EPR堆型蒸汽发生器空中翻转技术应用与探讨

EPR堆型蒸汽发生器空中翻转技术应用与探讨

肖铁山

中国核工业二三建设有限公司  广东 深圳  518120

摘要:近几年国内外各种堆型核电发展迅猛，核岛重型设备的吊装方法日益增多。根据台山核电站一期工程反应堆厂房操作平台空间及重型设备外形尺寸和重量特点，分析出蒸汽发生器空中翻转、吊装引入难度大。本文通过介绍了台山核电站一期工程蒸汽发生器空中翻转、吊装引入的新工艺方法，解决了翻转吊装难度大等问题。同时应用这种新吊装工艺，存在着许多难点，文中重点描述了相应技术措施，保证了蒸汽发生器空中翻转技术在台山核电站一期工程得到成功应用。

关键词:核电站；空中翻转；蒸汽发生器；主设备

前言  

台山核电站采用以往堆型重型设备“翻转支架法”“V型支架法”等方法翻转、吊装无法实现就位，蒸汽发生器翻转吊装成为了主设备安装的重大难题之一。本文主要以蒸汽发生器为例，解析应用空中翻转新技术在反应堆狭小空间的厂房内翻转和吊装蒸汽发生器就位，从而解决台山核电站所有重型设备翻转就位、空间狭小、吊装难度大等问题。

蒸汽发生器空中翻转技术成功应用于台山核电站所有重型设备吊装，为后续堆型核电站其它设备吊装引入提供了思路。

1EPR核岛主设备吊装

1.1吊装概况

台山核电站作为第三代技术核电站,其发电功率大、一回路有四个环路、主设备尺寸大、重量重。吊装就位前需要在狭小空间范围内翻转。

一回路有四个环路，每个环路都有一台蒸汽发生器，以参考轴线0°-180°为中心，两边的蒸汽发生器舱室对称分布，同时舱室的尺寸狭小，成不规则的四边型。采用传统堆型翻转工艺已不适用，为了能满足吊装要求，在反应堆厂房的环吊主梁上临时安装两台液压临时提升装置A和B。液压临时提升装置A连接在蒸汽发生器前部翻转耳轴上，翻转耳轴是属于专用工具，安装在蒸汽发生器二次侧人孔上。液压临时提升装置B连接蒸汽发生器后部翻转耳轴上，翻转耳轴安装在蒸汽发生器手孔上。空中翻转过程中首先将蒸汽发生器提升到一定高度后，降低尾部吊耳，同时后部液压提升装置向前部提升装置平移，再提升前部吊钩，然后操作直至提升的高度和翻转的角度达到引入舱室要求为止，停止翻转。旋转反应堆厂房内的环吊大车，同时平移液压临时提升装置A和液压临时提升装置B直到蒸汽发生器尾部引入厂房内后，然后重复翻转操作，直至蒸汽发生器达到垂直状态。

1.2 空中翻转技术吊装难点

1.2.1 空间狭小翻转容易发生碰撞

蒸汽发生器在翻转、吊装就位过程中，从蒸汽发生器引入到反应堆厂房与液压临时提升装置A和液压临时提升装置B开始连钩，到翻转到一定角度并开始引入到安装舱室，以及翻转就位到垂直支撑上之前，本体和本体上的小管嘴与安装舱室、环吊主梁、临时悬臂吊、横向支撑以及其它部件容易发生碰撞，最小间隙距离为几厘米,存在发生碰撞的风险。

1.2.2液压提升装置行程控制难度大

液压临时提升装置A和液压临时提升装置B提升、下降和平移操作时，有四个供油泵提供动力，分低速和高速档位，并且两个装置的行程不同。液压临时提升装置A和液压临时提升装置B完成一个行程后转换进行第二个行程时，千斤顶下部楔块有较大冲击。当液压临时提升装置A吊装蒸汽发生器就位下降过程，临近垂直支撑前，液压缸行程转换时，产生冲击导致蒸汽发生器与垂直支撑的发生意外碰撞。

1.2.3钢绞线倾斜角度控制难度大

根据液压临时提升装置A和液压临时提升装置B结构特点，安装主要包括主框架运行机构、提升机构支撑、气缸、提升机构和绞盘组件系统等，从绞盘到吊装平衡梁的之间钢绞线长度长，液压临时提升装置A和液压临时提升装置B移动时，容易产生摆动，导致钢绞线的倾斜角偏大，平移过程中，两台液压提升装置容易产生斜吊、斜拉蒸汽发生器，吊装风险增大。另外液压临时提升装置A和液压临时提升装置B吊装时，钢绞线与吊装指挥之间的距离大，不能及时发现和控制吊装时倾斜角的度数，加大控制难度。

2空中翻转技术工艺难点的解析

2.1空间尺寸核实

蒸汽发生器与其周围部件间隙小，但在空间尺寸方面能满足要求，主要关注主设备翻转后垂直就位在垂直支撑上时，液压临时提升装置A下降的下极限是否满足要求，另外关注液压临时提升装置A提升到上极限位置，蒸汽发生器尾部提升高度超过舱室厚重墙顶面标高时，蒸汽发生器是否与厂房、环吊等设备发生干涉。

