核電廠主設備吊裝技術及工具

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]