“華龍一號”首堆工程核島主回路設備安裝順序優化研究

□邢 輝 孫傳藝

一、引言

福建福清核電廠項目規劃建設6臺機組，1～4號機組為M310改進型核電機組，5、6號機組采用三代堆型即“華龍一號”核電機組。福清核電5號機組是“華龍一號”首堆示范工程，采用單機組布置、雙層安全殼，計劃建設總工期為62個月(土建計劃工期25個月，安裝計劃工期24個月，調試計劃工期14個月)。福清5號機組2015年5月7日開始核島第一罐混凝土澆筑，2017年5月25日實現了內穹頂吊裝。

經統計國內27個核電機組實際的工期，土建階段平均工期為22.3個月，安裝階段平均工期為31.8個月，調試階段平均工期為14.1個月，總工期平均為68.2個月。國內27個核電機組的計劃總工期在52至62個月之間，土建計劃工期19.5至23個月，安裝計劃工期為20.5至25個月，調試計劃工期12至14個月。可以發現土建、調試階段的實際工期與計劃工期基本一致，安裝階段的實際工期與計劃工期偏差較大。

從進度控制角度來說，安裝階段應為核電建造階段重點控制階段。核島主設備安裝一般均在安裝階段的關鍵路徑上。本文將詳細分析研究核島主設備安裝順序的優化。

二、核島主設備安裝順序在進度計劃中的優化分析

(一)核島主設備安裝介紹。核島主設備主要包括反應堆壓力容器、蒸汽發生器、主泵泵殼、穩壓器，由于穩壓器的安裝一般不在關鍵路徑上，本文的分析不包含穩壓器。

從“華龍一號”工程反應堆壓力容器、蒸汽發生器、主泵泵殼安裝主要的先決條件分析，各個主設備的引入安裝沒有先后順序的硬性要求。只是由于主設備運輸通道、吊車資源不能同時引入多個主設備。

(二)核島主設備安裝順序在進度計劃中的優化研究。

1.核島主設備安裝順序優化前進度計劃安排。福清核電項目1～5號機組核島主設備安裝進度計劃安排的順序：3臺泵殼→反應堆壓力容器→3臺蒸汽發生器，具體時間安排詳見表1。

表1 福清1～5號機組核島主設備安裝進度計劃安排

從表1可以看出，3臺主泵泵殼安裝計劃工期為1.5個月，反應堆壓力容器安裝計劃工期為1個月，3臺蒸汽發生器安裝計劃工期為1.5個月。主設備安裝在進度計劃中的安排為連續的，即3臺主泵泵殼安裝、反應堆壓力容器安裝和3臺蒸汽發生器安裝共需4個月。

2.核島主設備安裝順序優化前主管道焊接進度計劃安排。主設備安裝完成后，將開始進行主管道的焊接工作。每個環路由主管道的冷段、熱段和過渡段組成：熱段連接壓力容器和蒸汽發生器；冷段連接反應堆壓力容器和主泵泵殼；過渡段連接蒸汽發生器和主泵泵殼。

典型主回路管道環路焊口焊接順序為：第一，主管道冷段、熱段焊接順序:F4(C4)→F1(C1)；第二，蒸汽發生器就位，主管道過渡段40°彎頭U1焊口即可進行現場焊接；第三，主管道冷段、熱段以及過渡段40°彎頭全部焊接完成之后，進行主管道過渡段水平段、過渡段垂直段的焊接，焊接順序：U4→U2、U6；第四，主管道冷段、熱段不能與過渡段40°彎頭同時焊接。

