第三代核電吊裝用大型起重機(jī)選型與總平布置

荀志國(guó) 徐 偉 韋俏斌

(1.中核國(guó)電漳州能源有限公司，福建 漳州 363300； 2.大連益利亞工程機(jī)械有限公司，遼寧 大連 116023)

第三代核電吊裝用大型起重機(jī)選型與總平布置

荀志國(guó)1徐 偉2韋俏斌1

(1.中核國(guó)電漳州能源有限公司，福建 漳州 363300； 2.大連益利亞工程機(jī)械有限公司，遼寧 大連 116023)

從第三代核電主要施工特點(diǎn)及需求出發(fā)，針對(duì)我國(guó)第三代核電施工特點(diǎn)對(duì)大型起重機(jī)選型進(jìn)行分析，同時(shí)兼顧起重機(jī)的綜合起重性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、最大對(duì)地壓力等參數(shù)進(jìn)行總平布置，可有效降低施工成本，提高施工效率，研究成果對(duì)后續(xù)三代核電核電施工用大型起重機(jī)的選型及總平布置具有參考價(jià)值。

第三代核電，大型起重機(jī)，選型，總平布置

0 引言

第三代核電的主要施工特點(diǎn)是模塊化施工，即根據(jù)核電廠的整體結(jié)構(gòu)組成特點(diǎn)，將其歸列為各自的模塊，直接在工廠里按模塊進(jìn)行預(yù)制、組裝，最后在核電站實(shí)行總裝[1]。三代核電機(jī)組的模塊分為結(jié)構(gòu)模塊、管道模塊和設(shè)備模塊[2]。模塊化施工一方面可以提高工作效率，大大縮短建設(shè)周期；另一方面，減少了高空作業(yè)和封閉環(huán)境作業(yè)量，提高了施工安全性。但是模塊化施工對(duì)大型起重機(jī)的起重能力也提出了更高的要求，如三代核電核電機(jī)組的施工需要3 000 t級(jí)、起重能力40 000 t·m以上的起重機(jī)，而國(guó)家自主研發(fā)的“華龍一號(hào)”穹頂?shù)跹b對(duì)吊裝用起重機(jī)的起重力矩需求達(dá)到了80 000 t·m以上。

在第三代核電核電施工中做好起重機(jī)選型、優(yōu)化總平布置，將有效優(yōu)化施工進(jìn)度，減少施工場(chǎng)地處理費(fèi)用，縮短場(chǎng)地處理工期，提高大型起重機(jī)的場(chǎng)地適用性，確保實(shí)現(xiàn)安全吊裝。

1 3 000 t級(jí)起重機(jī)分析

1.1 3 000 t級(jí)起重機(jī)結(jié)構(gòu)形式

三代核電適用的大型起重機(jī)基本分為兩種結(jié)構(gòu)形式，一種為環(huán)軌式起重機(jī)，其主要特點(diǎn)為配重塊為深埋式(即澆筑混凝土深埋于地下)、無下車行走機(jī)構(gòu)，主車沿著以配重軸為圓心的環(huán)形軌道運(yùn)動(dòng)，結(jié)合回轉(zhuǎn)、起升和變幅動(dòng)作調(diào)整被吊物的安裝位置，結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。另一種為履帶式，其主要特點(diǎn)是起重機(jī)可帶載行走，道路通過性強(qiáng)，吊裝結(jié)束后，起重機(jī)駛離吊裝區(qū)域，結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

1.2 3 000 t級(jí)起重機(jī)核電施工業(yè)績(jī)

目前，美國(guó)BIGGE公司AFRD 125D(7 500 t級(jí))環(huán)軌式起重機(jī)已成功應(yīng)用于美國(guó)Vogtle 3號(hào)、4號(hào)三代核電核電施工現(xiàn)場(chǎng)，國(guó)內(nèi)三代核電施工無環(huán)軌式起重機(jī)施工使用經(jīng)驗(yàn)；進(jìn)口履帶式起重機(jī)主要有德國(guó)TEREX CC8800-1TWIN(3 200 t)已成功應(yīng)用于山東海陽三代核電核電施工，美國(guó)蘭普森LTL2600B(2 350 t)已成功應(yīng)用于浙江三門三代核電核電施工。

國(guó)產(chǎn)履帶式起重機(jī)主要有三一SCC3600A(3 600 t)已在山東石島灣CAP1400核電施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，但未進(jìn)行實(shí)物吊裝；中聯(lián)ZCC3200NP(3 200 t)于2014年12月20日完成江蘇田灣WWER-1000堆型3號(hào)穹頂?shù)跹b。

