核電廠建設(shè)中的高精度測量控制

姚亞政

(北京四達(dá)貝克斯工程監(jiān)理有限公司,河北石家莊 050011)

核電廠建設(shè)中的高精度測量控制

姚亞政

(北京四達(dá)貝克斯工程監(jiān)理有限公司,河北石家莊 050011)

本文以某壓水堆核電站建設(shè)為例,通過對其核心設(shè)備的土建、安裝階段的銜接就位各環(huán)節(jié)組織施工特點(diǎn)的分析。總結(jié)在核電廠建設(shè)期間,為達(dá)到最終主要高精度設(shè)備的空間安裝組對的需要,在測量控制方面如何策劃、組織、開展、如何在各階段克服空間控制難點(diǎn)。

微網(wǎng) 模擬組對 三維激光跟蹤

-某核電廠擬建機(jī)組為100萬千瓦壓水堆型(M310)，其反應(yīng)堆核心主設(shè)備由壓力容器(RPV)、蒸發(fā)器(SG)、冷卻劑泵(RCP)、穩(wěn)壓器(PZR)組成。主設(shè)備的安裝質(zhì)量直接影響以后運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，是確保核安全的重要建設(shè)環(huán)節(jié)之一。從測量就位的角度上講，這主要設(shè)備的就位、對接要求精度高、難度大，所以需要在各個環(huán)節(jié)采取周密的控制。其控制難點(diǎn)如下：

(1)核心設(shè)備：壓力容器就位精度0.5mm水平度0.3mm；主管道焊接過程中，要保證焊接質(zhì)量焊口組對精度必須達(dá)到0—1mm。而主管道的路線又是非規(guī)則的，且僅有過渡段一個可加工調(diào)節(jié)的焊口，其他管段均無調(diào)節(jié)余量。

(2)各設(shè)備聯(lián)系緊密，且各房間區(qū)域相對獨(dú)立：目前核電建設(shè)中，由于設(shè)備制造工期、土建工期及基礎(chǔ)主體驗(yàn)收的時間的差異，還有反應(yīng)堆區(qū)域施工過程中對設(shè)備保護(hù)等種種因素限制，核電廠都采用的是主體完工后再進(jìn)行主設(shè)備安裝的建安順序。致使各個設(shè)備基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作的難度增大。

(3)建設(shè)時序不統(tǒng)一：設(shè)備一次埋件預(yù)埋與安裝開始相隔時間較長(12個月以上)，且每個設(shè)備一次埋件安裝時間相隔較長，這就給整個設(shè)備系統(tǒng)的統(tǒng)一空間位置檢核提高了難度，從而增加了測量定位的系統(tǒng)差。

(4)不可忽略本體部件尺寸偏差：由于最終焊接的高精度需要，使得必須考慮設(shè)備本體的尺寸，以避免設(shè)備就位特征部位與設(shè)備間連接管口之間的加工誤差過大，給設(shè)備連接帶來不可調(diào)整的誤差。

(5)空間狹小、各類施工密集，布設(shè)穩(wěn)固控制點(diǎn)難度加大。

(6)可能受各類的其他影響：建安過程中的正常沉降、混凝土收縮、焊接會產(chǎn)生焊接的變形。

以上的困難條件都是客觀存在難以消除的，以此來完善我們的控制措施，各環(huán)節(jié)情況分析及控制措施有以下幾點(diǎn)：

(1)保證土建階段設(shè)備基礎(chǔ)的精度，土建主體結(jié)構(gòu)中，為防止混凝土的變化引起一次埋件精度超差，所以在建設(shè)過程中將10mm的公差提高到5mm。

(2)針對建立各個建設(shè)系統(tǒng)內(nèi)的坐標(biāo)系統(tǒng)，保證相對位置的高精度要求。

土建過程中，所用坐標(biāo)系采用以反應(yīng)堆中心筏基，反應(yīng)堆筒體四個正交方向線來確定的，標(biāo)志點(diǎn)隨施工進(jìn)展向上引測，每次引測精度為0.8mm。20m建筑落差第次引測3-4次。

安裝過程中，在蒸發(fā)器、壓力容器、主管道連接的高精度區(qū)域(也是蒸發(fā)器基礎(chǔ)所在層：+4.65m層)，依據(jù)2.1坐標(biāo)系作為起算數(shù)據(jù)，建立相對獨(dú)立、高精度1mm的坐標(biāo)系統(tǒng)。該系統(tǒng)用于蒸發(fā)器支撐二次安裝、主管道控制、防甩擊限制器安裝、壓力容器精密定位、蒸發(fā)器就位、堆內(nèi)構(gòu)件精密就位。

