福清核电全球首堆华龙一号壳体模块吊装技术分析--中国期刊网

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福清核电全球首堆华龙一号壳体模块吊装技术分析

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：游祥义高玉婷

[导读] 摘要：本文以福清核电全球首堆“华龙一号”核电机组凝汽器壳体模块吊装技术为背景，为优化壳体模块吊装技术，研究了壳体模块吊装工艺以及吊装平衡梁的结构设计。

        中国核工业第五建设有限公司上海市 201512
        摘要：本文以福清核电全球首堆“华龙一号”核电机组凝汽器壳体模块吊装技术为背景，为优化壳体模块吊装技术，研究了壳体模块吊装工艺以及吊装平衡梁的结构设计。通过吊装过程的分析的，找出影响壳体模块吊装工艺的关键因素。通过优化厂房起重机吊装能力、吊装工艺、平衡梁结构设计、吊索具选型，可以更好的改进壳体模块吊装技术，使壳体模块吊装工作变得更加安全、快捷。
        关键词：壳体模块；平衡梁；吊装；工艺
        随着起重机械吊装能力的不断提升，核电机组模块化施工已逐渐成为核电施工项目的主流趋势，其基本原理是转移现场工程量，既把现场工作量转移到工厂中完成，减少在现场的施工量从而缩短核电站的建设工期。然而，模块化技术在提供各种便利的同时，也为大型模块的运输、吊装和安装工作带来更大的风险和挑战，同时也为厂房结构优化设计带来了更严格的要求。例如：福清核电 “华龙一号”核电机组常规岛凝汽器壳体采用模块化供货，模块净重达148t，根据福清核电1~4号机组凝汽器壳体模块（净重：106t）安装经验，为加快工程安装进度，凝汽器壳体模块均采用厂房内外起重机配合的方式完成吊装工作，避免采用托运方式，减少土建开挖，加快前水室土建施工进度。但是由于厂房内的小行车设计的额定载荷只有80t，且凝汽器安装工艺和现场厂房结构与前期机组都有较大的变化，使得吊装空间变得更加的狭小，严重制约了壳体模块吊装工作的开展，壳体模块吊装就位是凝汽器施工作业过程中的重点和难点，直接影响后续凝汽器各模块的安装以及汽轮机主线安装工作。
        全球首堆“华龙一号”核电机组福清核电5号机常规岛设置两台凝汽器，布置在MX厂房5轴~7轴，1/A轴~5/A轴之间，凝汽器安装在MX厂房的底层，基础标高为-14.235m。该凝汽器为模块化生产供货，其中壳体模块为精密构件且为最大件，凝汽器壳体模块位于复杂的汽轮机低压缸基座及大梁框架内，就位于热井模块上，就位标高-9.45m，由于壳体模块长度尺寸大于低压缸口，且壳体模块不允许倾斜吊装，现场无法直接采用厂房的350/60t桥式起重机和80/20t桥式起重机抬吊就位。需要从常规岛厂房A轴外侧向厂房内吊装，通过厂房内外起重机配合完成吊装工作。
        华龙一号机组壳体模块相关参数：
        模块一和模块四外形尺寸为16566（mm）×5542（mm）×5950（mm），净重148t，模块上有4个管式吊耳，吊耳长度方向间距8685（mm），吊耳宽度方向间距4400（mm）；
        模块二和模块三外形尺寸为16566（mm）×5122（mm）×5950（mm），净重138t，模块上有4个管式吊耳，吊耳长度方向间距8685（mm），吊耳宽度方向间距4400（mm）；
        计算分析：吊装载荷主要包括设备重量净重为148t、吊装平衡梁净重19.1t、吊索具重量（吊装带、卸扣及壳体模块包装）不大于3.9t，设备及吊索具重量为148+19.1+3.9=171t。计算载荷为G=171×K1×K2=206.91t（取动载系数K1=1.1、不均衡系数K2=1.1），80/20t桥式起重机额定载荷为80t，为避免80t行车不超载，80/20t桥式起重机吊装过程中在平衡梁上接钩位置只能尽量靠近端部。
        壳体模块一、模块二通过厂房外一台1000t履带吊（SCC10000）和一台300t汽车吊配合厂房内350/60t和80/20t桥式起重机完成吊装工作。
        受现场塔吊影响，壳体模块三、模块四吊装时，厂房需用到外一台1000t履带吊（SCC10000）和两台300t汽车吊配合厂房内350/60t和80/20t桥式起重机完成吊装工作。
        履带吊挂设好吊索具和平衡梁后起吊壳体模块进行卸车。通过厂房内外起重机在平衡梁上接换钩，吊装过程中，壳体模块需通过汽轮机基座大梁辅助起重进行接换钩，即可将壳体模块顺利穿过常规岛厂房框架梁及汽轮机基座大梁完成就位。受现场厂房结构、壳体模块的规格、壳体模块的就位位置、吊装路线、厂房内起重机的吊装能力和布置、厂房外起重机的吊装能力、厂房外的场地情况影响，每个壳体模块吊装过程需进行多达15次接换钩，吊装过程较为复杂。