其余起重機(jī)如德國(guó)LIEBHERR LR13000(3 000 t)用于美國(guó)芝加哥BP煉油項(xiàng)目施工，徐工XGC88000(3 600 t)用于國(guó)內(nèi)石化產(chǎn)業(yè)施工但均未有三代核電施工業(yè)績(jī)。

1.3 起重機(jī)吊裝施工場(chǎng)地承載力需求分析

3 000 t級(jí)起重機(jī)結(jié)構(gòu)自重約3 500 t，三代核電最重模塊CA01起吊重量約1 000 t[2]，總重約4 500 t重量通過履帶或環(huán)梁作用于地面，對(duì)地面承載能力提出較高要求，吊裝區(qū)域場(chǎng)地處理面積、方式及成本需統(tǒng)籌考慮。針對(duì)三代核電大型模塊吊裝特點(diǎn)結(jié)合各型號(hào)起重機(jī)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，各型號(hào)起重機(jī)最大對(duì)地壓力如表1所示。

表1 起重機(jī)最大對(duì)地壓力

1.4 起重機(jī)特點(diǎn)分析

三代核電大型模塊吊裝需求用起重機(jī)為3 000 t級(jí)，起重力矩大于40 000 t·m；針對(duì)國(guó)外LR13000，LTL2600B，CC8800-1TWIN三種結(jié)構(gòu)形式的履帶式起重機(jī)進(jìn)行特點(diǎn)分析。

LR13000起重機(jī)由一人操作，后配重為懸浮式，回轉(zhuǎn)過程中離開地面，可減少一部分場(chǎng)地處理的面積，將主車配重托盤改為超起托盤,同時(shí)將主車配重增加至750 t后，可將LR13000變?yōu)闊o超起配重的1 350 t級(jí)履帶式起重機(jī)，從而進(jìn)一步增加起重機(jī)的靈活性；吊車采用單臂結(jié)構(gòu)，利用副臂中間節(jié)及附屬裝置可以組合成“POWER-BOOM”的強(qiáng)力臂，進(jìn)而顯著增強(qiáng)小半徑范圍以內(nèi)的起重性能。

LTL2600B起重機(jī)采用前后履帶車形式，由三名操作人員的協(xié)同作業(yè)完成起重機(jī)的動(dòng)作，可通過行走T形臺(tái)形式完成起重機(jī)的回轉(zhuǎn)；吊臂系統(tǒng)采用弦腹桿組合式，方便運(yùn)輸，組合的吊臂截面較大，增強(qiáng)截面抗彎性能，該起重機(jī)起重性能最強(qiáng)，且在一定半徑范圍內(nèi)起重性能幾乎無衰減。

CC8800-1TWIN起重機(jī)由一人操作，雙臂結(jié)構(gòu)的運(yùn)用明顯增強(qiáng)小半徑范圍的起重能力，但由于雙臂結(jié)構(gòu)自重較重，大半徑下的起重性能衰減迅速；超起部分采用配重拖車形式，配合主車在地面上進(jìn)行回轉(zhuǎn)，需要進(jìn)行較大面積的高平整度場(chǎng)地處理。國(guó)產(chǎn)起重機(jī)結(jié)構(gòu)均效仿以上車型，融合各進(jìn)口起重機(jī)特點(diǎn)并加以創(chuàng)新。

2 三代核電總平布置需考慮的因素

2.1 起重機(jī)起重性能

3 000 t級(jí)起重機(jī)提供很多吊臂組合，不同產(chǎn)品的起重性能存在較大差別，有的產(chǎn)品大臂長(zhǎng)遠(yuǎn)半徑性能強(qiáng)，起重性能穩(wěn)定；有的產(chǎn)品小半徑起重能力強(qiáng)，遠(yuǎn)半徑起重性能衰減快，結(jié)合三代核電模塊吊裝特點(diǎn)，起重機(jī)幅度一般控制在40 m～50 m之間，對(duì)部分3 000 t級(jí)起重機(jī)性能進(jìn)行對(duì)比，由圖3，圖4可以看出，國(guó)產(chǎn)車起重性能明顯大于進(jìn)口起重機(jī)；LTL2600B起重性能最強(qiáng)且基本無衰減；由于雙臂結(jié)構(gòu)自重較重，在大半徑下超起配重需平衡更多傾覆力矩，因此雙臂結(jié)構(gòu)大半徑下起重性能衰減較快，由圖4可以看出LR13000在大于48 m半徑后起重性能較CC8800-1TWIN有提高。

