重水堆重型设备开顶法吊装

重水堆重型设备开顶法吊装TheOpen-topLiftingMethodforHeavyEquipmentsinCANDU6Project刘本利（中国核工业第二三建设公司秦山坎杜项目部，浙江海盐，314300）摘要介绍了开顶法吊装的先决条件、吊装方法及安全技术措施，并与传统的吊装工艺进行了对比，同时也指出了开顶法吊装中存在的问题，对今后的核电施工有一定的借鉴意义。关键词核电站大型设备吊装Abstract：Thispaperanalysestheprerequistites,liftingmethodandsafetymeasuresforopen-topliftinginCANDU6project,andmakescomparisonbetweentheopen-topliftingmethodandthetraditionalmethod,pointsoutsomeproblemsinthisnewtechnique.Itishelpfulfornuclearpowerplantconstructionsinthefuture.Keywords：NuclearpowerplantHeavyequipmentLifting1概述秦山三期是我国引进的第一座重水堆核电站，每个反应堆厂房有主要工艺设备20余台，如：蒸汽发生器（简称蒸发器）、稳压器等。这些设备庞大笨重，而反应堆厂房内空间有限，如果它们不能迅速就位，必将在拥挤的反应堆厂房内占用大量空间而妨碍其他专业施工；此外，蒸发器等设备处在电站建造计划的关键线路上，其安装工期的长短将直接影响整个电站的建旃て凇Ｓ捎贑ANDU6型核电站反应堆厂房内没有特大桥式吊车，常规施工一般是在反应堆厂房穹顶施工完后，通过厂房筒体上预留的开口，将设备水平运入厂房，再用临时钢结构及卷扬机等设施吊装蒸发器等设备。这些临时吊装设施重达130余t，制作、安装工期长，机械化程度低，而且主设备占用厂房内大量空间，影响其他专业施工。而在秦山三期工程大型设备吊装中，我们采用了新式吊装工艺--开顶法吊装：即在厂房封顶之前，利用一台650t履带式起重机将蒸发器等大型设备从厂房顶部直接吊装就位。由于这种工艺施工机械化程度高，缩短了主设备的吊装工期，而且主设备不再占用反应堆厂房内狭窄的施工空间，可以尽早安装慢化剂系统和管道、电气等系统。这样，关键线路上原先因受空间限制而必须采用流水施工的工序改成了平行施工工序，从而缩短了工期。据《核科学与工程》第21卷第2期介绍，开顶法工艺有望使工期缩短6个月，产生经济效益16亿元。这种工艺不仅在我国首次采用，而且在世界CANDU6型核电站施工中也是首开先河。为指导施工，我们研究开发了开顶法吊装的成套技术，包含总体规划、施工组织、安全控制、专用机具设计制造与检验、CAD辅助设计应用等一系列处于国内或国际先进水平的技术。这些技术经过实践检验，具有良好的安全性和可操作性，它不仅可在CANDU6型重水堆核电站中直接采用，而且对于其他核电站和民用工程建设也具有重大参考价值。采用开顶法吊装的30t以上主要工艺设备见表1，设备安装位置见图1。表1开顶法吊装30t以上设备清单（单堆）设备名称数量（台）设备单重（t）设备外型尺寸（m）蒸汽发生器（简称蒸发器）4220Ø3.9×19.3除气冷凝器149Ø2.23×7.4260t桥吊163.6121×6稳压器1103Ø2.13×16.15设备闸门1130Ø7×13反应性机构平台1416.1×4.6×1.2慢化剂热交换器256Ø1.93×10.37给水集管框架4417.29×6.61×2.92100t桥吊15513.4×6.7×3.4停堆冷却热交换器230Ø1.77×6.352先决条件2.1场地及土建条件（1）反应堆厂房施工到EL136.12m（地面标高约EL100m）。（2）集管框架吊装前蒸发器室EL125.30m隔墙不可浇筑，否则通道太小，难于就位（见图2）。（3）除气冷凝器吊装推迟到临时顶盖拆除之后。