核电站转动设备安装技术优化措施

核电站转动设备安装技术优化措施

游海磊

身份证号码： 41022219881129****

摘要：核电站是利用核裂变(Nuclear Fission)反应所释放的的能量产生电能的发电厂。目前商业运转中的核能发电厂都是利用核裂变反应而发电。核电站一般分为两部分:利用原子核裂变生产蒸汽的核岛(包括反应堆装置和一回路系统)和利用蒸汽发电的常规岛(包括汽轮发电机系统)，使用的燃料一般是放射性重金属:铀、钚。本文根据作者多年工作经验，对核电站转动设备安装过程进行了优化，并提出了相关的优化措施。

关键词：核电站；转动设备；安装技术；优化措施

1、核电站的工作原理分析

核电站以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，使核能转变成热能来加热水产生蒸汽。利用蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电，使机械能转变成电能。一般说来，核电站的汽轮发电机及电器设备与普通火电站大同小异，其奥妙主要在于核反应堆。

2、核电站转动主要设备

2.1基本设备

核电站除了关键设备——核反应堆外，还有许多与之配合的重要设备。以压水堆核电站为例，它们是主泵，稳压器，蒸汽发生器，安全壳，汽轮发电机和危急冷却系统等。它们在核电站中有各自的特殊功能。

2.2主泵

如果把反应堆中的冷却剂比做人体血液的话，那主泵则是心脏。它的功用是把冷却剂送进堆内，然后流过蒸汽发生器，以保证裂变反应产生的热量及时传递出来。

2.3稳压器

又称压力平衡器，是用来控制反应堆系统压力变化的设备。在正常运行时，起保持压力的作用；在发生事故时，提供超压保护。稳压器里设有加热器和喷淋系统，当反应堆里压力过高时，喷洒冷水降压；当堆内压力太低时，加热器自动通电加热使水蒸发以增加压力。

2.4蒸汽发生器

它的作用是把通过反应堆的冷却剂的热量传给二次回路水，并使之变成蒸汽，再通入汽轮发电机的汽缸作功。

2.5安全壳

用来控制和限制放射性物质从反应堆扩散出去，以保护公众免遭放射性物质的伤害。万一发生罕见的反应堆一回路水外逸的失水事故时，安全壳是防止裂变产物释放到周围的最后一道屏障。安全壳一般是内衬钢板的预应力混凝土厚壁容器。

2.6汽轮机

核电站用的汽轮发电机在构造上与常规火电站用的大同小异，所不同的是由于蒸汽压力和温度都较低，所以同等功率机组的汽轮机体积比常规火电站的大。

2.7危急冷却系统

为了应付核电站一回路主管道破裂的极端失水事故的发生，近代核电站都设有危急冷却系统。它是由安全注射系统和安全壳喷淋系统组成。一旦接到极端失水事故的信号后，安全注射系统向反应堆内注射高压含硼水，喷淋系统向安全壳喷水和化学药剂。便可缓解事故后果，限制事故蔓延。

2.7.1注射系统

当核电站一回路系统的管道或设备发生破损事故后，安全注射系统用来向堆芯紧急注入高硼冷却水，防止堆芯因失水而造成烧毁。

安全注射系统设有两套安全注射管系。一套为安全注射箱管系，在安全注射箱内储有一定容积的高硼水，并用氮气充压，使注射箱内维持恒定的压力。当一回路系统一旦发生大破裂事故，其压力低于安全注射箱的压力时，安全注射箱内的硼水就通过止水阀自动注入一回路系统。另一套为安全注射泵管系，当一回路系统因发生破损事故而压力下降至一定值时，安全注射泵就自动启动，将换料水箱内的硼水注射至一回路系统，换料水箱内的硼水被汲完后，安全注射泵可改汲从一回路系统泄露至安全壳底部的地坑水，使硼水仍能连续不断地注入一回路系统冷却堆芯。

在电站失去外电源情况下，安全注射泵的电源可由应急柴油发电机组自动供电。

2.7.2安全壳喷淋系统

在核电站发生失水事故或二回路主蒸汽管道破裂事故时，安全壳内充满了带放射性高压蒸汽，安全壳喷淋系统将用来降低安全壳内压力和温度，使放射性蒸汽凝结下来。

在安全壳的上部设有相当数量的喷淋头，当安全壳内由于发生主管道破损事故而蒸汽压力升高时，安全壳喷淋系统的泵就自动启动，将换料水箱内的硼水和NaOH贮箱内供除碘用的NaOH溶液一起汲入，以一定的比例混合，再由喷淋头喷入安全壳内。当换料水箱的水被用尽后，喷淋泵可改汲安全壳内的地坑水。此时，地坑水先由设备冷却水冷却后再重新喷淋至安全壳内。

