核電工程預裝設備的安裝方法探討

徐暉

（秦山核電集團籌備組工程管理處，浙江海鹽，314300）

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核電工程預裝設備的安裝方法探討

徐暉

（秦山核電集團籌備組工程管理處，浙江海鹽，314300）

摘要：本文以方家山核電工程為例，對核電項目預裝設備安裝的特點進行了分析和闡述，著重介紹了預裝設備安裝工藝、設備成品保護等方面內容，并就施工過程中面臨的主要問題進行了總結和反饋，具有一定參考價值，也為后續AP1000核電項目采用“開頂法”施工提供一些借鑒經驗。

關鍵詞：預裝設備；吊裝；安裝；設備保護

引言

由于核電站核島廠房內平面布置緊湊，房間和通道都比較狹小，安裝施工難度大。部分工藝設備受設備尺寸參數限制以及運輸路徑的影響，必須在土建施工階段同步引入就位[1]。在土建主體結構封頂或設備所在房間墻體澆注之后無法進入，需在廠房結構封閉前安裝就位的工藝設備統稱為預裝設備[2]。預裝設備安裝工作屬于介入性施工活動，是在土建主體結構施工過程中介入的安裝活動具有安裝工藝復雜、施工周期較長、交叉施工多、設備保護困難等特點[3]。

1　方家山核電工程預裝設備

方家山核電工程是2臺1000MW級的壓水堆核電機組，其土建施工階段預裝工藝設備多為容器、箱、罐等靜止設備，分別布置在反應堆廠房（RX）、核輔助廠房（NX）、柴油發電機廠房（DX）、電氣廠房（LX）等核島各子項中，共計47臺，具體分布情況如下：反應堆廠房10臺，核輔助廠房31臺，應急柴油機廠房4臺，電氣廠房2臺，詳情見表1。

2　預裝設備安裝

2.1設備基礎

設備基礎的形式如圖1，從左至右分別為抹平基礎、裙座基礎、鞍座基礎[4]。

表1　方家山核電工程1、2號機組預裝設備明細表

圖1　設備基礎形式

2.2墊鐵布置

當需要布置墊鐵時，墊鐵組中最厚的平墊鐵放在下面，最薄的平墊鐵放在斜墊鐵組和最下面平墊鐵之間；墊鐵組的面積可按下面的近似公式計算：

A=C×100（Q1+Q2）/R

其中，A：墊鐵面積，mm2；

C：安全系數，可采用1.5～3；

Q1：設備的重量加在該墊鐵組上負荷，N；

Q2：地腳螺栓擰緊后所分布在該墊鐵組上的壓力，N；

R：基礎或混凝土的單位面積抗壓強度，N/cm2。

以1號機組安注箱（1RIS001/002/003BA）墊鐵布置為例分析。1號機組共有3臺安注箱，設備安裝在R111、R121與R131房間，安裝標高為-3.5m，設備外形尺寸為4200×3900×6700mm，單臺重量37.3t。

按墊鐵組面積計算公式，安全系數C取1.5；Q1為850000N（設備充水重量為85t）；Q 2按照公式M = k×d×P/1 0 0 0 ,M為地腳螺栓擰緊力矩（890 N?m），d為地腳螺栓直徑（45mm），P為擰緊力，k為系數，取0.2，經計算P=18×1000 M/kd=1780000 N；R為4000N/cm2。

將上述數據代入墊鐵面積計算公式得A=[1.5×100×（850000+1780000）]/4000=98625mm2，選用120mm×70mm型號的墊鐵，根據現場實際情況在三個設備基礎上各布置18組墊鐵；在墊鐵布置完成后，測量三個設備基礎上的墊鐵上表面標高均應為-3.500m。安注箱墊鐵布置示意見圖2。

圖2　安注箱墊鐵布置示意圖

2.3設備吊裝工程

2.3.1吊裝方式選擇

預裝設備吊裝一般采用以下兩種方式之一：塔吊吊裝、大型履帶式吊車吊裝。設備吊裝方案的確定應綜合考慮現場各種因素進行選擇。首先，應了解現場塔吊的布置和性能，重點了解塔吊的中心坐標、臂長及吊裝性能，考慮到兩種吊裝方式的吊裝成本，對于塔吊可吊的設備應優先考慮使用塔吊[4]。

2.3.2塔吊與聯合吊裝

塔吊吊裝方式的確認主要考慮設備的重量和吊裝半徑，對于吊裝半徑需結合設備基礎中心坐標和現場塔吊中心坐標進行核算，只有吊裝半徑小于塔吊臂長且在吊裝位置塔吊吊裝重量大于設備重量的情況才可使用塔吊進行吊裝。對于設備重量的問題，除設備本身重量之外，還需考慮吊裝索具和吊鉤及專用吊具（如有）的重量[5]。塔吊吊裝方式具體又可分為塔吊單體吊裝和塔吊聯合吊裝。塔吊單體吊裝是指現場只用一臺塔吊即可將設備直接吊裝就位的吊裝方式，塔吊聯合吊裝是指通過二臺或二臺以上塔吊通過設備轉運平臺，以接力的形式將設備吊裝就位。此方法適用于現場設備運輸路徑困難復雜的情況，通過兩臺塔吊相互配合方式可以避開單臺塔吊臂長和性能的瓶頸，將單臺塔吊無法完成的工作得以實現。如表1所示，方家山核電工程47臺預裝設備中有10臺通過塔吊單體吊裝，有6臺通過塔吊聯合吊裝。

