核电厂主设备吊装技术及工具

湛卉　瓮松峰

【摘 要】核电站主设备吊装工具用于完成压力容器、蒸汽发生器、稳压器等主设备第一阶段的安装任务，将主设备从0m吊运到其安装位置。吊装工具关系着主设备的安全和核电站建设的进度。本文对秦山二期扩建工程主设备吊装工艺进行简要描述，并与M310堆型主设备吊装工具及其工艺进行了对比，提出了几点设计经验。

【关键词】压力容器；蒸汽发生器；稳压器；主设备；吊装工具

0 序言

压力容器（RPV）、蒸汽发生器（SG）、稳压器（PZR）等核电站主设备安装，首先需将主设备由龙门架下吊运到其对应的设备安装隔间，因此，吊装工具是主设备安装工具中重要组成部分，其主要功能如下：

（1）将主设备从龙门架下0m提升到+20m平台；

（2）在+20m平台将主设备运输到RX厂房内；

（3）在RX厂房内将卧式放置的主设备翻转竖立；

（4）将主设备吊装到设备隔间的安装位置。

RPV、SG和PZR等主设备都是安全一级设备，在其上还有管座、接管嘴、密封面等突出结构和易损结构，因此，主设备吊装工具的设计首先立足于保证主设备的安全；主设备吊装是主设备安装的第一阶段任务，而主设备的安装是核电站建设的关键里程碑。因此，主设备吊装工具关系着主设备的安全和核电站建设的进度。

在秦山二期扩建项目中，中国核动力研究设计院设计了部分主设备吊装工具。

1 吊装工艺简介

1.1 压力容器筒体吊装

压力容器筒体净重约250吨，设备最大外形尺寸6200mm（径向相对接管安全端距离）×5282mm（两个辅助支撑距离）×10337mm（容器筒体高度）。

压力容器筒体的吊装工具包括专用运输拖车、临时支撑、V型翻转支座、前支撑、箱形梁、起重横梁、起吊环以及起吊用钢丝绳圈等。

压力容器筒体的吊装工艺简述如下：首先将压力容器筒体从0m提升到+20m平台并放置到专用运输拖车上；通过专用运输拖车将其运输到核岛厂房内；将其吊运到临时支撑上；待箱形梁、V型翻转支座和前支撑等安装完成后，再将压力容器筒体放置到V型翻转支座和前支撑上；起吊环与环吊平衡梁和压力容器筒体上起重横梁连接，通过环吊提升，缓慢将压力容器筒体竖立；将压力容器筒体提吊起来，拆除箱形梁，将压力容器筒体放置反应堆堆腔。其翻转见图1。

图1 压力容器筒体翻转示意图

1.2 蒸汽发生器吊装工艺

蒸汽发生器是整个核岛中最大最重的设备，设备重约338吨（含干燥器和波纹板），设备总高21060mm，设备直径Φ4487.8/3447.9mm。

蒸汽发生器吊装工具主要有：水平吊梁、专用运输拖车、翻转套环、翻转支架、提吊耳轴、SG吊梁、水平起吊钢丝绳圈、翻转竖直钢丝绳圈和翻转套环拆除支架等。

蒸汽发生器吊装主要过程为（见图2）：通过水平起吊钢丝绳圈和水平吊梁，使吊梁与龙门吊车连接起来；将SG从0m提升到+20m平台并放置到专用运输拖车上；在SG尾部安装翻转套环，在其两个二次侧人孔安装提吊耳轴；将SG运输到核岛厂房内；安装翻转支架，并将SG吊梁与环吊平衡梁连接；通过翻转竖直钢丝绳圈将提吊耳轴和SG吊梁连接；翻转SG至竖立状态，拆除翻转套环；将SG吊运到其安装隔间。

图2 蒸汽发生器翻转示意图

1.3 稳压器吊装工艺

稳压器干重约81吨，直径约Φ2348mm，设备总高12103mm。

稳压器吊装工具主要包扩稳压器吊梁、翻转套环、专用运输拖车和移动式翻转支座等。

安装步骤简述如下（见图3）：将PZR从0m提升到+20m平台并放置到专用运输拖车上；通过专用运输拖车将其运输到核岛厂房内；安装翻转套环，将稳压器吊梁与环吊吊孔连接，并将吊杆与翻转套环连接；在PZR支承裙座封盖上安装翻转支腿；将移动式翻转支座推到支承裙座封盖下；交替提升环吊吊钩和水平移动移动式翻转支座，将PZR翻转竖立；将PZR吊运到其隔间安装位置。