（4）吊装蒸发器B04时，妨碍LR1650吊车吊臂回转的部分滑模平台必须拆除。（5）辅控室、重水提纯塔、应急供电室、ECC.HP.BUILDING等负挖处回填至EL100m，并压实处理完毕。（6）吊车行走及回转范围内土建塔吊及其他障碍物已拆除，道路平整完毕。其中2号塔吊必须在2号堆蒸发器吊装前拆除。（7）地下设施已采取保护措施。（8）吊车第三站位点处电缆沟回填完毕，地面经过压实，满足吊装作业要求。2.2机具条件现场需有一台650t起重机（LR1650型履带起重机）。钢丝绳、蒸发器吊具、翻转支架、平衡梁等设计制造完毕，并经过检验，达到质量要求，其中蒸发器吊具及吊索、连接件需进行拉力试验。2.3人员及组织参加施工的人员进行了培训，并培训合格；重型设备吊装前应建立相应的组织机构，统一指挥，明确分工，各负其责，保证吊装工作安全高效地进行。2.4其他条件吊装的安全技术措施已经落实；各设备吊装程序及其他文件已经审批通过；天气条件：无雨、雾，风力小于5级（风速约8m/s）。3机具及厂房参数本方案选用的主要吊装机械为一台LR1650履带式起重机。下文提到的LR1650起重机站位次数、设备数量、安装时间等均按一个堆计，如未特别说明均以1号堆为例。3.1LR1650吊车参数3.1.1吊臂组合形式及吊车性能本方案选用的吊臂组合形式为SDWB，其中S为吊车主臂，长49m；D为后部桅杆，长42m；W为副臂，长49m；B为尾部悬挂配重，根据吊车工作状态决定其重量；主臂（S臂）仰角：84°。在以上组合状态下，吊车工作半径R=24~52m，起重能力为330~153t。3.1.2吊车索吊具参数吊钩：选用起重能力为520t的吊钩。吊钩及滑轮组自重12.1t。起重跑绳：穿绕2×9股，此时起升卷扬机最大起升能力为283.96t。吊钩至地面的最小距离约为1.6m（双卷扬机，每台卷扬机最大容绳量按980m计）。3.1.3吊装蒸发器时吊车工作参数的选择在几十台重型设备中，蒸发器吊装最为困难。蒸发器吊装就位时，应计入起重机载荷的重量有以下几部分：（1）蒸发器重：220t（2）蒸发器专用吊具重：3.5t（3）520t吊钩及滑轮组自重：12.1t（4）应计入的起重跑绳重：8.2t吊车总载荷为243.8t，考虑到一些可变因素及起重机负重行走等不利条件，对吊车额定起重量及工作半径作以下要求：（1）蒸发器吊装就位时：吊车额定起重量应不小于266t，此时吊车工作半径不大于36m，但也不得小于24m（吊车允许的最小工作半径）。（2）蒸发器起吊时：由于翻转竖立用的抱箍等设施尚未拆除，吊车受力大，故要求吊车额定起重量不小于277t，此时吊车工作半径不大于35m且不小于24m。蒸发器吊装时，应记录吊车载荷显示器上显示的数据，如果和以上数据相差过大则应中止作业。3.2反应堆厂房及临时顶盖参数反应堆厂房及临时顶盖外型参数见图3，后文中提到的坐标值均以图中所示坐标系为准。临时顶盖为钢结构件，重约190t，顶面覆盖铁皮及防雨棚布，顶盖上有设备吊装孔。3.3吊装过程空间余量控制为便于操作，对吊装空间余量有以下要求：R1650吊车吊臂与厂房的最小距离：取1m；重与辅助厂房的最小距离：取1m；带与厂房的最小距离：3.7m；余情况空间余量：按《起重机械安全规程》规定，取400mm。4吊装方法4.1概述根据合同规定，在R/B（反应堆厂房）安装的主要机械设备必须采用开顶法安装，为适应该施工方法必须选用一台重型起重机（LR1650吊车）将设备吊起越过R/B环墙。按吊装方法的不同，将这些设备分为直接吊装就位的设备16台和不能直接吊装就位的设备6台。可直接吊装就位的设备如：蒸发器，稳压器，设备闸门，慢化剂热交换器，除气冷凝器。不能直接吊装就位的设备如：集管框架，停堆冷却热交换器。LR1650吊车在每个堆各有4个站位点（零星吊装任务不计），它在各站位点之间的调动情况见下图。