海阳AP1000核电厂模块化凝汽器施工工艺

海阳 AP1000核电厂模块化凝汽器施工工艺

赵坤 张宏新

中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司 山东济南 250102

摘要：海阳核电厂AP1000核电机组凝汽器采用模块化供货安装，因此在设计、供货和安装等方面具有不同于一般机组的特点。针对模块化安装的难点，阐述了该工程凝汽器的模块化供货、吊装、推进、就位等安装工艺，为其他类似工程施工提供参考。

关键词：AP1000核电机组、模块化凝汽器安装、施工工艺

引言：山东海阳核电厂一期工程#2常规岛配备三台凝汽器，凝汽器的型式为单背压、单流程、表面式、三壳体，冷却水为海水，冷却水设计温度16℃，设计背压：3.89kPa(a)，冷却管管材为钛管。三台凝汽器布置在主厂房-9.5m层TB-TD/T4-T7轴之间，凝汽器抽管朝向T.A排，凝汽器与低压缸为焊接式连接。

1.模块化供货

一般火电厂凝汽器都是散件供货，在现场进行各部件的组装焊接、钛管的涨切焊工作。本工程采取模块化供货方式，通过船运至核电码头，再用300t液压平板车运输至厂房。海阳2号机组每台凝汽器分成10个模块发运到现场，主要有：膨胀节、左喉部、中喉部、右喉部、凝汽器管束组件、前水室、后水室等。上部模块吊装至托运平台后进行拼装，拼装完后推进至预安装位置，与膨胀节点焊后一起进行吊挂。下部模块分两半分别推进到位后，在基础上进行整体拼装。

如上图1单台凝汽器主要模块的尺寸、重量如下:

2.模块化安装的难点

采用较大模块供货方式后，凝汽器组装最为关键的工作如管板和隔板的找中，钛管的穿管涨焊等，都已在制造厂内完成并经过真空试验，对保证凝汽器制造质量非常有利。同时，凝汽器的现场组装工作仅为吊装模块、壳体和加固结构的拼装焊接等，工作量相对减少。但是，由于模块体积大和重量重，给现场吊装、就位等工作增加了困难。

1）重量重、体积大、安装位置低。采用模块化供货方式后，凝汽器整体分割为10个模块，重量和体积最大模块为下部尺寸为18.092×5.077×7.91m，重量达239t。另凝汽器设计安装TB-TC/T4-T7轴之间，底板标高为-8.092m，安装位置较低，导致设备就位空间有限，下部吊装转向难度增加。

2）钛管易变性。凝汽器下部2个模块供货，钛管长度18m，细长的钛管与管板的焊口，是吊装时需重要保护细节。另下部推进至基础上方，采用4组一拖二200t千斤顶进行下落时，千斤顶的同步操作要求提高。如果出现受力不均，极易对钛管与管板焊口、隔板对钛管造成破坏，风险较高。

3）吊装顺序要求严格。由于凝汽器10个模块供货，尺寸相对较大，安装空间有限，顺序在前的模块制约后面的模块就位，各模块就位顺序有严密的逻辑关系。必须先将上部模块吊装至推进框架上进行组合，完成后将膨胀节吊装至上部点焊在一起，再采用液压推进器整体推进至低压缸正下方，用240t行车悬挂到临时搁置梁上，以让出下部就位的作业空间。

3、施工工序及施工方法

3.1施工工序

拖运、组合平台安装→凝汽器上部组件吊运、拼装→凝汽器膨胀节与上部组件固定后整体吊挂→凝汽器下部组件吊装、推进→凝汽器下部拼装、就位→凝汽器整体拼装→水室安装

3.2施工方法

3.2.1拖运、组合平台安装

凝汽器拖运轨道采用焊接H型钢H900×350×16×25和HW300×300×10×15制作，其中HW300×300×10×15型钢用作凝汽器基础及灌水支撑上的轨道钢梁， H900×350×16×25型钢用作基础以外的轨道钢梁，轨道上搁置43Kg/m钢轨，钢轨两侧焊接卡块，防止推进时钢轨左右活动。钢梁立柱采用HW300×300×10×15型钢和HW390×300×10×16型钢制作，立柱表面使用δ=20mm铁板做支撑平面，铁板尺寸为450×450mm。立柱底部用尺寸为400×350mm，δ=20mm钢板焊接并用φ20钢筋固定在混凝土上。HW300×300×10×15轨道两采用凝汽器灌水支撑及基础表面作为支撑，现场安装立柱时，相邻两个立柱用［20槽钢连接加固，斜撑采用∠140×100角铁和I20工字钢加固。HW300×300×10×15钢梁采用凝汽器灌水支撑及基础表面作为支撑，柱与梁、柱与柱之间斜撑采用[20槽钢加固。推进轨道安装布置如图2、图3所示。凝汽器组件推进使用两个50t推进器进行推进，钢轨顶部用［14b槽钢做为滑鞋，并与组件底部框架点焊牢固。每台凝汽器两半管束组件吊装过程中，为便于第二半组件旋转穿进基础内，需要第一半组件推进至整体超过T.C排，在第二半推进到位后再将第一半往回推到位。凝汽器第一半下部组件回推时，与推进的方法相同。