在核电站断电情况下，安全喷淋泵的电源也由应急柴油发电机组自动供电。

3、核电站转动设备安装技术优化措施

3.1汽轮机安装逻辑优化

（1）顶轴油与润滑油回路投用方案优化

供应商安装程序中要求必须在顶轴油投用的情况下方可盘动转子,因此,为配合轴系找中心、轴测量等工作,顶轴油回路需在汽轮机扣缸前可用。按照正常的施工逻辑,顶轴油与润滑油回路安装结束后要经过3个月左右的油冲洗方可投用,等到油系统冲洗完毕后再实施扣缸,将导致安装关键路径上直接损失近3个月的工期。因此为解决这一矛盾,决定采取临时措施,将顶轴油回路的冲洗剥离出来,单独进行

设置临时油箱,容积为10m³,放置在常规岛厂房16m平台油室附近,其高度可以保证顶轴油泵入口压力为正。首次启动时,通过板式滤油机将新油注入临时油箱,从顶轴油回路进入轴瓦后经回油母管回到主油箱。当主油箱回油液位升到正常高度后,改为精密滤油机从主油箱吸油并过滤后注入临时油箱,这样,临时油箱内一直有干净的油,可以持续供给顶轴油回路。

顶轴油回路的单独冲洗保证了汽轮机安装的正常进行,为汽轮机安装提供了有力保障。

（2）高中压缸负荷分配与管道安装方案优化

1）按照供应商安装程序的要求,高中压缸需进行5次负荷分配：①高中压缸未与外部管道连接前,进行首次负荷分配；②高中压缸与冷段下半管道连接完,且高中压缸和低压缸均与中排管道下半连接完后,进行第二次负荷分配; 高中压缸与热段下半管道连接完后,进行第三次负荷分配；④高中压缸与导汽管下半、抽汽管下半分别连接完后,进行第四次负荷分配；⑤高中压缸与所有上半管道连接完,且主汽门、中压汽门支架及所有管道支吊架均调整完后,进行最后一次负荷分配。

其中,中排管下半指高中压缸与两个低压缸间的整条下半管线包含34道焊口(影响高中压缸负荷分配有28道),且管段直径都在800mm-2600m之间,将如此大的工程量都列为第三次负荷分配的先决条件,很可能耽搁后续管线与高中压的连接工作,从而拉长施工周期。此外,考虑现场实际情况与中排管装工艺的要求,中排下的第一段(下部Y型管)安装期间,高中压缸两侧的基础上必须为其保留吊挂钢梁,而钢梁势必将阻碍热段下半管道与高中压缸的对口连接,即中排管与热段下半的安装无法并行,明显不利于节省工期。

2）考虑到负荷分配的目的在于把握引起高中压缸各猫爪承受载荷不均匀的原因,其执行的本质在于每组管道连接前后都需穿插一次负荷分配,而管道的分组及其连接的顺序并不是重点,因此,在征得供应商同意后,现场对高中压缸负荷分配与道连接的方案进行了优化：①高中压缸未与外部管道连接前,进行首次负荷分配;②高排下半管道连接完,且支吊架调整完后,进行第二次负荷分配；③高导下半、高中压缸抽汽管下半连接完,且其支吊架调整完后,进行第三次负荷分配；④中排下半连接完,且其支吊架调整完后,进行第四次负荷分配;⑤中导下半连接完,且其支吊架调整完后,进行第五次负荷分配；⑥全部管道连接完,且主汽阀、中压蝶阀架和全部管道的支吊架均调整完后,进行最后一次负荷分配。

3.2汽轮机冷却泵安装优化

（1）泵安装范围包括

垂直支撑安装、横向支撑安装(阻尼器)泵壳安装、水力部件安装、电机支撑及电机安装,密封安装、电机泵组对中、附件安装。

（2）垂直支承与横向支承的安装

每台主泵支承的安装包括：一次预埋件的安装、垂直支承组件的安装和横向支承组件的安装。

垂直支承一次预理件的安装优化：垂直支承一次预理件安装位置放线标记，垂直支承一次预理件吊装就位，垂直支承一次预埋件组件安装调整、固定，浇注混凝土前位置参数的检查，一次混凝土浇注，浇注后的安装结束检查。

4、结束语

核电站转动设备安装技术优化，不仅保证了核电站正常施工的施工质量，而且提高了设备的安装进度，更保证了核电站后期正常运行的安全。

参考文献：

[1]浅析核电站核岛电气设备的安装[J].付锦泉.科技风. 2017(16)

[2]核岛厂房辅助设备运输效率评价方法[J].杨杰,刘涛,王美清.工程建设与设计.2021(05)

[3]典型三代核电核岛大件设备吊装方案研究与应用[J]. 周震.中国电力企业管理.2021(06)

[4]对核岛安装工程“点”系统的优化和建立“工时”系统探讨[J].王益民.中国核电. 2020(03)