图3 稳压器翻转示意图

2 与M310堆型主设备吊装工具对比

在岭澳二期、福清、方家山等M310堆型核电项目中，中国核动力研究设计院承担了主设备吊装工具的设计和供货工作，范围为主设备从龙门架0m处到设备就位的全套专用吊装工具。与M310堆型主设备吊装工具相比，秦山二期扩建无论吊装设备还是吊装工艺都存在一定的差异。

2.1 压力容器筒体吊装

M310堆型的压力容器筒体的翻转工艺与秦山二期扩建项目不同，其筒体的翻转也采用翻转支架法。压力容器筒体吊运到核岛厂房20m平台后，在其尾部安装翻转套环，并共用蒸汽发生器的翻转支架，用与蒸汽发生器相同的方式完成压力容器的翻转。采用翻转支架的主要优点是：（1）翻转工艺简洁。将筒体运输到厂房内以后，不需要反复吊装压力容器，也不需要再装拆箱形梁、临时支撑和V形翻转架等，只需要改变支架的安装位置，更换支架上部的耳轴座和安装翻转套环，安装时间和环吊占用时间会减少。（2）使用设备较少，吊装所用空间较小。由于运输路线和翻转轴线在同一直线上，其翻转不需要在临时存放和翻转位置转移，吊装操作占用空间减少。采用翻转支架法，翻转工具为翻转套环和翻转支架，而采用V型支座翻转，则需要箱形梁、临时支撑和V形翻转架和前支撑等。但是翻转支架也存在缺点，与V型支座翻转相比，翻转套环的设计和制造较为复杂。

另外，压力容器筒体从0m到20m的提升装置采用了专用吊具，而没有采用龙门吊自身的吊钩，安装拆卸较为方便，并能保证起吊时两个起吊用钢丝绳圈保持平行，具有较好的稳定性。

2.2 蒸汽发生器和稳压器的吊装

蒸汽发生器和稳压器的吊装工艺两者基本一致。不同的是稳压器从0m到20m的提升装置采用了专用吊具。此外稳压器翻转时，安装在支承裙座封盖上的翻转支腿数量有所不同，在岭澳二期核电项目中，翻转支腿有两个，在封盖上水平对称布置，这种布置在翻转时稳压器稳定性较好，但如果两个翻转支腿不能同时落在枕木上，则会对吊具产生一定的附加载荷；在福清、方家山和秦山二期扩建项目中，翻转支腿有一个，移动式翻转支座的结构因翻转支腿数量的变化有所变化。

3 经验

3.1 工具设计之间需要协调

主设备吊装是一项系统工作，涉及的吊装工具较多，吊装工具不仅与主设备、厂房设备和土建结构存在接口，工具之间也存在接口关系，如翻转工具与运输工具，翻转工具与吊装工具等。在秦山二期及秦山二期扩建项目中，一套吊装工具分别来自安装公司、主设备制造厂和核动力院等不同单位，制造单位也不同，这既增加了接口交换的工作，也不利于工具内部接口的控制。

3.2 吊装工具的复用

尽管RPV、SG和PZR主设备的结构、重量各不相同，但是主设备吊装的工作内容基本一致，即从0m～+20m的起吊、+20m运输和翻转、吊装就位，因此在工具设计中，综合考虑不同设备，通过对工具结构优化，就可能减少吊装工具的数量，节约人力资源和成本。

在岭澳二期的设计中，龙门架吊梁、专用运输拖车、翻转支架等都用在两种以上主设备的吊装吊装运输上。

3.3 适用标准

目前，国内尚无针对核岛吊装工具的相关标准，在秦山二期扩建吊装工具设计中，参考了GB 3811-83《起重机设计规范》和GB 5905-86《起重机试验规范和程序》。而在在大亚湾和岭澳核电站吊装工具的设计中采用了FEM 1.001 3rd EDITION SECTION I（HEAVY LIFTING APPLIANCES RULES FOR THE DESIGN OF HOISTING APPLIANCES）。两者最主要的区别是载荷试验系数不同：FEM的动载试验要求动载系数取1.2，GB 5905-86则要求取1.1；FEM的静载试验要求静载系数取1.4，GB 5905-86则要求取1.25，两者之间有较大差距。

在秦山二期扩建吊装工具设计中，考虑到主设备的重要性，静载系数取1.25，动载系数取1.15，略高于GB5905-86的规定。而在岭澳二期吊装工具的设计中，按照FEM的规定，动载系数取1.2，静载系数取1.4。实践证明，在秦山二期扩建吊装工具设计中载荷系数选取满足需要。

4 结论

主设备吊装工具是主设备安装必须的专用工具，在设计中坚持严谨科学的态度，对吊装工具的材料选择、结构设计、试验和文件进行了进一步的优化和完善。此外，通过不同堆型吊装设备的对比，可以开阔思路，有利于后续工作的开展。

[责任编辑：王楠]