CPR1000核电大型设备施工工艺创新实践

摘要：CPR1000核电超级压缩机作为典型引入比较困难的大型设备，通过特殊施工工艺创新研究，开发出一种安全风险低、可靠程度高且成本低廉的实践方案，对后续类似设备的安装具有一定的参考价值，同时对并对高寒地区同类设备的冬季施工亦有重要贡献。

关键字：CPR1000；大型设备；施工创新；冬季施工

Abstract： Supercompactor as a large-scale equipment of CPR1000 set， however it is very different to install. In this article， we mainly study the technology and management innovation of retrenching cost， improving security and limiting safety risk for projects. Meantime it could make great value to chilliness construction of the same assembly.

Key words：CPR1000； Large-scale Equipment； Optimizing On-site Erection； Chilliness Construction

中图分类号：TL37 文章标识码：A

1 CPR1000核电超级压缩机施工背景阐述

CPR1000核电超级压缩机（简称“超压机”）是核废料处理的核心设备，外形尺寸为1800mm（长）×1800mm（宽） ×8350mm（高），总重38.5t，属于典型细长型的大型设备，安装风险高。而设备所在的QS厂房由于成本节约的需要，未预留吊装孔洞，也未设置调整用吊车（加上因此缩减的厂房顶板结构强度的大幅降低），再加上厂房高度无法满足吊车吊装高度的需要，现场设备引入、调整面临极大的挑战。为此，现场为此设计了一套爪式专用调整工具，并配合千斤顶、汽车吊实施作业，最终取得了设备的安装成功。

2 超压机引入和调整过程简述

设备运输与安全风险控制采取传统的方式，即使用运输轨道、滚杠、底排和卷扬机的联合作业，方法简单，本文不作赘述。如图1所示，将设备从①、②处位置移至③处的位置（①、④处之间有管沟），并避开厂房结构性支撑。

作者简介：曹中秋（1984―），男，江苏人，本科，从事核电站核岛辅助设备安装主管工程师工作。

图1 设备引入路径

Pig.1 Equipment transport route

此时需要爪式专用调整工具进行设备运输换向，以方便设备从③处移至④处的位置，此时需要一台50t的汽车吊进行安全风险控制，即汽车吊仅爬杆进行防倾倒措施控制（挂在设备顶部的2个吊耳处），不进行设备起吊（厂房标高不够），使之与设备完全就位所需的位置⑤基本吻合。具体操作时就是将4个20t螺旋千斤顶配合爪式调整工具放置在设备四个角的下部，匀速、缓慢、同步地控制4个千斤顶提升，从而使设备本体与底排脱离，并迅速调整滚杠和底排的方向，以满足运输至④处位置的需要。然后缓慢卸下千斤顶和爪式工具，将设备运输到位。

接下来重复上述提升动作将设备底排抽出，换上枕木。使用横向千斤顶进行设备位置微调，使之完全匹配⑤处尺寸线。需要说明的是，设备的水平方向调整必须在该步骤执行，后续再使用爪式专用调整工具时仅允许上下调整，以满足安全风险控制的需要。具体见图2。

图2 组合工具调整图

Pig.2 Combination tool drawing

最后进行设备落位和精调。通过使用上述组合工具使设备缓慢下落，这是安全高风险控制的最关键环节，此时要同步使用两组框式水平仪进行过程检测，确保四台千斤顶下落速度一致，控制设备倾斜角≤50。

3 爪式专用调整工具详细设计

考虑设备40t的支撑负荷，每个千斤顶承担额定10t的载荷。其对千斤顶爪部受力计算分析如下：千斤顶爪部由3块35mm厚的Q235B钢板焊接，然后再与Q235B的圆环进行焊接，圆环与50t普通千斤顶顶部相连，如图3所示：

图3 爪式专用调整工具设计图

Pig.3 Special adjusting tool design

3.1 X、Y、Z三个焊接处的焊接强度计算见图4：

X焊接处面积：SX=（20+15）×160+15×160=8000mm2；

Y焊接处面积：SY=（20+15）×160×2=11200mm2；

Z焊接处面积：SZ=π（1492-1412）+π（1592-1512）=15072mm2

则X焊接处实际承受强度为：τX=F/SX=100000/8000=12.5MPa

Y焊接处实际承受强度为：τY=F/SY=100000/11200=8.92MPa

Z焊接处实际承受强度为：τZ=F/SZ=100000/15072=6.63MPa

图4 焊接强度分析

Pig.4 Welding analysis

现场采用E38 0B焊条焊接此3处焊缝，E38 0B焊条许用强度为[τ]=380MPa，均大于3处焊缝实际所承受强度，且大于母材（Q235B）的许用强度235MPa，因此三处焊缝均满足超压机就位要求。

3.2 爪部焊接钢板受力计算：

图4钢板1所受扭矩如所示：

则所受弯矩为MZ=1/2ql2

=1/2×（100000/145）×87.52

=2640.086N.M

此钢板抗弯截面系数为

WZ=IZ/ymax=bh2/6=160×352÷6=196000mm3

所以其实际弯曲应力为σ实际=MZ/WZ=2640086/196000=13.46MPa

因此钢板1在受到超压机压力时不会产生塑性变形，满足使用要求。

3.3 钢板2受力情况为上下2个拉力，因此计算其所受拉矩：

所示其受力如右所示，则钢板2实际所受拉矩为：

σ拉=F/A=（F1+F2）/A

=200000÷（160×35）=35.71MPa

因此钢板2满足受力要求，可以使用。

3.4 超压机专用爪式千斤顶使用之前，进行不低于其额定载荷重量1.5倍的载荷试验，每个千斤顶承担额定10T的载荷，即试验时需进行最低15T载荷试验，试验合格后方可使用。具体见图5。

图5 载荷试验图

Pig.5 On-site load test

4 指标对比及推广价值

上述组合调整工具的设计，在设备安装的成本节约方面显示出巨大的优越性，符合现代企业成本节约的设计方向。现以列表的形式进行简要对比，见表1。

表1 主要参数对比

Table 1 Contrast of main parameters

上述经济指标的对比，未考虑采取传统方案时应配套厂房调整用吊车以及因此增加的厂房结构设计所产生的巨额费用（超过100万），仅就方案自身数据进行对比，就可以明显看出专用组合工具存在巨大的经济优越性，并经实践证明了可行性。

其他需要补充说明的是，红沿河核电地处东北高寒地区，设备所在QS厂房布置了大量电仪等精密设备，对厂房的防雨、防冻（冬季采暖）提出了较高要求。根据既往施工经验，厂房完工至超压机引入约半年时间，且要越冬。根据系统设计要求，设备对环境温度的要求为50，即意味着厂房二次封堵无法在冬季施工期间（4个月）执行且要充分密闭，该项措施费将非常大。因而，该项施工工艺优化措施的实践对同样处于高寒地区类似机组的施工具有极高的参考价值。

5 结论

核电超压机作为CPR1000典型引入困难的大型设备，其特殊的施工工艺优化实践，理论可行，可操作性强，对适应不同施工状况和厂房环境及降低工程成本方面具有十分重要的现实意义。目前，该方法改进已在CPR1000在建项目同类机组设备中得到广泛应用。同时，对其他机型相同或类似设备的安装工艺改进也具有较大的借鉴意义。

参考文献：

[1]束国刚，等.中国百万千瓦级核电自主化依托工程（管理创新卷）[M].北京：中国原子能出版社，2013，3（7）：190-215.

[2]连培生，樊喜林，等.核电站建设的项目管理[M].北京：原子能出版社， 1997， 14（1）：301-305.