三門核電反應(yīng)堆壓力容器主螺栓拆裝方案優(yōu)化

楊浩

三門核電有限公司 浙江三門 317100

1 原主螺栓拆裝方案

1.1 主螺栓及拆裝方案簡介

三門核電采用第三代核電技術(shù)AP1000，反應(yīng)堆壓力容器主螺栓每臺機組共45顆，均勻布置在反應(yīng)堆壓力容器法蘭面四周，每根主螺栓都有對應(yīng)的編號。大修期間，主螺栓需存放在主螺栓存放架內(nèi)，主螺栓存放架通過環(huán)吊放入換料水池高跨180°側(cè)（即：靠近低跨一側(cè)），再通過操作3個堆頂電動葫蘆實現(xiàn)主螺栓的吊裝；旋擰則通過操作3個堆頂葫蘆各連接1臺專用的主螺栓植入機實現(xiàn)。

基于上述設(shè)備狀況，原設(shè)計的主螺栓安裝方案為：

（1）先使用3臺堆頂葫蘆將45顆主螺栓全部吊裝到對應(yīng)的螺栓孔中；

（2）再操作堆頂葫蘆和主螺栓植入機將所有主螺栓旋擰到位。

拆除方案，則反之。

同時，由于前兩次執(zhí)行主螺栓植入、旋出工作時經(jīng)驗不足，主螺栓只是單純的按序號大小依次放置在主螺栓存放架中，在操作堆頂葫蘆吊運和旋擰主螺栓時，存在相互干擾、無謂等待的情況導(dǎo)致工作效率不高。

1.2 原方案的耗時

根據(jù)實際情況，假設(shè)：吊裝1顆主螺栓的平均時間為t1，旋擰1顆主螺栓的平均時間為t2，其它耗時（包括工作準備、工具吊運、無謂等待、場地整理等時間）為t0，則按照上述方式植入或旋出的耗時t3=45(t1+t2)/3=15(t1+t2)，進行1次完整的主螺栓安裝或拆除工作所需的總時間T=t0+t3=t0+15(t1+t2)。根據(jù)1、2機組前期開扣蓋經(jīng)驗，吊裝1顆主螺栓的平均時間t1約為5分鐘，旋擰1顆主螺栓的平均時間t2約為10分鐘，其它耗時t0約為120分鐘，則根據(jù)上式可得：進行1次主螺栓安裝或拆除所需的總時間T約為345分鐘（5.75小時）。

2 主螺栓拆裝方案優(yōu)化

主螺栓拆裝方案的優(yōu)化，應(yīng)以縮短工期、提高效率的目標。由于主螺栓和堆頂葫蘆的數(shù)量固定不變，故縮短工期即：減小t0、t1、t2的值。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，可將主螺栓的吊裝和旋擰兩項工作穿插進行。以主螺栓植入而言，即：開始階段，3臺堆頂葫蘆全部用于吊裝；中期階段，部分堆頂葫蘆用于吊裝，部分堆頂葫蘆用于旋擰；收尾階段，3臺堆頂葫蘆全部用于旋擰。而主螺栓旋出則反之。

假設(shè)：有a根主螺栓由3臺堆頂葫蘆同時吊裝；有b根主螺栓由2臺堆頂葫蘆同時吊裝；有c根主螺栓由1臺堆頂葫蘆單獨吊裝，則a+b+c=45。根據(jù)1、2機組前期開扣蓋經(jīng)驗可知t1>t2（t1≈2t2），由此得出：前兩個階段的耗時t4=t1(a/3+b/2+c)，收尾階段的耗時t5={45-[bt1/(2t2)+2ct1/t2]}t2/3=15t2- t1(b+4c)/6，此時植入或旋出的耗時t6= t4+ t5=15(t1+t2)= t3。

綜上所述：由于主螺栓的數(shù)量和堆頂葫蘆的數(shù)量一定，故吊裝和旋擰工作穿插進行理論上并不能節(jié)省植入或旋出的耗時，但可以通過合理的安排，減少工作過程中的無謂耗時，保證工作的連貫性，使其它耗時t0減少，故仍有必要按照上述原則進行優(yōu)化。同時，還可以通過提前整合人力物力、合理安排吊裝資源等方式，優(yōu)化前期準備工作和后期收尾工作進一步減小t0，從而實現(xiàn)工期的縮短。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，主螺栓存放架有I型和II型兩種，故這兩種存放架對應(yīng)的優(yōu)化方案略有差異，后文將以植入為例分別說明。

