淺談大型核電站凝汽器安裝

王芳森

（東方汽輪機有限公司，四川德陽 618000）

0.引言

核電汽輪機進汽參數低、比容大，與相同功率的高參數火電汽輪機相比，其排汽面積增加約50%，因此凝汽器外形尺寸大、重量重，往往采取模塊化制造、電廠現場組裝的方式。由于受廠房結構和作業(yè)空間的限制，凝汽器各部件的存放、轉運、吊裝、組裝配對等工作均有較大難度。

1.工程概況

福清核電站5號機組常規(guī)島凝汽器為單流程、單背壓、表面式濕冷、鈦管系凝汽器。每臺機組配置兩套凝汽器，每套凝汽器是由上喉部、中喉部、下喉部模塊、旁路擴散裝置、熱井模塊、殼體模塊、凝結水出水裝置、水室、疏水擴容器模塊、中間連接件、低壓加熱器等組成的焊接結構體，見圖1所示。凝汽器與汽輪機排汽口采用剛性連接，凝汽器下部剛性支承在標高-11.5m的基礎支座上[1]。

圖1 凝汽器模塊結構示意圖

2.安裝工藝研究

凝汽器安裝前，首先根據各模塊的外形設計尺寸及重量、汽輪機廠房結構設計尺寸（低壓缸基礎坑口尺寸為10970mm×14400mm）進行研究和復核，制定合理的工藝流程和施工方案。凝汽器各部件模塊外形尺寸及重量見表1。

表1 凝汽器各部件模塊外形尺寸及重量表

2.1 部分設備模塊臨拋、存放

根據廠房結構及布置情況，對于部分設備模塊會因殼體模塊就位后缺少引入通道，因此需要預先臨拋、存放，主要有疏水擴容器、出水室、中間連接件、凝結水出水裝置等設備模塊[2]。

2.2 設備模塊引入及吊裝

根據各部件模塊尺寸、重量以及安裝組合特點，確定引入通道及吊裝方式。

（1）對于外形尺寸小于低壓缸基礎坑口尺寸的設備模塊，主要有中間連接件、出水室、出水裝置模塊、旁路擴散器等，可以通過廠房行車從低壓缸坑口直接吊裝就位。

（2）對于外形尺寸大于低壓缸基礎坑口尺寸且質量較輕的設備模塊，主要有熱井、下喉部、中喉部、上喉部，吊裝時可以適當傾斜角度從低壓缸坑口吊裝就位。

（3）對于外形尺寸大于低壓缸基礎坑口尺寸、單重較重且為精密構建的殼體模塊和喉部低壓加熱器需要從廠房外引入，通過廠房外起重設備（如汽車吊）配合廠房內行車吊裝就位。

（4）對于疏水擴容A、B模塊（一）、（二），考慮組合的方便性及安全性，采取組焊后整體通過廠房內行車從低壓缸坑口（吊裝時適當傾斜角度）吊裝就位。

2.3 工藝流程

凝汽器各個模塊設備的引入先后順序、引入通道及吊裝方式確定后，凝汽器安裝工藝流程如圖2。

圖2 凝汽器安裝工藝流程

3.重點和難點

凝汽器采用的是模塊化供貨、現場組裝的方式，因此對于外形尺寸大、單體質量重的殼體模塊、疏水擴容器以及受到廠房結構空間限制的旁路擴容器的吊裝就位是凝汽器安裝的重點和難點[3]。

3.1 疏水擴容器吊裝就位

疏水擴容器A、B均由模塊一和模塊二供貨，需要現場組焊后整體吊裝就位于基礎梁正下方。以疏水擴容器B吊裝就位為例，組焊后的疏水擴容器B長×寬×高外形尺寸為13046mm×2800mm×10500mm，重量約64t。由于組焊后的疏水擴容器太高，受行車起身高度的影響，需要通過廠房內350/60t和80/20t行車適當傾斜一定角度吊裝以及提前掛設在基礎大梁另一側的手拉葫蘆完成引入就位。吊裝引入如圖3所示，主要過程如下：

圖3 疏水擴容器 B 引入示意圖

（1）350t和80t行車將疏水擴容器B吊至LP2低壓缸坑口上方，350t和80t行車緩緩落鉤調整疏水擴容器傾斜角度，使疏水擴容器B能通過低壓缸坑口。

（2）疏水擴容器下降至低壓缸坑口下方適當位置后，拆除80t行車吊具，由350t行車單獨起吊至一定高度。

（3）350t行車起吊疏水擴容器向就位位置靠攏，用已掛設在基礎大梁另一側的4個20t手拉葫蘆進行接鉤。

（4）通過350t行車和20t手拉葫蘆將疏水擴容器吊至就位位置。就位后安裝好疏水擴容器兩側的防傾倒手拉葫蘆，拆除350t行車和20t手拉葫蘆吊具。

3.2 殼體模塊吊裝

凝汽器殼體模塊（由主體框架、冷卻管束構成）共設計有 4 個，每個殼體模塊突出特征為外形尺寸大（長×寬×高：17051mm×5542mm×5950mm），噸位重（約148t）。因此無法從低壓缸基礎坑口斜吊引入，只能采取平吊或拖運的方式吊裝就位。由于受廠房結構限制且安裝位置低，最終設計了一專用吊裝平衡梁工具（平衡梁工具頂部設置有多組吊耳，用于與起吊設備連接，平衡梁底部設置有用于吊裝殼體模塊的吊耳）選擇平吊的就位方式，通過廠房內兩臺橋式吊車和廠房外移動式吊車相互配合抬吊、多次換鉤，以及利用了低壓缸基礎梁臨拋換鉤的施工技術方案完成每個殼體模塊吊裝的就位工作。吊裝引入如圖4所示，主要步驟如下：

