某核電機(jī)組模塊化安裝難點(diǎn)及注意問題探討

李鯤

【摘 要】文章結(jié)合某核電機(jī)組模塊化安裝實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，簡要地闡述了核電機(jī)組凝汽器模塊化安裝的難點(diǎn)，從而進(jìn)一步針對(duì)凝汽器模塊化安裝工藝中注意問題進(jìn)行了詳細(xì)地分析與研究，主要從凝汽器的模塊化吊裝、拖運(yùn)、就位等安裝工藝進(jìn)行了論述，以供大家參考。

【關(guān)鍵詞】核電機(jī)組；凝汽器；模塊化安裝；安裝工藝

某核電廠，為采用第三代核電技術(shù)的機(jī)組，一共2臺(tái)。常規(guī)島采用單軸、四缸、汽水分離二級(jí)再熱、六排汽的凝汽式汽輪機(jī)，配置單背壓、單流程、表面式、三殼體凝汽器。由于該機(jī)組凝汽器采用模塊化安裝和供貨方式，每臺(tái)凝汽器共分為10個(gè)模塊，主要有上部膨脹節(jié)模塊1塊、將軍帽模塊3塊、下部本體模塊2塊和水室4塊。各模塊運(yùn)抵電廠后，在基礎(chǔ)上進(jìn)行拼裝。本文主要就凝汽器模塊化安裝中的難點(diǎn)及注意問題進(jìn)行探討與分析。

1 凝汽器模塊化安裝的難點(diǎn)

本核電廠凝汽器組裝最關(guān)鍵的工作如管板和隔板的對(duì)中、凝汽器鈦管的穿管脹焊等，都已在制造廠內(nèi)完成并經(jīng)過真空試驗(yàn)，對(duì)保證凝汽器的制造質(zhì)量非常有利。同時(shí)，現(xiàn)場凝汽器的組裝工作僅為吊裝模塊、殼體和加固結(jié)構(gòu)的拼裝焊接等，工作量顯著減少。但是，在減少現(xiàn)場組裝工作量的同時(shí)，由于模塊體積和質(zhì)量大，給現(xiàn)場的吊裝、就位等工作帶來了困難。

（1）質(zhì)量大、尺寸長、安裝位置低。采用模塊化供貨方式后，凝汽器整體根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行分割，質(zhì)量和體積較大的本體模塊尺寸為18m×5.077m×7.910m，吊裝質(zhì)量達(dá)260t。常規(guī)火電廠的凝汽器一般布置在地面，底部標(biāo)高與地面幾乎齊平，而該核電機(jī)組凝汽器采用半地下布置方式。3臺(tái)凝汽器安裝在TB-TD/T4-T7軸線之間，底座標(biāo)高為-13.32m，膨脹節(jié)頂標(biāo)高為+5. 9m，本體布置在-5.41m標(biāo)高以下。整體布置較低，導(dǎo)致設(shè)備就位空間有限，設(shè)備吊裝入位的難度增加。

（2）鈦管易變形。凝汽器本體分成2個(gè)模塊供貨，鈦管長度達(dá)18m，細(xì)長的鈦管束及其與管板的焊口，是吊裝時(shí)需要注重保護(hù)的環(huán)節(jié)。如果出現(xiàn)受力不均或者底角懸空，極易對(duì)鈦管與管板焊口造成破壞，風(fēng)險(xiǎn)較高。

（3）吊機(jī)位置基礎(chǔ)狀況復(fù)雜。根據(jù)凝汽器模塊吊裝需要，BPB101區(qū)域TZ軸外墻需要緩建（至-4.5m標(biāo)高），離地面仍有約5m高差。吊機(jī)位置區(qū)另一側(cè)是早期基坑爆破后生成的基巖斜面，中間坑深達(dá)12.3m。如果僅采用一般的碎石回填方式，則吊機(jī)站位于一半是基巖一半是回填料的基礎(chǔ)上，加之吊機(jī)邊緣距離碎石基礎(chǔ)放坡較近，在吊裝承重過程中存在較大的沉降和滑移風(fēng)險(xiǎn)。