以濃縮液監測槽為例敘述其吊裝特點。

9 TEP007 BA濃縮液監測槽是立式設備，設備外形尺寸為2880×2880×2820mm，重1.624t，為1號機組和2號機組共用。設備采用3#塔吊直接吊裝就位，9TEP007BA濃縮液檢測槽吊裝平面布置示意圖見圖3。經核算3#塔吊距ND239房間濃縮液監測槽基礎約為53m；根據塔吊的性能表，采用臂長70m、Ⅱ倍率：當臂長為70m，工作半徑為53m時，額定起重量為4.240 t（插入法）：設備自重為1.624t，故滿足濃縮液監測槽的吊裝要求。

圖3　9TEP007BA濃縮液檢測槽吊裝平面布置示意圖

2.3.3 履帶式吊車吊裝

對于使用大型履帶式吊機吊裝的設備，首先應考慮吊車的站位，吊車站位選擇主要依據吊機的性能和現場道路基礎的承載能力。在確定了吊車站位之后，根據吊車性能及設備吊裝半徑選擇吊機的吊裝模式。如表1所示，方家山核電工程核島廠房47臺預裝設備中共有31臺設備采用大吊車進行吊裝。

以2DX廠房主貯油罐柴油吊裝為例分析施工工藝特點。

2號機組柴油發電機廠房L H P、L H Q系統共有2臺柴油機主貯油罐，設備代號2 L H P 1 0 4 B A、2 L H Q 1 0 4 B A，外形尺寸14800×5640×6400mm，設備重量101.5t，分別位于2DA廠房D021房間、2DB 廠房D041房間內，為土建施工過程中的預裝設備，安裝標高均為8.3m。

采用400t級履帶式起重機，分別站位于2號機組核島北側和西側，進行2DX廠房兩臺柴油機主貯油罐吊裝作業。400t級履帶式起重機采用SDB工作模式，主臂70m，在起重機15m 回轉半徑放置超起吊籃。加載超起配重至超起吊籃總重為210t。柴油機主貯油罐卸車、二次倒運、正式吊裝、設備就位平面布置圖見圖4，吊裝立面示意圖見圖5。

2DB廠房主貯油罐2LHQ104BA設備卸車和吊裝就位時起重機站位于站位點①。進行2DA廠房主貯油罐吊裝時，裝載設備的運輸車先從巖石道路行駛至運輸車站位點后，400t級履帶式起重機開始進場站位。2 D A廠房主貯油罐2LHP104BA 卸車時起重機站位于站位點②。卸車完畢，待運輸車駛離現場后，調整起重機吊臂與起重機行走方向相同，起重機負載行走至設備吊裝站位點③。

2 D B廠房柴油機主貯油罐吊裝過程為：（1）起重機站位于回轉中心站位點①進行試吊和卸車；（2）卸車工作結束以后，起重機站仍位于回轉中心站位點①將設備吊裝就位。

2 D A廠房柴油機主貯油罐吊裝過程為：（1）起重機站位于回轉中心站位點②進行試吊和卸車試吊和卸車；（2）卸車工作結束以后開始二次倒運，起重機沿預定行走路線緩慢行走，到達并站位于起重機站位點③；（3）起重機站位于回轉中心站位點③將設備吊裝就位。

圖4　柴油機主貯油罐吊裝平面布置圖

圖5　柴油機主貯油罐吊裝A向立面示意圖

2.4預裝設備就位后的保護和保養

2.4.1設備就位后的保護

由于預裝設備安裝正處于土建施工階段，存在土建和安裝相互交叉施工的問題，另外由于廠房結構尚未封頂，受天氣等因素影響也較大。因此，設備引入就位進行初步安裝（包括找平、找正和找標高）后，做好設備實物保護工作就顯得尤為重要，需從軟保護和硬保護兩個方面采取措施。

（1）設備的軟保護主要考慮設備的防水、防腐蝕、防污染等要求，針對罐類設備主要采取塑料布和蓬布遮蓋，對于需防火的則要求采取石棉布遮蓋。針對不銹鋼設備還需做好隔離，防止碳鋼不銹鋼直接接觸污染。對于設備地腳螺栓螺紋的保護則采用涂抹黃油，再用布料綁扎，防止銹蝕，特殊螺栓需用鋼套管套好，防止撞傷絲扣。對設備進行保護時還應特別檢查設備接管口的封堵情況，若出廠時沒有牢靠封堵措施，則應用包扎物封堵，防止異物進入設備。

