鋼安全殼模塊運輸工藝對比分析

王洪金 丁海明 徐方超 楊照東

（1.山東核電設備制造有限公司，山東 海陽 265118；2.煙臺市核電設備工程技術研究中心，山東 海陽 265118）

0 引言

鋼安全殼容器是AP1000系列非能動壓水堆核電站的特有設備，是獨立式的帶上下橢球封頭的圓柱形鋼制容器，它既是防止放射性物質(zhì)向環(huán)境釋放的屏障，是最終熱阱的非能動安全級換熱界面，也是整個非能動安全殼冷卻系統(tǒng)的重要組成部分。鋼安全殼由5 個主要模塊組建而成，由下至上依次為底封頭、筒體一環(huán)、筒體二環(huán)、筒體三環(huán)、頂封頭。每個模塊都由預先成型的鋼板組焊而成，隨后運輸至核島吊裝就位。

目前，液壓平板車運輸工藝在三代核電AP1000技術模塊運輸中被廣泛應用，并取得了較好的工程經(jīng)驗和應用效果。重載運輸系統(tǒng)運輸工藝在船舶修建、海上鉆井平臺建造等方面廣泛應用，在CAP1400核電項目鋼安全殼筒體環(huán)運輸過程中首次應用，達到了預期效果。

該文根據(jù)兩種運輸工藝在鋼安全殼筒體環(huán)運輸上的應用進行對比分析。

1 運輸設備的差異

液壓平板車運輸工藝運輸設備為SPMT自行式液壓平板車或索愛勒平板運輸車；重載運輸系統(tǒng)運輸工藝主要設備為主動或從動重載運輸車及其軌道和控制系統(tǒng)等。

1.1 液壓平板車

液壓平板車運輸工藝采用SPMT自行式液壓組合掛車或索埃勒平板運輸車，如圖1所示，其主要組成部分包括：車架（車身）、懸掛總成系統(tǒng)、液壓升降/承載系統(tǒng)、動力系統(tǒng)單元PPU（Power Pack Unit）、液壓驅動系統(tǒng)（移動行走和升降）、電子液壓轉向系統(tǒng)、剎車制動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。液壓平板車有多重規(guī)格，核電鋼安全殼筒體環(huán)運輸常用的規(guī)格為2縱列6軸線模塊（車板3 m×9 m），其主要特點有：單臺液壓平板車（2縱列6軸線）最大承載180 t，可根據(jù)需要橫向或縱向拼接，滿足運輸載荷要求；液壓車板調(diào)整高度范圍為900 mm～1500 mm，甚至更大，可方便裝貨與卸貨；驅動采用自行式驅動，不需要外部動力；每個懸掛可以實現(xiàn)單獨轉向，轉向角度可達130°，可以實現(xiàn)車輛的整體橫行，或者任意角度的斜行；通過多軸線輪胎與地面接觸，增強通過性；由于液壓模塊車每軸線擁有8個輪胎，獨有的液壓系統(tǒng)可以將巨大的貨物重量平均分配到每個軸線以及每個輪胎，避免單個車橋或者輪胎承受過大壓力，確保重型貨物的安全運輸，同時也可以最大程度地降低車輛對路面形成的接地比壓，降低重型運輸過程中對路面的損傷。