2 凝汽器模塊化安裝中注意問題

2.1 模塊化安裝工藝

根據(jù)凝汽器模塊參數(shù)，采用750t LIEBHERR履帶吊進(jìn)行吊裝。為避免本體模塊直接受力產(chǎn)生變形，設(shè)備制造廠制作了專用的本體模塊上、下吊裝框架。同時(shí)，為確保吊裝基礎(chǔ)及邊坡的穩(wěn)定與可靠，對(duì)吊裝邊坡實(shí)施混凝土回填措施。

凝汽器模塊化安裝的工藝流程如下：

循環(huán)水管、海水蝶閥、二次濾網(wǎng)臨拋→前水室臨拋→膨脹節(jié)臨拋→將軍帽模塊拼裝、臨拋→本體模塊吊裝、拖運(yùn)就位、拼裝→將軍帽與本體、膨脹節(jié)與將軍帽依次進(jìn)行拼裝→后水室吊裝拖運(yùn)及安裝、前水室安裝。

具體的安裝步驟如下：

（1）在常規(guī)島廠房 BPB101及凝汽器基礎(chǔ)區(qū)域搭設(shè)拖運(yùn)軌道平臺(tái)。

（2）利用汽機(jī)房行車將凝汽器進(jìn)水側(cè)的循環(huán)水管、海水蝶閥和二次濾網(wǎng)從汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)經(jīng)低壓缸和凝汽器就位區(qū)域吊裝拖運(yùn)到位。

（3）利用汽機(jī)房行車將前水室模塊臨拋到位。

（4）使用行車將膨脹節(jié)模塊從汽機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)層斜穿后擱置至拖運(yùn)軌道上。在汽機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)層布置2根擱置梁，將膨脹節(jié)模塊吊起，用手拉葫蘆或鋼絲繩懸掛在擱置梁上。

（5）利用750t LIEBHERR 履帶吊把將軍帽的3個(gè)模塊依次吊至事先擱置在BPB101區(qū)拖運(yùn)軌道上的拖運(yùn)支架上，拖運(yùn)支架擱置在放置于拖運(yùn)軌道上的6只重物移運(yùn)器上。在拖運(yùn)支架上將其拼裝成1個(gè)整體的將軍帽模塊。

（6）將拼裝完成的將軍帽模塊沿拖運(yùn)軌道拖運(yùn)至就位位置下方，利用行車將模塊吊起，用手拉葫蘆或鋼絲繩懸掛在擱置梁上。

（7）利用750t LIEBHERR 履帶吊將本體模塊吊至事先放置在BPB101區(qū)拖運(yùn)軌道上的重物移運(yùn)器上，拖運(yùn)到就位位置上方。在凝汽器就位位置下方制造廠設(shè)計(jì)的加固點(diǎn)處利用千斤頂將本體模塊頂起，將下部托架割除。移開重物移運(yùn)器，拆除拖運(yùn)軌道。拆除完成后將本體模塊下降至就位位置。

（8）拼裝2個(gè)本體模塊，完成后把懸掛的將軍帽模塊放下擱置到凝汽器模塊上進(jìn)行拼裝，同時(shí)進(jìn)行前水室模塊與凝汽器本體的拼裝。

（9）依靠拖運(yùn)軌道將后水室拖運(yùn)到位并將其與本體拼裝。

2.2 凝汽器模塊拖裝就位措施

按上述模塊化安裝工藝，除在BPB101區(qū)外側(cè)使 用履帶吊進(jìn)行吊裝外，模塊在廠房內(nèi)的拖運(yùn)和就位也是同樣重要的環(huán)節(jié)。拖運(yùn)軌道系統(tǒng)的搭設(shè)、本體就位等環(huán)節(jié)，需要制定專門的應(yīng)對(duì)措施。