图2 托运轨道安装布置图侧视

图3 轨道安装布置图俯视

3.2.2凝汽器上部组件吊运、拼装

凝汽器上部组件②③④采用行车进行吊装，部件②、③、④分三次从TD-TE排空间吊至预先放置在轨道上的推进支架上，并在支架上拼装成整体。上部推进支架搁置在轨道上，与轨道之间铺设槽钢做为滑鞋使用。推进支架制作时可分两半组合，第一半放置在轨道上，将部件②吊运搁置在第一半推进支架前部，预留位置可以满足部件③、④摆放在组合好后整体推进支架上。然后将第一半支架向基础内推进至第二半支架能够吊运至轨道上，将两半支架组合成整体，再将部件③、④分别吊运至推进支架上，进行组合拼装。推进支架由H300×300型钢制作，支架两侧一边加8个支腿，中间使用［20槽钢加固，其组合尺寸如下图：

3.2.3待接颈组合完成后，采用行车吊装部件①，由TD-TE/T4-T7轴预留空间吊装放在组合部件②③④上，然后进行调整点焊固定。组合部件①②③④拼装完成后，使用两个50t液压推进器将其整体推进至预安装位置下方。

3.2.4凝汽器膨胀节与上部组件固定后整体吊挂

当组合部件①②③④整体推进至预安装位置后，用行车将组合件向上吊起至搁置梁（2根H900×400×20×36的H型钢双拼）下方，起吊使用至凝汽器中心2280mm的四只吊耳，吊挂使用至凝汽器中心3700的四只吊耳。

凝汽器膨胀节及上部组件临抛搁置梁放置如下图，P1、P2为凝汽器上部组件临抛点。膨胀节与上部组件点焊固定后一起抛挂，抛挂使用吊杆（φ90mm的#20圆钢）四点抛挂，吊耳使用设备自带吊耳。靠16m平台低压缸两侧的预埋支墩对搁置梁进行固定，必要时进行焊接加固。

3.2.5凝汽器下部组件吊装就位、拼装

凝汽器下部组件⑤、⑥采用240t行车进行吊装，其中下部托架和顶部吊架均有三菱厂家设计提供。

用240t行车将下部组件⑤在TD-TE轴沿南北向吊下，在高度降至0m层时转向穿插进基础框架内，然后放下至轨道上。在转向过程中注意控制转向速度，保证组件与TE排留有一定安全距离，转向过程缓慢且连续。转向完成后，用行车大钩带到组件⑤前行至钩头即将碰到混凝土框架时，缓慢将组件落在轨道上，拆除钢丝绳后，将托盘两侧吊耳沿根部割除。

利用千斤顶在侧面将组件⑤整体平移至就位位置，注意顶推缓慢，保持水平顶推。顶推到位后利用千斤顶在组件下部顶起组件，在轨道上均匀涂抹黄油并铺设槽钢作为滑鞋，然后将组件⑤落下至轨道上，利用液压推进器顶推至组件⑤尾部超过TC轴线，以便留出组件⑥转向空间。当组件⑥推进至预安装位置后，再将组件⑤回推至安装位置。

在凝汽器下部组件预安装位置下方设计的加固点位置布置千斤顶，共布置四组，一组2只，控制四组千斤顶进行同步顶升或升降，特别注意千斤顶的同步性。利用千斤顶顶升凝汽器至离轨道50mm，将拖运轨道、框架和下部托架进行拆除。

拆除完成后，利用四组千斤顶同步下降就位，在下降过程中保证每组千斤顶（一拖二）的同步性，并保证千斤顶下部支柱的稳定性，且在下降过程中千斤顶旁边应铺设垫铁做为保险措施，保险用垫铁标高距凝汽器底部距离不得超过千斤顶的一个行程（200t电动液压千斤顶的一个行程为200mm），在顶升过程中要求专人监护。

下部模块在最终就位前，即下部组件落位至基板上之前，需要对就位精度进行微调。在基础板上摆放圆钢，用千斤顶将管束组件⑤、⑥顶推到拼装位置，在拼装过程中使用壳体对口螺栓，方便管束组件对接。下部组件对接到位后，使用千斤顶顶起单个组件，抽出圆钢，再将组件落位到基板上，使用千斤顶时注意同步升降，并做好保险措施，两半组件就位完成后，再进行焊口找正、拼装。

3.2.6凝汽器整体拼装

凝汽器下部组件拼装完成后，再利用行车将上方悬挂的组合部件①②③④放下搁置到凝汽器下部组件上，然后进行整体找正、拼装。依靠拖运平台轨道将水室推运到位并将其与本体拼装。

3、结语

核电建设工期长短对其经济性有显著影响。因此，AP1000核电机组从设计开始就考虑如何缩短工期。有效方法之一就是改变传统的把单项设备逐一运往工地安装方式，向模块化发展。和传统凝汽器安装方式比较，采用模块化安装对机械设备和吊装技术提出更高要求。在吊车使用时要做好规划，使用时加强调度管理；在吊装方案设计时拖运平台框架尽量重复使用，降低施工成本。目前，海阳核电厂2号机组凝汽器安装工作进展顺利，已经完成2台凝汽器大模块的拼装就位及组合工作。本工程模块化凝汽器顺利吊装和推进就位经验，对今后类似机组建设提供参考。

作者简介：

赵坤，男，2007年7月毕业于华北电力大学，双学士，助理工程师。2007年9月进入汽机施工处工作，曾参与府谷、开封、白杨河、黄台项目的建设。现任山东电建一公司热机公司书记兼总工。

张宏新，男，1989年参加工作，技师、助工。曾参加岭澳核电站、费县、开封、平顶山等国内多个项目建设，担任班长、负责人、施工处副主任等职务。现任山东电建一公司河北分公司副总经理。