（2）設備的硬保護主要是為防止土建單位在設備上部施工過程中墜落的腳手架、木方等雜物直接撞擊設備表面損傷設備。設備的硬保護主要采取搭設腳手架鋪設木方的方式，木方搭設原則要求盡量密實，不得存在大的空隙。

2.4.2設備就位后的保養

由于預裝設備自身的特殊性，后續的安裝工作要等到土建工作結束、廠房移交后才能進行。而核電工程從土建開始到結束至少需要 2年左右的時間，在這段漫長的時間里，必須做好預裝設備的維護保養工作，防止產生變形、生銹等現象，從而影響后期的設備安裝。

針對有特殊保護要求的設備，如表1所示容積控制箱、衰變箱、硼酸注入箱等共23臺需充氮保護的設備，還應定期檢查其壓力值變化情況，如發現壓力降低過快等異常現象，應及時對設備和壓力表的氣密性進行檢查并補充氮氣，防止設備內部保護氣體泄漏而造成內表面銹蝕。

3　工程實施的經驗

結合方家山核電工程預裝設備安裝實踐活動，本文提出以下幾點經驗：

（1）預裝設備的基礎復測時最常出現的問題是基礎標高超差和地腳螺栓孔洞間距超差。對于整體找平層基礎標高的控制尤為重要，從工程實踐分析，在土建結構層施工時應預留約50mm的高度作抹灰層，由安裝單位和土建單位聯合對設備的基礎“灰餅”（標高控制塊）進行檢查，合格后再做找平層，以避免基礎的多次返工。

（2）對于地腳螺栓通過預埋鋼套管固定的基礎，在施工中發現由于鋼套管的位置、垂直度施工超差造成設備基礎不合格，需返修；對于此類基礎，土建單位在施工時應引起足夠重視，采取有效措施固定鋼套管以保證鋼套管相互之間的位置，以防在澆注混凝土時鋼套管產生較大位移，導致超差。

（3）使用大型履帶式吊車吊裝前，一定要根據吊車的載荷特性性能表現和現場情況確定大吊車站位，還要注意吊車的吊臂在空中回轉時是否被土建塔吊擋礙，必要時需土建單位的塔吊配合轉動，大吊車工作時，附近塔吊一般應暫停作業。并且超起配重回轉區域的地基必須平整，地面承載力15t/m2。吊裝施工現場的雜物和障礙物需清理，確保起重機回轉區域沒有障礙物。

（4）預裝設備的保護是一項時間跨度長，情況復雜的長期工作。由于廠房封頂之前雨水和土建養生水是無法避免，預裝設備現場就位貯存階段常遇見問題有：房間積水或地腳螺栓孔積水；地腳螺栓銹蝕；設備保護脫落、破損等，其中積水致使設備和地腳螺栓受潮或銹蝕的危害最為嚴重。所以預裝設備現場就位后，必須做好所在房間的防雨防水措施，如門口、洞口設置翻邊防水防漏，避免雨季或施工用水致使房間積水，防止設備受潮或產生銹蝕現象。

4　結束語

預裝設備安裝與土建主體結構施工交叉著同步進行，隨著我國核電建設的不斷深入，在此對方家山核電工程預裝設備的安裝工藝和保護措施進行總結，為今后核電項目的建設提供切合實際的經驗反饋，有著積極的現實意義。尤其是第三代核電站AP1000采用開頂法建設，其預裝設備的安裝和成品保護的難度將超過現有的壓水堆核電站，是核電建設者將要面臨的重要課題。

參考文獻

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[2]劉進球,吳振明.機電設備安裝工藝學[M]．北京：電子工業出版社,2006．

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[4]楊文柱.起重吊裝簡易計算[M].北京:機械工業出版社，2007．

[5]樊兆馥.重型設備吊裝手冊[M].北京:冶金工業出版社，2006．

徐暉(1983-)，工程師，哈爾濱工業大學工學碩士，秦山核電集團籌備組，主要從事核電項目管理和質量監督。

E-mail:xuhui@cnnp.com.cn

Analysing on Installation Features of Pre-installed Equipment of Nuclear Power Engineering

Hui Xu
(Qinshan Nuclear Power Group,Project Management Office,Haiyan,Zhejiang,314300,China)

Abstract:This article takes Fangjiashan nuclear power project as example,it analyzes and elaborates the installation characteristics of pre-installed equipments of nuclear power project.It focuses on the installation process of pre-installed equipment,equipment product protection and other aspects.And it sums and feeds back the main problems that were faced during the construction,which has a certain reference value,it also provides some lessons of experience for the subsequent AP1000 nuclear power project by using the open-top construction method.

Key words:Pre-installed equipment;Hoisting;Installation;Equipment protection

作者簡介：

DOI:工業技術創新 URL:http//www.china-iti.com10.14103/j.issn.2095-8412.2016.01.002

中圖分類號：TL48

文獻標識碼：A

文章編號：2095-8412(2016)01-644-06