（1）拖運(yùn)軌道系統(tǒng)。常規(guī)島廠房 TA 軸外側(cè)的BPB101區(qū)域，土建施工階段緩建墻體和樓板，為模塊拖裝就位提供了吊裝拖運(yùn)空間。在該區(qū)域搭設(shè)堅(jiān)實(shí)可靠的拖運(yùn)裝置，是凝汽器模塊拖運(yùn)到位的必要保證。每臺(tái)本體模塊按照1對(duì)拖運(yùn)軌道考慮，同時(shí)配置8臺(tái)重物移運(yùn)器。采用3組長支撐柱（8.13m高）、4組中長支撐柱（ 5.23m高）、8組短支撐柱（ 2.07m高）、15 組連接梁、4組軌道梁以及若干角鋼雙拼的斜撐，共同構(gòu)成軌道支撐系統(tǒng)。

拖運(yùn)平臺(tái)支撐柱及連接梁采用 HW300的H型鋼（300mm×300mm×10mm×15mm） 制作，支撐柱與橫梁采用板式連接，并用大六角高強(qiáng)螺栓固定，斜撐采用角鋼雙拼；軌道梁采用HN700×300的H型鋼 （700mm×300mm×13mm×24mm），梁上擱置28號(hào)槽鋼軌道。每根支柱的柱底采用4個(gè)M16的膨脹螺栓固定，并且2組軌道梁的中間立柱之間采用鋼板焊接連接，以加強(qiáng)整體穩(wěn)固性。

（2）本體模塊就位工藝。凝汽器本體模塊拖運(yùn)到支墩上方就位位置以后，需要拆除模塊下部吊架和拖運(yùn)軌道。采用千斤頂向上頂起，以便于拆除下吊架和軌道機(jī)構(gòu)，然后再將本體模塊慢慢放到支墩上就位。由于拆除了下吊架以后，凝汽器本體模塊相對(duì)薄弱，因此廠家預(yù)先設(shè)計(jì)了8對(duì)頂升持力點(diǎn)。根據(jù)模塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和廠家設(shè)計(jì)，現(xiàn)場需使用16臺(tái)千斤頂， 每8臺(tái)為1組，進(jìn)行交替頂升和下降操作。為此，現(xiàn)場需制作8對(duì)頂撐機(jī)構(gòu)，在頂撐上分別放置千斤頂進(jìn)行升降操作。

頂撐機(jī)構(gòu)的支柱采用 HW300的H型鋼雙拼制作，材料選用Q235鋼。鋼支撐柱底焊接30 mm厚、700mm×700mm 鋼板，以增大受力面積和提高穩(wěn)定性，并用膨脹螺栓固定。柱頂焊30mm 厚、340mm×700mm 鋼板。同時(shí)，每組2根支柱焊連在一起，每相鄰2組支柱用槽鋼三角連接，靠支墩側(cè)采用鋼架撐牢，支墩外側(cè)采用槽鋼斜撐，斜撐之間用掃地桿連接。

千斤頂分成2組交替頂升或下降，并盡量保證每組千斤頂?shù)耐叫?。同時(shí)，在2組千斤頂交替頂升或下降本體模塊過程中，基礎(chǔ)支墩上應(yīng)墊道木，確保即使有意外情況發(fā)生仍可控制，提高作業(yè)的保險(xiǎn)系數(shù)。本體模塊在最終就位前，也即最后1個(gè)下降行程的末尾，需要對(duì)就位精度進(jìn)行平移微調(diào)。沿本體模塊的寬度方向，采用扁千斤頂和輔助工具完成調(diào)整；沿本體的長度方向，通過在軌道梁上設(shè)持力點(diǎn)利用千斤 頂推進(jìn)的方式進(jìn)行調(diào)整。

3 結(jié)束語

綜上所述，核電廠凝汽器機(jī)組采用模塊化安裝，對(duì)機(jī)械設(shè)備和吊裝技術(shù)要求較高。本工程結(jié)合工程實(shí)例，主要探討了三門核電1號(hào)機(jī)組凝汽器安裝難點(diǎn)及相關(guān)工藝，旨在為類似的核電工程建設(shè)提供有利的參考價(jià)值。