每個環路共8個焊口，其中冷段2個焊口(F1、F4)、熱段兩個焊口(C1、C4)、過渡段4個焊口(40度彎頭U1、U2、U4、U6)。三個環路共24個焊口。

一般主管道冷熱段焊接計劃工期1.5個月，過渡段40度彎頭U1焊口1個月，一個環路的過渡段(U2、U4、U6)2個月。首次焊接前準備工作7天。

3.核島主設備安裝順序優化后主管道焊接進度計劃安排。以福清5號機組為例，A版計劃引入順序為3臺泵殼→反應堆壓力容器→3臺蒸汽發生器，B版計劃引入順序為3臺蒸汽發生器→反應堆壓力容器→3臺泵殼。

福清5號機組A、B版計劃核島主設備安裝進度安排，見表2。

表2 福清5號機組A、B版計劃核島主設備安裝進度安排

A版計劃主設備引入順序為3臺泵殼→反應堆壓力容器→3臺蒸汽發生器。A版計劃這種主設備引入順序，蒸汽發生器安裝完成后，可以焊接過渡段40度彎頭U1焊口或者熱段，由于主管道冷熱段焊接處在安裝階段主關鍵路徑，一般安排先行焊接。由于主管道冷熱段與過渡段40度彎頭U1口焊接不能同時進行，待主管道冷熱段焊接完成后，按照硬性邏輯，需要接著進行過渡段40度彎頭U1口焊接，過渡段40度彎頭U1口焊接完成后進行過渡段(U2、U4、U6)焊接。

因此，A版計劃其主管道焊接順序和工期為：冷熱段焊接工期1.5個月→過渡段40度彎頭U1焊接工期1個月→過渡段(U2、U4、U6)焊接工期2個月，單環路三段工期串行共4.5個月。

B版計劃主設備引入順序為3臺蒸汽發生器→反應堆壓力容器→3臺泵殼。B版計劃中由于先引入蒸汽發生器，過渡段40度彎頭U1焊接在反應堆壓力容器安裝(1個月工期)的同時進行，反應堆壓力容器安裝和主泵泵殼安裝完成后，即可進行冷熱段的焊接，過渡段40度彎頭U1焊接工期1個月不占主管道焊接的關鍵路徑。

B版計劃其主管道焊接工期為冷熱段焊接工期1.5個月→過渡段(U2、U4、U6)焊接工期2個月，單環路三段工期串行共3.5個月。

圖1 福清A、B計劃主設備安裝及主管道焊接工期

福清5號機組A、B版計劃主管道焊接進度安排可以看出，主設備安裝順序的調整對主管道冷熱段焊接完成時間無貢獻(B版計劃主設備安裝開始前比A版計劃提前一個月)，但是對主管道過渡段焊接完成有1個月的貢獻。

福清5號機組(B版計劃)核島主設備安裝順序調整是基于其對主管道過渡段焊接有1個月的貢獻而做出的。主管道過渡段焊接完成后緊后工作主要有：主泵阻尼器安裝/主泵安裝、主輔系統核回路沖洗相關管線與主管道的連接等，是僅次于“主管道冷熱段焊接完成→堆腔鋼結構施工/密封環安裝/換料水池池底鋼覆面安裝→堆內構件安裝等工作→冷試開始”這條主關鍵路徑的工作。因此，主設備引入順序的調整是必要的。

三、結語

通過分析，將核島原主設備引入順序“3臺泵殼→反應堆壓力容器→3臺蒸汽發生器”調整為“3臺蒸汽發生器→反應堆壓力容器→3臺泵殼”，調整后的主管道焊接過渡段40度彎頭U1焊接工期1個月不占主管道焊接的關鍵路徑，對主管道焊接完成有一個月的工期貢獻。

與主設備安裝相關的任何因素的變化都將直接或者間接影響主設備安裝的進度[1]。當出現與進度計劃安排不一致情況時，及時進行分析優化設備安裝順序，分析時需要對所有未安裝主設備的各項先決條件進行分析，使得主設備及支撐引入工期最短，最大程度減少工期損失。為進一步科學合理壓縮華龍一號項目建設的總工期，進而降低工程造價，提高其經濟性指標及市場競爭力提供了可能。