圖4 殼體模塊引入示意圖

（1）吊裝平衡梁工具與殼體模塊連接后，首先用廠房外履帶式吊車吊裝殼體模塊穿入廠房，使殼體模塊伸入廠房內部分能用350t行車接鉤，廠房外平衡梁另一端用汽車吊接鉤。履帶式吊車吊鉤更換吊點，拆除汽車吊吊具。

（2）履帶式吊車和350t行車抬吊殼體模塊向廠房內移動至一定位置后，用廠房內80t行車接鉤，350t行車落鉤并更換吊點，廠房外平衡梁用汽車吊接鉤。350t行車和汽車吊受力后，履帶式吊車吊鉤吊點更換至平衡梁最外側吊耳，拆除汽車吊吊具。

（3）履帶式吊車和 350t 行車抬吊殼體模塊下降至平衡梁上方吊耳與低壓缸基礎大梁上臨拋吊裝帶的卸扣高度后繼續(xù)向廠房內移動，直至利用低壓缸基礎梁臨拋吊裝帶接鉤，350t行車落鉤并更換吊點。80t行車吊鉤從低壓缸坑口落入，并于與平衡梁端部的吊耳連接。350t行車和80t行車起吊受力后，拆除履帶式吊車和低壓缸基礎大梁上臨拋吊裝帶的吊具。

（4）350t行車和80t行車抬吊殼體模塊向繼續(xù)向前移動，至一定位置后利用低壓缸基礎梁臨拋吊裝帶接鉤350t行車落鉤并更換吊點。350t行車和80t行車起吊受力后，拆除低壓缸基礎大梁上臨拋吊裝帶的吊具。

（5）重復按照步驟（5）的方式，直至350t行車和80t行車吊鉤均能從低壓缸坑口落入進行殼體模塊抬吊，最終將殼體模塊就位至指定位置。

3.3 旁路擴散器模塊吊裝就位

旁路擴散器A模塊由模塊（一）、模塊（二）組成，共計 4 個模塊，位于疏水擴容器 A、B 上方，汽機大梁正下方，模塊（一）、模塊（二）頂部距汽機大梁下方僅約380mm。旁路擴散器B模塊位于殼體模塊上方，下喉部模塊中間，配有4個模塊（三），可以用行車直接吊裝就位。旁路擴散器C模塊位于中間連接件上方，汽機大梁下方，配有2個模塊（四），其頂部距汽機大梁下方僅約180mm。由于旁路擴散器A、C模塊受到廠房空間位置影響，無法直接利用行車吊裝就位。為此，設計了－套稱桿平衡式吊裝專用吊具，通過專用吊具上的配重塊水平位移調整，使模塊和吊具達到平衡后，再利用廠房內的行車將旁路擴散器模塊吊裝就位。以旁路擴散器C模塊就位為例，吊裝引入如圖5所示，主要過程如下：

圖5 旁路擴散器 C 引入示意圖

（1）350t行車吊鉤與專用工具吊耳連接，操作行車使專用吊具端部的止擋塊穿出旁路擴散裝置C頂部型鋼，緩慢起鉤至專用吊具與旁路擴散裝置C緊密接觸，然后停止起鉤。

（2）遠程遙控專用吊具使平衡重向遠離旁路擴散裝置模塊端移動，移動至所需距離后緩慢起鉤，起鉤過程中密切觀察專用吊具是否水平，可通過調整平衡重的位置使專用吊具水平。

（3）350t行車吊裝旁路擴散裝置C穿過低壓缸坑口，進入汽機大梁正下方。通過行車調整旁路擴散裝置C位置滿足就位要求后，行車緩慢落鉤，使旁路擴散器重量逐漸由就位支撐件承擔，落鉤過程中同時調整平衡重位置保持專用吊具為水平狀態(tài)。旁路擴散器重量完全由支撐件承力后，操控行車將專用工具移除，最終完成旁路擴散器C吊裝就位工作。

4.結語

作為“華龍一號”首堆自主設計制造、模塊化供貨的凝汽器，福清核電5號機組凝汽器現場模塊化就位安裝工藝方案得到了充分的論證，實踐證明方案合理、安全、可靠。未來國內自主型核電機組將批量化建設，通過本工程凝汽器安裝的成功實踐經驗，為其他核電項目凝汽器安裝提供參考借鑒。