筒體環(huán)運輸采用4 組液壓平板車組進行運輸，每組包括兩臺液壓平板車（2縱列6軸線）。

圖1 2縱列6軸線液壓平板車

1.2 液壓平板車

重載運輸系統(tǒng)運輸工藝主要組成部分為重載運輸系統(tǒng)，其由LCZY主動重載運輸車、LCZY從動重載運輸車、云型軌道、電力控制系統(tǒng)和遙控監(jiān)控系統(tǒng)5 個部分組成，如圖2所示。其主要特點為：重載運輸系統(tǒng)可實現(xiàn)最多99 臺重載運輸車聯(lián)動同步運行；重載運輸系統(tǒng)自身不能提供動力，需要借助外部電源提供動力；重載運輸車是重載運輸系統(tǒng)的關鍵部分，其作用是承受載荷，通過軌道將載荷均勻地傳至地面；鋸齒形（云型）軌道部分牽引重載運輸車作前進、后退運動，達到運輸目的；由于重載運輸車采用的針輪與云軌齒牙間的嚙合力是系統(tǒng)內(nèi)力，所以對地面無水平推力，也是該系統(tǒng)安全可靠的優(yōu)點；單臺重載運輸車額定承重400 t，兩個液壓缸的頂升行程為240 mm，運輸車承載臺面尺寸為1 m×3.2 m（寬×長）；電氣控制系統(tǒng)可以在總控臺顯示每臺車的實際載荷，并可對每臺車進行聯(lián)動或獨立控制；重載運輸車可實現(xiàn)X、Y、Z 3個方向的浮動調(diào)整，調(diào)整范圍為±50 mm。云型軌道規(guī)格：單根長6 m，寬1.2 m，重量400kg/m。重載運輸車通過軌道將載荷傳遞到地面，降低了對地面的承載要求。

筒體環(huán)運輸采用3 軌道6 臺主動重載運輸車或2 軌道4臺主動重載運輸車，配合一套控制中心和數(shù)量足夠的軌道完成運輸工作。

2 運輸及加固用工裝的差異

圖2 重載運輸系統(tǒng)

鋼安全殼筒體環(huán)具有直徑大、壁厚薄、重量大、上下開口等特點，運輸過程中，為避免筒體環(huán)變形超過彈性變形范圍，兩種運輸工藝均增加運輸和加固工裝，兩種運輸工藝用工裝的差異較大。

2.1 運輸用工裝差異

液壓平板車運輸工藝在每個車組上方鋪設鋼板，鋼板與車體采用螺栓連接，鋼板上方焊接托架，托架包括內(nèi)外擋架，托架地板上布置有坡口保護板。托架可以確保筒體環(huán)平穩(wěn)的放置在運輸車上，使筒體環(huán)載荷均布在車組上；坡口保護板可以防止筒體環(huán)在托架上移動。

重載運輸系統(tǒng)運輸工藝在每臺重載運輸車上方設置坡口保護裝置，坡口保護裝置承受筒體環(huán)重量，并將重量傳遞到重載運輸車的兩個液壓缸上。坡口保護裝置包括兩部分：上部坡口保護器和下部蓋板，如圖3和圖4所示；下部蓋板放置于重載運輸車兩個液壓缸上，坡口保護器固定在筒體環(huán)下口。下部蓋板與坡口保護器之間的靜摩擦力可以提供足夠的前進動力，無須固定措施。坡口保護裝置制造、安裝、拆除簡單，節(jié)省裝拆時間。

2.2 加固用工裝的差異

液壓平板車運輸工藝將4組運輸車組通過車輛連接架連成整體，確保4組車直行和轉彎時同步；筒體環(huán)上口再用垂直于車輛前進方向的3根鋼絲繩進行預緊，避免運輸過程中筒體環(huán)兩側變形較大。

重載運輸系統(tǒng)運輸工藝全部采用主動重載運輸車，未對各軌道各臺重載運輸車進行連接，而在筒體環(huán)下口（兩側軌道4臺運輸車上方）進行方形加固（四邊與對角線），從而避免了筒體環(huán)變形引起的車輛同步性控制難度較大的問題；同時，考慮到運輸轉向后車輛重新布置，在筒體環(huán)上口增加兩條相互垂直的預緊鋼絲繩，防止筒體環(huán)下口兩側產(chǎn)生較大變形。