2.2 吊裝場(chǎng)地布置

三代核電吊裝場(chǎng)地布置時(shí)需要綜合考慮以下幾個(gè)方面：

1)起吊物的起吊位置。三代核電中除鋼屋架穹頂采用現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制外，其余模塊均采取大型運(yùn)輸車起吊的方式，因此場(chǎng)地布置需兼顧鋼屋架穹頂預(yù)制及運(yùn)輸車?？康奈恢茫M量減少起重機(jī)行走距離，降低場(chǎng)地處理面積。2)三代核電施工區(qū)域地下管廊密布，大型起重機(jī)吊裝對(duì)地面承載能力高，因此在最初的總圖布置時(shí)就應(yīng)盡量考慮地基條件好的基巖區(qū)域布置[3]。3)吊裝場(chǎng)地承載能力的設(shè)計(jì)需兼顧起重機(jī)組裝驗(yàn)收超載試驗(yàn)對(duì)地面承載能力的需求。以充分利用場(chǎng)地資源，減少場(chǎng)地處理費(fèi)用。4)兩個(gè)核島間吊裝場(chǎng)地的過渡段需滿足行走及轉(zhuǎn)向要求。根據(jù)起重機(jī)運(yùn)動(dòng)形式及國(guó)內(nèi)三代核電吊裝場(chǎng)地布置成功經(jīng)驗(yàn)，目前場(chǎng)地分為形式一：T形臺(tái)式，如圖5所示；形式二：主車固定后車回轉(zhuǎn)式，如圖6所示。

2.3 檢維修場(chǎng)地布置

檢維修場(chǎng)地的設(shè)計(jì)需要綜合考慮以下幾個(gè)方面：

1)起重機(jī)發(fā)生故障時(shí)爬桿進(jìn)行維修的需要，起重機(jī)例行維護(hù)保養(yǎng)爬桿的需要。2)應(yīng)盡可能的接近吊裝場(chǎng)地，以滿足極端氣象天氣(如臺(tái)風(fēng)、雷電、暴雨)下起重機(jī)靈敏反應(yīng)、快速動(dòng)作爬桿的要求。3)優(yōu)先考慮將檢維修場(chǎng)地與重件道路綜合利用，需滿足起重機(jī)爬桿不會(huì)對(duì)重件設(shè)備的運(yùn)輸構(gòu)成影響。4)檢維修場(chǎng)地與吊裝場(chǎng)地過渡段設(shè)計(jì)滿足起重機(jī)轉(zhuǎn)向(轉(zhuǎn)向路寬大于行走路寬)對(duì)道路的需求。

3 結(jié)語

我國(guó)第三代核電機(jī)組的模塊化施工，對(duì)吊裝施工用大型起重機(jī)提出了更高的要求，同時(shí)起重機(jī)的吊裝場(chǎng)地、檢維修場(chǎng)地的處理費(fèi)用也大幅增加；進(jìn)口起重機(jī)在國(guó)內(nèi)三代核電核電施工現(xiàn)場(chǎng)的成功應(yīng)用及國(guó)產(chǎn)起重機(jī)的涌現(xiàn)提供了更加寬泛的選擇空間。在確保大型起重機(jī)安全使用的前提下，結(jié)合起重機(jī)的特性(起重性能曲線、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、拆組裝便利性等)及三代核電大型模塊、設(shè)備吊裝總平布置選擇合適的起重機(jī)可降低施工成本，確保施工進(jìn)度，增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

[1] W.E.Cummins, M.M.Corletti, T.L.Schulz.AP1000技術(shù)特點(diǎn)及開發(fā)進(jìn)展[Z].2009.

[2] 魏俊明,劉 瓊,孫 坤.第三代壓水堆核電機(jī)組AP1000的模塊化施工分析[J].電力建設(shè),2008(1):63- 66.

[3] AP1000模塊設(shè)備規(guī)范書[S].

[4] 崔艷艷.AP1000核電機(jī)組的模塊化施工對(duì)總平面布置的影響[J].山西建筑，2013，39(7):23-25.

The type selection and overall layout for large lifting crane hoisting of the third generation nuclear power unit

Xun Zhiguo1Xu Wei2Wei Qiaobin1

(1.CNNPGuodianZhangzhouEnergyCo.,Ltd,Zhangzhou363300,China; 2.DalianYiliyaConstructionMachineryCo.,Ltd,Dalian116023,China)

The article analyzes the type selection of large lifting crane as well as the general layout of overall performances, structural characteristics and maximum ground pressure and other parameters etc. from the construction characteristics and requirements of the third generation of nuclear power unit as the result of reducing costs, raising efficiency and the research results have the referential value of type selection and general layout of large crane to the follow-up third generation nuclear unit.

third generation nuclear power unit, large lifting crane, type selection, general layout

1009-6825(2015)07-0091-02

2014-12-23

荀志國(guó)(1982- )，男，碩士，工程師； 徐 偉(1984- )，男，工程師； 韋俏斌(1982- )，男，工程師

TH218

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