2.1 I型主螺栓存放架的方案優(yōu)化

I型主螺栓存放架共有5個，每個可存放9顆主螺栓（圖1）。由于主螺栓（連同存放架）只能從堆芯180°側(cè)吊入換料水池，故應(yīng)為主螺栓存放架預(yù)留足夠空間，先將堆芯0°側(cè)主螺栓吊裝到對應(yīng)的主螺孔中，再同時進行90°側(cè)、270°側(cè)的主螺栓吊裝和0°側(cè)的主螺栓旋入，然后同時進行的0°側(cè)主螺栓吊裝和90°側(cè)、270°側(cè)的主螺栓旋入，最后進行剩余全部主螺栓的旋入。

圖1 I型主螺栓存放架

針對此種存放架，植入方案如下（旋出方案則按照植入方案反序進行）：

（1）使用3臺堆頂葫蘆吊裝8-16號主螺栓。

（2）使用1臺堆頂葫蘆旋入主螺栓，使用2臺堆頂葫蘆分別位于90°側(cè)和270°側(cè)，吊裝17-25號、44-45號、1-7號主螺栓。

（3）使用2臺堆頂葫蘆分別位于90°側(cè)和270°側(cè)旋入主螺栓，使用1臺堆頂葫蘆吊裝26-43號主螺栓。

（4）使用3臺堆頂葫蘆旋入剩余的全部主螺栓。

根據(jù)此方案，主螺栓在存放架的布置情況如下：

（1）第一框：8-16號主螺栓；

（2）第二框：1-2號主螺栓、17-21號主螺栓、44-45號主螺栓；

（3）第三框：3-7號主螺栓、22-25號主螺栓；

（4）第四框：26-34號主螺栓；

（5）第五框：35-33號主螺栓。

2.2 II型主螺栓存放架的方案優(yōu)化

II型主螺栓存放架共有3個，每個可存放15顆主螺栓（圖2）。

同理，針對此種存放架，植入方案如下（同理，旋出方案仍按照植入方案反序進行）：

（1）使用3臺堆頂葫蘆吊裝5-19號主螺栓。

（2）使用1臺堆頂葫蘆旋入主螺栓，使用2臺堆頂葫蘆分別位于90°側(cè)和270°側(cè)，吊裝20-27號、43-45號、1-4號主螺栓。

圖2 I型主螺栓存放架

（3）使用2臺堆頂葫蘆分別位于90°側(cè)和270°側(cè)旋入主螺栓，使用1臺堆頂葫蘆吊裝28-42號主螺栓。

（4）使用3臺堆頂葫蘆旋入剩余的全部主螺栓。

根據(jù)此方案，主螺栓在存放架的布置情況如下：

（1）第一框：5-19號主螺栓；

（2）第二框：1-4號主螺栓、20-27號主螺栓、43-45號主螺栓；

（3）第三框：28-42號主螺栓。

2.3 其它改進對縮短工期的影響

由上文可知，其它耗時t0是影響工作流暢性的關(guān)鍵，除了通過調(diào)整主螺栓在存放架中的方式、優(yōu)化主螺栓吊裝與旋擰順序，從而消除相互之間的干擾和等待之外，還可以通過以下改進縮短工期：

（1）發(fā)起工單，在不占用大修主線的前提下，提前進行現(xiàn)場布置、工器具試驗及運輸?shù)葴蕚涔ぷ鳌?/p>

（2）合理安排人力物力和吊裝資源，使前后工作銜接連貫。

（3）提前做好標記，避免在確認對應(yīng)編碼的過程中造成時間的浪費。

此外，隨著工作人員技能水平的提升，在熟練操作的情況下，吊裝時間t1和旋擰時間t2也會相應(yīng)縮短，從而為節(jié)省工期、提升效率起到積極作用[3]。

3 優(yōu)化前后的對比

通過后續(xù)1、2號機組反應(yīng)堆開扣蓋工作的經(jīng)驗，主螺栓拆裝方案優(yōu)化之后，其它耗時t0減少至約60分鐘，使整體工時縮短17.39%。并且，經(jīng)過幾次開扣蓋工作的鍛煉，大部分工作人員能較為熟練地操作堆頂葫蘆和主螺栓植入機。現(xiàn)吊裝時間t1約為3分鐘，旋擰時間t2約為9分鐘，總的植入或旋出時間t3約為180分鐘，整個主螺栓拆裝工作約耗時4小時，比最初耗時減少約1.75小時，節(jié)省工期30.43%，同時工作人員所受的輻照劑量也相應(yīng)減少。

4 結(jié)語

雖然只是一點小的改進，但卻消除了干擾，保證了工作的連貫性。并且，在環(huán)境輻射劑量較高的情況下，工作人員情緒容易波動，可能誘發(fā)人因失誤，對安全順利地完成現(xiàn)場工作造成不良影響。事實證明每一次的改進都能對現(xiàn)場工作產(chǎn)生積極作用，需要我們在工作中著眼于細節(jié)，勤于思考，不斷改進提升，為后續(xù)的檢修工作鋪路搭橋，保證各項工作能夠安全順利地進行。