國產自主化三代核電主設備開頂法吊裝方式探討

李全星，黃 磊

(中廣核工程有限公司，廣東 深圳518124)

主設備開頂法吊裝方式是在反應堆廠房穹頂吊裝就位前通過大型吊機將核島主設備在廠房外完成翻轉并一次性吊裝就位的施工技術，本文研究的主設備指蒸汽發生器、壓力容器、穩壓器一回路三大設備。主設備開頂式引入方式有別于主設備傳統引入方式，主設備的引入將不再受制于反應堆廠房環吊可用的前置條件，環吊安裝和調試工作將推后至與主管道安裝工作并行施工，從而達到優化建安施工邏輯、縮短建造工期的目的。

1 主設備開頂法應用現狀

主設備開頂法施工技術在國外核電項目早已應用。印度Tarapur項目的3/4號機組開頂法吊裝50件設備，包含熱交換器、蒸發器和穩壓器等；日本A B WR/E S B WR項目反應堆廠房的主設備和大型模塊都是采用開頂法吊裝引入；國內三門、海陽A P1000項目主設備吊裝也都采用開頂法施工技術。

雖然該施工技術已在國內外成功應用，由于國產自主化三代核電主設備結構、尺寸、重量均發生重大變化，目前國內外此類堆型主設備吊裝仍使用傳統方式在核島廠房內完成翻轉吊裝，如能將該施工技術和國產自主化三代核電主設備自身結構特點結合，實現國產自主化三代核電主設備開頂法吊裝，將具有十分重要的現實意義。

2 主設備開頂法吊裝方式選擇

核島主設備吊裝一般按照“設備卸車、翻轉準備、翻轉吊裝、調整就位”4個階段進行，由于核島主設備體積大、質量大、構造精密等特點，吊裝過程必須使用特制專用工具，在保證安全的前提下，選擇和確定最適合的吊裝方式和專用工具，以降低吊裝難度和風險。

2.1 吊裝方式選定原則

按照“技術成熟、安全可靠、經濟合理”原則，通過綜合分析吊裝效率、吊裝難度，結合國產自主化三代核電機組主設備自身結構特點和大型吊機吊鉤類型，選擇更合理的吊裝方式和翻轉工具。

2.2 蒸汽發生器吊裝

本研究參考蒸汽發生器外形尺寸約22744mm×4870mm和重約510 t，對蒸汽發生器吊裝方式和專用工具選型分別進行研究。

2.2.1 翻轉方式選擇

1)支架式 優點:技術可靠，主要工具在AP1000和CPR堆型使用過；部分工具可以使用現有核島內翻轉工具，節約成本；不用分析翻轉工具對設備本身影響，降低不可預知風險。缺點:翻轉方式傳統，工序較復雜。如圖1所示。

2)J形架式 優點:使用新工藝，簡化安裝工序；結構簡單，節省安裝工期。缺點:需設計J形架；需要對蒸發器本體影響進行分析。如圖2所示。

圖1 蒸汽發生器支架式翻轉方式

圖2 蒸汽發生器J形架式翻轉方式

3)抬吊式 優點:簡化安裝工藝。缺點:場地需求大，需要400 t級輔助吊機配合；吊機費用高。如圖3所示。

圖3 蒸汽發生器抬吊式翻轉方式

經過對比分析，蒸汽發生器作為一回路最大的重型主設備，考慮到吊裝重量及內部傳熱管束在吊裝過程的晃動要求，采用支架式翻轉方式更合適。

2.2.2 專用工具選擇

蒸汽發生器按照使用支架式翻轉方式對吊裝工具進行選型，吊裝翻轉專用工具選型參考成熟的CPR堆型島內翻轉工具和A P1000堆型翻轉工具，如表1所示。

2.3 壓力容器吊裝

本研究參考壓力容器外形尺寸約9435mm×4780mm，重約360 t，借鑒AP1000堆型和CPR堆型壓力容器翻轉方式，對壓力容器吊裝方式和專用工具選擇進行研究。

2.3.1 翻轉方式選擇

1)支架式 優點:技術可靠，主要工具在CPR堆型上使用過；除與吊鉤連接部件適應性修改外，均可用現有工具，節約成本；不用力學分析對設備本身影響。缺點:翻轉方式傳統，所用工序較復雜。如圖4所示。

表1 蒸汽發生器吊裝工具選擇

圖4 壓力容器支架式翻轉方式

2)J形架 優點:使用了新工藝，簡化了安裝工序；技術可靠，主要工具在A P1000和CPR堆型上使用過；不用單獨力學分析翻轉工具對設備本身影響。如圖5所示。

圖5 壓力容器J形架式翻轉方式

經過對比分析，壓力容器結構簡單，翻轉風險易于管控，如采用支架式翻轉方式，翻轉準備工作和翻轉過程過于復雜，J形架式翻轉方式更具有經濟性，可簡化安裝工藝，節約安裝工期，且翻轉風險也較低。

2.3.2 專用工具選擇

壓力容器按照使用J形架式翻轉方式對吊裝工具進行選型，如表2所示。

表2 壓力容器吊裝工具選擇

2.4 穩壓器吊裝

參考穩壓器外形尺寸約14500mm×2960mm，重約128 t，對穩壓器吊裝方式和專用工具選擇進行研究。

2.4.1 翻轉方式選擇

經過對比分析，穩壓器重量輕，采用大型汽車式起重機可輕松實現翻轉，減少翻轉準備環節，吊裝技術成熟。

1)支架式 優點:技術可靠，主要工具使用過；除與吊鉤連接部件適應性修改外，均可用現有工具，節約成本；不用力學分析翻轉工具對設備本身影響。缺點:翻轉方式傳統，所用工序較復雜(見圖6)。

圖6 穩壓器支架式翻轉方式

2)抬吊式 優點:簡化了安裝工藝，節約施工工期。缺點:場地需求大，需要2臺100 t級汽車式起重機配合。如圖7所示。

2.4.2 專用工具選擇

穩壓器按照使用抬吊式翻轉方式對吊裝工具進行選型，專用工具選擇如表3所示。

3 注意事項

主設備開頂法施工是傳統施工方式的一次重大變革，相應的施工前提條件也發生了很大變化。

圖7 穩壓器抬吊式翻轉方式

表3 穩壓器吊裝工具選擇

為確保開頂法施工順利實施，在具體項目策劃實施過程中需重點關注如下事項。

1)施工環境 主設備房間要在穹頂吊裝前具備安裝施工條件。

2)設備供貨 設備供貨時間較傳統施工模式大幅提前，主設備及其支撐需在反應堆穹頂吊裝前全部到貨。

3)設計細化 雖然本次選型的專用工具均在A P1000或CPR堆型上應用過，但設備的差異性決定了不能照搬套用，需配套主設備對專用工具進行設計及優化。

4 結語

本文通過研究國產自主化三代核電機組采用開頂法施工的各種主設備翻轉吊裝方式和專用工具的優缺點對比分析，提出適合國產自主化三代核電堆型開頂法吊裝的最佳翻轉吊裝方式及相應的專用工具，同時就項目實施過程中的重點關注事項提出建議，以期為業界同行在國產自主化核電堆型推廣、應用主設備開頂式施工方法研究提供參考。