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        随着核电建设模块化大型化设备及模块安装，厂房内起重机吊装能力也应进行匹配设计，福清“华龙一号”核电（5、6号）机组常规岛设备外形尺寸和重量均比福清核电1~4号机组（M310）同类设备大幅增加，但常规岛厂房内小行车吊装能相比福清核电1~4号机组无任何提升。由于常规岛内许多大家设备需要双机抬吊完成翻身和吊装工作，如壳体模块吊装、汽轮机内下缸翻身（厂外完成）、大型设备的吊装等。
        优化厂房内起重机吊装能力
        优化厂房内起重机吊装能力，使其与厂房内设备吊装需求向匹配，若福清“华龙一号”核电（5、6号）机组常规岛小行车吊装能力为120t，即可简化壳体模块吊装工艺，使壳体模块吊装过程更加安全和快捷，降低施工成本。
        壳体模块吊装平衡梁设计优化
        随着机组功率的提高，壳体模块重量也在不断的增加，福清“华龙一号”核电（5、6号）机组常规岛壳体模块净重达148t，由于吊装过程需要进行多次接换钩，应尽量减少卸扣的使用，所以在平衡梁设计时，平衡梁在满足吊装要求的情况下，应减少板式吊耳设计数量，尽量使用管轴式吊耳，以便于现场施工人员进行接换钩作业，降低作业安全风险，简化施工操作过程，降低施工人员劳动强度。
        5号机组壳体模块吊装平衡梁底部吊耳为销轴式吊装，无需使用卸扣，可直接与吊装带相连，吊装带与壳体模块管式吊耳兜底相连，吊索具拆装更加安全、快捷。
        吊索具选型优化
        吊索具类型优化：由于壳体模块吊装过程换钩作业均为人工进行操作，为保证换钩作业过程更加安全流畅，在经济条件允许的情况下，尽可能选择使用高强度吊装带吊索具，避免使用钢丝绳。
        吊索具长度优化：福清核电1~4号机组壳体模块吊装时临抛在汽轮机大梁上的吊索具为两根Φ80×15m的钢丝绳，壳体模块四吊装就位后，壳体模块三只能从模块四侧面穿入，由于吊装空间狭小，厂房立柱钢筋较多，现场吊装难度较大。模块四吊装完成后需调整临抛钢丝绳和枕木位置，使其向核岛侧移动约2.4m。
        5号机组壳体模块吊装用吊索具经过优化设计，吊索具长度与现场厂房结构及吊装空间相匹配，预存放在低压缸大梁上的吊装带为两根80t×11.8m的吊装带。壳体模块四吊装就位后，壳体模块三可从模块四上方通过，且不需要移动预存放的吊装带和枕木位置，由于5号机组中间连接件为模块化供货，壳体模块吊装前已吊装就位，若壳体模块三从模块四侧面穿入，吊装空间更为狭小，吊装风险也将大幅提高。
        结论
        福清核电5号机组凝汽器壳体模块吊装，作为全球首堆“华龙一号”核电机组壳体模块吊装，由于“华龙一号”核电机组属于新型堆型，凝汽器的壳体模块相较前期机组更加大型化和模块化，由于其尺寸大、重量重、内部结构精密、安装环境复杂，这给壳体模块吊装带来了一系列具有挑战性的问题。“华龙一号”核电机组是我国具有自主知识产权的核电机组，福清核电5号机组作为全球首堆“华龙一号”，深入分析优化壳体模块吊装技术，对后续汽轮机主线安装早日开展的具有重要意义，为“华龙一号”早日发电提供了有利技术保障。
        本文阐述、分析和优化了“华龙一号”核电机组凝汽器壳体模块吊装在厂房起重机匹配设计、壳体模块吊装工艺、平衡梁设计及吊索具选型在内的施工技术，研究了壳体模块接换钩次数增加、吊装路线受限在内的问题并通过工艺创新、平衡梁创新设计实现了安全、高效的壳体模块吊装施工技术，同时也分析了壳体模块吊装技术受限及不足之处，并提出了优化方法，这对后续“华龙一号”核电机组及其它类似的凝汽器壳体模块吊装施工提供了宝贵丰富的经验。
        参考文献：
        [1]GB 50798-2012 《石油化工大型设备吊装工程规范》中国计划出版社 2012
        [2]《起重机设计手册》中国铁道出版设第二版
        [3]SH3515-2003《大型设备吊装工程施工工艺标准》 2003