1）蒸汽发生器垂直状态空间核实

蒸汽发生器二次侧人孔中心高度H1> 液压临时提升装置A在上限位置时吊杆高度- 液压临时提升装置A下降最大高度。

结论：垂直状态时，液压临时提升装置 A吊装空间满足要求，可以保证蒸汽发生器就位在垂直支撑上。

2）液压临时提升装置A提升到极限位置蒸汽发生器倾斜角

因蒸汽发生器不能完全直立引入舱室，只能翻转至一定角度，最终在蒸汽发生器舱室内完成设备的最终直立。

通过模拟可知，液压临时提升装置A提升到上极限位置，同时保证蒸汽发生器不会与各厂房或环吊部件发生干涉的情况，蒸汽发生器可以实现翻转操作。

2.2三维模拟

3D模拟技术是借助计算机辅助设计技术，将静态的3D模型链接，产生施工动态模拟，可以将整个的施工过程清晰直观地展现出来，实现了施工过程的三维可视化。

蒸汽发生器动态模拟吊装引入全过程，如下目的可以得到实现：

——动态模拟核岛蒸汽发生器设备引入、吊装、翻转就位的全施工工艺过程；对吊装就位全过程进行设备与土建内部结构间可能存在的碰撞进行检查，以验证施工工艺的可行性和合理性；

——识别全部过程蒸汽发生器与土建结构的关键接口尺寸并量化，3D模型的建立按照上游设计文件尺寸的1:1完成。主要3D模型包括：反应堆厂房、蒸汽发生器、环吊、临时液压装置、主设备支撑以及蒸汽发生器舱室其它部位等。采用3D模拟技术对蒸汽发生器吊装就位“空中翻转”新施工工艺的可行性可做进一步分析和优化。尤其对于已经识别出的关键接口位置，在实际设备引入过程中安排专人重点监控；对于间隙过小的、风险大的位置采取必要的措施，降低意外风险。

2.3防止发生碰撞预防措施

为了防止蒸汽发生器本体和本体上的小管嘴与安装舱室、环吊主梁、临时悬臂吊、横向支撑以及其它部件，在翻转各位置时要进行监控，主要包括：

1）引入到反应堆厂房时与四环蒸汽发生器舱室墙壁之间监控。由于蒸汽发生器第四环路的舱室布置与设备引入通道距离近，安排专人进行监控。

2）蒸汽发生器翻转过程中的位置监控，监控与各个环路蒸汽发生器舱室、环吊主梁、翻转平衡梁的之间距离。

3）蒸汽发生器倾斜状态翻转引入到舱室和垂直下降过程中监控。各个位置安排人员进行监控，防止蒸汽发生器本体及本体上的各种管道管嘴舱室墙壁发生碰撞。

2.4提前预判距离

液压临时提升装置A和液压临时提升装置B提升、下降和平移操作时，千斤顶下部楔块都有较大冲击，提升和平移过程中不会对蒸汽发生器本体产生影响，液压临时提升装置A吊装蒸汽发生器落位到垂直支撑时，要预防因冲击而发生碰撞，如下几方面需要考虑：

1）选择经历过其它堆型重型设备的吊装和具有环吊驾驶经验的熟练操作司机。

2）时刻保持着通讯设备畅通。保证操作司机之间时刻能够通话，也要保证司机与吊装翻转总指挥之间能够时刻通话。

3）液压临时提升装置A吊装蒸汽发生器下降过程中安排专人进行监控，与垂直支撑间距接近一个活塞行程时，停止下降，调整好合适的活塞行程后，液压临时提升装置A继续下降。

2.5增强吊装协同操作

1）严格控制平移速度，采用低速液压泵提供动力，保证液压临时提升装置A和液压临时提升装置B停车时，蒸汽发生器尽可能减少其惯性，以便减少倾斜角度。

2）通过以往重型设备吊装经验，严格控制倾斜角度。在液压临时提升装置A吊装梁上安装钢绞线倾斜角度显示指示装置，便于能够及时快速的发现倾斜角度。

3）加强操作司机培训力度及操作司机与吊装指挥之间的沟通培训。

3空中翻转技术探讨

蒸汽发生器空中翻转技术包括翻转、吊装就位工艺和翻转工具，通过本文分析和实际应用，空中翻转技术可以解决某重型设备引入问题，但翻转工具部分工艺值得进行进一步优化改进。

1）安装液压临时提升装置B吊装钢丝绳圈时考虑克服其预应力。由于液压临时提升装置B钢丝绳圈内部存在扭转预应力，当与蒸汽发生器连钩后，钢丝绳圈受力产生缠绕。在连钩前，将液压临时提升装置B连接蒸汽发生器尾部吊耳的钢丝绳绳圈向钢丝绳旋向的方向旋转一点角度，最大程度上避免了钢丝绳受力时的反向变形。

2）应用空中翻转技术完成蒸汽发生器翻转、吊装工作，当翻转工具应该具备蒸汽发生器翻转和吊装处于各个关键位置时，显示液压临时提升装置A和液压临时提升装置B在主梁上停车大致位置。

4结束语 

空中翻转技术已经成功应用于台山核电站一期工程主设备所有重型设备吊装翻转，应用该方法能够解决在狭小空间吊装翻转设备重、尺寸大设备。该技术吊装能力强，吊装翻转平稳，能为后续重型和超大型设备吊装翻转提供了思路和依据。同时空中翻转技术相对于传统翻转支架法更具有经济、实用、灵活等优点，它可根据设备的具体尺寸和舱室的内部结构，合理规划与选择翻转区域以及就位方式。

参考文献

[1]GB 50798-2012 石油化工大型设备吊装工程规范。

[2]严家音，反应堆厂房蒸汽发生器安装，科技创新导报，2010。

[3]董正平，翁松峰，反应堆主设备安装工艺及专用工具的设计研究，核动力工程，2013。