交替提升環吊吊鉤和水平移動移動式翻轉支座,將PZR翻轉豎立;將PZR吊運到其隔間安裝位置。
圖3 穩壓器翻轉示意圖
2 與M310堆型主設備吊裝工具對比
在嶺澳二期、福清、方家山等M310堆型核電項目中,中國核動力研究設計院承擔了主設備吊裝工具的設計和供貨工作,范圍為主設備從龍門架0m處到設備就位的全套專用吊裝工具。與M310堆型主設備吊裝工具相比,秦山二期擴建無論吊裝設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工藝與秦山二期擴建項目不同,其筒體的翻轉也采用翻轉支架法。壓力容器筒體吊運到核島廠房20m平臺后,在其尾部安裝翻轉套環,并共用蒸汽發生器的翻轉支架,用與蒸汽發生器相同的方式完成壓力容器的翻轉。采用翻轉支架的主要優點是:(1)翻轉工藝簡潔。將筒體運輸到廠房內以后,不需要反復吊裝壓力容器,也不需要再裝拆箱形梁、臨時支撐和V形翻轉架等,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套環,安裝時間和環吊占用時間會減少。(2)使用設備較少,吊裝所用空間較小。由于運輸路線和翻轉軸線在同一直線上,其翻轉不需要在臨時存放和翻轉位置轉移,吊裝操作占用空間減少。采用翻轉支架法,翻轉工具為翻轉套環和翻轉支架,而采用V型支座翻轉,則需要箱形梁、臨時支撐和V形翻轉架和前支撐等。但是翻轉支架也存在缺點,與V型支座翻轉相比,翻轉套環的設計和制造較為復雜。
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,并能保證起吊時兩個起吊用鋼絲繩圈保持平行,具有較好的穩定性。
2.2 蒸汽發生器和穩壓器的吊裝
蒸汽發生器和穩壓器的吊裝工藝兩者基本一致。不同的是穩壓器從0m到20m的提升裝置采用了專用吊具。此外穩壓器翻轉時,安裝在支承裙座封蓋上的翻轉支腿數量有所不同,在嶺澳二期核電項目中,翻轉支腿有兩個,在封蓋上水平對稱布置,這種布置在翻轉時穩壓器穩定性較好,但如果兩個翻轉支腿不能同時落在枕木上,則會對吊具產生一定的附加載荷;在福清、方家山和秦山二期擴建項目中,翻轉支腿有一個,移動式翻轉支座的結構因翻轉支腿數量的變化有所變化。
3 經驗
3.1 工具設計之間需要協調
主設備吊裝是一項系統工作,涉及的吊裝工具較多,吊裝工具不僅與主設備、廠房設備和土建結構存在接口,工具之間也存在接口關系,如翻轉工具與運輸工具,翻轉工具與吊裝工具等。在秦山二期及秦山二期擴建項目中,一套吊裝工具分別來自安裝公司、主設備制造廠和核動力院等不同單位,制造單位也不同,這既增加了接口交換的工作,也不利于工具內部接口的控制。
3.2 吊裝工具的復用
盡管RPV、SG和PZR主設備的結構、重量各不相同,但是主設備吊裝的工作內容基本一致,即從0m~+20m的起吊、+20m運輸和翻轉、吊裝就位,因此在工具設計中,綜合考慮不同設備,通過對工具結構優化,就可能減少吊裝工具的數量,節約人力資源和成本。
在嶺澳二期的設計中,龍門架吊梁、專用運輸拖車、翻轉支架等都用在兩種以上主設備的吊裝吊裝運輸上。
3.3 適用標準
目前,國內尚無針對核島吊裝工具的相關標準,在秦山二期擴建吊裝工具設計中,參考了GB 3811-83《起重機設計規范》和GB 5905-86《起重機試驗規范和程序》。而在在大亞灣和嶺澳核電站吊裝工具的設計中采用了FEM 1.001 3rd EDITION SECTION I(HEAVY LIFTING APPLIANCES RULES FOR THE DESIGN OF HOISTING APPLIANCES)。兩者最主要的區別是載荷試驗系數不同:FEM的動載試驗要求動載系數取1.2,GB 5905-86則要求取1.1;FEM的靜載試驗要求靜載系數取1.4,GB 5905-86則要求取1.25,兩者之間有較大差距。
在秦山二期擴建吊裝工具設計中,考慮到主設備的重要性,靜載系數取1.25,動載系數取1.15,略高于GB5905-86的規定。而在嶺澳二期吊裝工具的設計中,按照FEM的規定,動載系數取1.2,靜載系數取1.4。實踐證明,在秦山二期擴建吊裝工具設計中載荷系數選取滿足需要。
4 結論
主設備吊裝工具是主設備安裝必須的專用工具,在設計中堅持嚴謹科學的態度,對吊裝工具的材料選擇、結構設計、試驗和文件進行了進一步的優化和完善。此外,通過不同堆型吊裝設備的對比,可以開闊思路,有利于后續工作的開展。
[責任編輯:王楠]