4.2吊装平面布置说明在保证起重量满足吊装要求的前提下，LR1650吊车站位点的平面布置应遵循以下原则：（1）尽量减少对土建承包商工作的影响，如：减少塔吊拆除工作及场地回填等工作。（2）吊车站位点尽量避开负挖回填区并远离沟坑等危险区域。（3）尽量减少吊车站位点数，安装时间相近的设备安排在一个站位点吊装，以减少吊车移动及地面处理工作量。（4）为保证安全，便于操作，并减少地面处理等的工作量，应尽量避免吊车带载行驶及带载变幅操作；并尽量增大吊车与建筑物之间的距离。经综合考虑，LR1650吊车在1~4站位点可将全部重型设备吊装就位（或吊入厂房）。4个站位点的位置及可吊装的设备见表2。表2LR1650吊车吊装设备清单站位点吊车回转中心坐标（m）可吊装的设备吊装结果名称位号1（29.37，25.44）蒸汽发生器B01直接就位B03直接就位B04起吊2（30.3，15.1）蒸汽发生器B02直接就位3（31，6.3）蒸汽发生器B04最终就位4（-3.13，34.29）稳压器TK1直接就位设备闸门2160直接就位慢化剂热交换器3211HX1直接就位3211HX2直接就位除气冷凝器TK2临时顶盖拆除后直接就位集管框架（4台）经临时顶盖HA和HC孔吊入R/BCR01吊车在临时顶盖上新开一孔后直接就位反应性机构平台同CR01吊车停堆冷却热交换器经蒸发器室吊入R/B注：(a)表中所用坐标系见图3。(b)B04蒸发器吊装时，LR1650吊车须吊着蒸发器由1站位点行驶到3站位点。由于辅助厂房地下室深约7m，为避免吊车倾覆危险，3站位点应尽量远离辅助厂房，经综合考虑，取3站位点坐标为（31，6.3），此处离辅助厂房较远，但地面处理量较大，吊车站位点处的电缆沟必须回填到EL100m，并夯实。(c)LR1650吊车易于移动，故4站位点的坐标可按现场条件在小范围内作适当调整。4.3吊装方法简述据上文分类，将这些设备吊装方法分述如下：4.3.1用LR1650吊车不能直接吊装就位的设备由于临时顶盖或其他原因，致使部分设备用LR1650吊车不能直接吊装就位。现将这些设备的吊装方法简述如下：4.3.1.1集管框架首先，将集管框架用LR1650吊车经蒸发器室（BoilerBox）吊入R/B厂房EL100层，然后参考韩国月城（Wolsong）核电站的施工经验，用4台20t倒链将其吊装就位，具体方法如下：EL114.63m集管安装用吊架上设临时滑轨，集管框架吊起后可在此滑轨上水平移动（见图2）；滑轨上设4台20t倒链（起升高度12m）；倒链将集管框架吊起，直至其底部高于排管容器顶部；两台5t倒链水平拖拉集管框架，使其平移到就位点（由于受排管容器的影响，集管框架不能直接吊装就位，必须水平移动，见图2）。由于集管框架须经蒸发器室吊入R/B厂房EL100m层，而且集管框架外型尺寸较大（7.29×6.61×2.92m），蒸发器室顶部尺寸较小（6.54×4.68m），故集管框架吊入前蒸发器室隔墙不可浇筑（见图3）。集管框架必须竖直吊入蒸发器室，因而需特别注意：集管框架竖直吊装时，吊耳的受力方向与原设计的受力方向不同，因而吊装前必须重新设计、焊接吊耳，以免发生危险。4.3.1.2停堆冷却热交换器用LR1650吊车将停堆冷却热交换器经蒸发器室吊入R/B，然后平移就位，由于停堆冷却热交换器安装平台位于蒸发器室墙体侧面，故吊装前须对此平台采取临时措施。4.3.2可用LR1650吊车直接吊装就位的设备4.3.2.1蒸发器蒸发器为立式安装的设备，吊装前需先将其翻转至竖直状态。首先在蒸发器底部用翻转套环箍紧，注意安装套环时必须贴近设备上焊接的剪力块（止挡块），以防套环滑动（此套环不靠摩擦力工作，沿蒸发器轴线方向的力由蒸发器上焊的剪力块承受，故此套环设计较为小巧，总重约为3.5t，连接螺栓的预紧力矩也仅为1627Nm）。然后将套环转轴置于A形翻转支架的凹槽内。而A形翻转支架事先固定在平板拖车上。蒸发器翻转竖立时LR1650起重机吊住顶部缓慢起升，同时拖车水平移动，逐步将蒸发器翻转到竖直状态。再通过LR1650起重机的起升、变幅、回转、负重行驶等动