平板運輸車運輸工藝用工裝（運輸用工裝和加固用工裝）總重量約185 t。重載運輸系統(tǒng)運輸工藝用工裝（坡口保護裝置和加固鋼絲繩等）總重量約36 t。

3 運輸工藝方式差異

3.1 液壓平板車運輸工藝

液壓平板車運輸工藝采用連接為整體的4組液壓平板車（每組4縱列6軸線）進行運輸，前面2組配置動力系統(tǒng)單元PPU，為牽引車組，后面2組為從動車組。筒體環(huán)載荷通過托架傳遞給平板運輸車，從而通過輪胎傳遞給地面；該工藝用4組運輸車通過控制系統(tǒng)可實現(xiàn)同步轉向；4組運輸車通過多輪胎與地面接觸，降低了對地基承載力要求。

運輸前，4組液壓平板車連接完成后進行試車，確保各車組的頂升和運行同步性；試車合格后，根據(jù)需要撤掉筒體環(huán)支墩，定位液壓平板車組位置，重新連車，安裝托架等工裝；隨后，開啟運輸工作。

整個運輸工期（從頂升到運抵目的地）1 個工作日即可完成（正常情況下）。

筒體環(huán)吊裝至核島后，平板運輸車組將運輸工裝運回組裝場地附近拆解，完成最終運輸工作。

3.2 重載運輸系統(tǒng)運輸工藝

重載運輸系統(tǒng)運輸工藝采用獨立于2 條或3 條軌道上的4 輛或6 輛重載運輸車進行運輸，運輸車組可通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)同步運行或獨立運行；筒體環(huán)重量通過坡口保護裝置傳遞給運輸車輛，再通過軌道傳遞給地面；運輸車輛的行走路徑受軌道限制，只能沿直線行進；軌道結構剛性大，降低了車輛對地面的承載力要求。

運輸前，4臺或6臺重載運輸車需進行同步性試車；試車合格后，完成坡口保護器安裝、軌道布置、重載運輸車布置、控制系統(tǒng)連接、外部電源連接等工作后，開啟頂升和運輸工作。

該運輸工藝轉彎處需將筒體環(huán)放置到臨時支墩上，卸載后，重新調(diào)整軌道、運輸車、坡口保護器方向后再啟動二次運輸。

受轉彎調(diào)整軌道、運輸車、坡口保護器等工作的影響，運輸總工期影響較大，約2～3個工作日。

圖3 坡口保護裝置-坡口保護器

圖4 坡口保護裝置-下部蓋板

運至目的地后，可直接卸載后將相應工裝拆除，完成運輸工作；也可重新布置軌道及重載運輸車，對筒體環(huán)下口水平度和整體形狀進行適當調(diào)整。

4 結論

通過以上幾方面的對比分析可知：1）兩種運輸車輛各有自身特點，液壓平板車運輸工藝通過將4組車輛連成整體，盡量保證筒體環(huán)保持原有形狀，確保筒體環(huán)運輸過程不發(fā)生較大變形；該工藝用液壓平板車整體尺寸較大，車輛運輸需使用大型運輸車輛。重載運輸車運輸工藝將筒體環(huán)加固成一個整體，使筒體環(huán)自身具有更大的強度和剛度，確保運輸過程中變性較小；該工藝所用重載運輸車設備更小、占用空間小，便于裝車運輸。2）液壓平板車運輸工藝加固和運輸工裝用量較大，工裝準備時間長，工裝費用投入較高；重載運輸系統(tǒng)運輸工藝工裝用量較少，準備時間較短，工裝費用投入較少。3）液壓平板車運輸工藝運輸工期較短，如果工程項目進展順利，不產(chǎn)生押車費用，成本較低；重載運輸系統(tǒng)運輸工藝因其轉彎工作復雜，運輸工期稍長，也可以通過改進轉彎工藝降低時間投入，進而提高運輸效率，降低工程施工總成本。

綜上所述，液壓平板車運輸工藝應優(yōu)化加固工裝設計和投入、做好工程規(guī)劃，降低工裝和押車時間成本，在工程中應用會越來越多。重載運輸系統(tǒng)運輸工藝應進一步優(yōu)化轉彎工藝，提高運輸效率、節(jié)省時間和成本，后續(xù)的應用市場也將越來越廣。