(3)對主設(shè)備和主管道進(jìn)行本體的出廠檢查并結(jié)合現(xiàn)場進(jìn)行模擬組對。該項(xiàng)措施是避免重要設(shè)備現(xiàn)場返工，降低現(xiàn)場至廠家、現(xiàn)場往返吊裝投入及責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)的手段。要做好該項(xiàng)工作需對其進(jìn)行較大的高技術(shù)投入。基本操作如下：根據(jù)2.2建立的高精度坐標(biāo)系解算現(xiàn)場的四大設(shè)備安裝基礎(chǔ)的實(shí)際三維坐標(biāo)；b、根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求及廠家在設(shè)備上的特征標(biāo)識，量測出各設(shè)備本體的實(shí)際特征尺寸；對設(shè)備間連接的主管道進(jìn)行特征管段量測；將a、b、c三項(xiàng)量測數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬組合，核實(shí)模擬不符合量的大小；確認(rèn)偏差量是否可以調(diào)整，并確定處理措施。

(4)加大過程監(jiān)測力度。在設(shè)備安裝過程中，進(jìn)行基礎(chǔ)檢查、二次埋件定位檢查、調(diào)整檢查、焊接變形檢查、以及局部施工對關(guān)聯(lián)物項(xiàng)有無影響等監(jiān)測十分嚴(yán)格，并且必須在同一固定三維系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行。在核電核心設(shè)備的調(diào)整過程中，都有明確的技術(shù)要求，過程質(zhì)量是否能保證關(guān)系到后續(xù)工作以及最終設(shè)備狀態(tài)是否滿足運(yùn)行要求，如有問題幾乎可視為不可逆。所以過程中質(zhì)量監(jiān)督都是極為嚴(yán)格的。較為特殊的是焊接過程，主管道焊接為設(shè)備就位的最后一道環(huán)節(jié)，焊接過程長達(dá)3個月之久，在焊接過程中對其余組對焊口、所連接設(shè)備都要定期檢查，發(fā)現(xiàn)偏差變化要立即采取焊接校正的措施。

(5)采用精度高的儀器設(shè)備以保證精密數(shù)據(jù)的可靠性。核電高精度測量中：平面測量采用的是：測角精度0.5秒、測距精度1mm的全站儀器，標(biāo)高測量采用的是精度0.01的NA2水準(zhǔn)儀+測微器；高落差對中采用的是：精度為1/200000的垂準(zhǔn)儀；對于相對狹小空間模擬組對測量采用的是精度可達(dá)0.3mm的三維激光跟蹤儀。

(6)建立嚴(yán)格的測量質(zhì)量管理制度。在核電建設(shè)期間，所有的設(shè)備檢查組織活動、檢查任務(wù)記錄、設(shè)計(jì)規(guī)格核對、偏差確認(rèn)、跟蹤修復(fù)、合格認(rèn)定都是有嚴(yán)格的記錄要求并和施工進(jìn)展同步生成，這種極為細(xì)化的、及時的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕そM織模式，避免了全過程的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)和顛覆性返工等進(jìn)度投資風(fēng)險(xiǎn)。

總之，面對核電建安階段施工工期持續(xù)時間長、環(huán)境復(fù)雜多變、廠房設(shè)備布置不規(guī)則、要求精度高、影響重大等特點(diǎn)。測量工作的展開本著精細(xì)規(guī)劃、嚴(yán)謹(jǐn)實(shí)施的原則，嚴(yán)格精密測量儀器配備要求、合理規(guī)劃各階段測量系統(tǒng)的統(tǒng)一、嚴(yán)格跟蹤驗(yàn)收、實(shí)施測量記錄工序放行等手續(xù)。嚴(yán)謹(jǐn)對待的每一步是保證反應(yīng)堆主設(shè)備順利安裝就位的保證。

[1]張剛,張睿棟.激光跟蹤儀_API_大工件位置誤差檢測.甘肅科技,2009.03第六期.

[2]高建占.核電工程廠區(qū)測量控制網(wǎng)精度需求分析與設(shè)計(jì).電力經(jīng)濟(jì)研究,2010年第13期.