“華龍一號(hào)”核電工程發(fā)電機(jī)定子吊裝工藝分析

吳國(guó)仁

【摘 要】“華龍一號(hào)”工程建造承擔(dān)著我國(guó)核電“走出去”的示范重任，每一個(gè)重大節(jié)點(diǎn)的實(shí)施都格外引人注目。本文對(duì)“華龍一號(hào)”與常規(guī)核電站在發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和定子吊裝設(shè)備選用方面進(jìn)行了差異性分析，并介紹了“華龍一號(hào)”福清核電5號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)定子吊裝工藝。該節(jié)點(diǎn)的順利完成，為后續(xù)同等條件下的發(fā)電機(jī)定子吊裝起到可借鑒的重要意義。

【關(guān)鍵詞】華龍一號(hào)；液壓提升裝置；定子吊裝

中圖分類(lèi)號(hào)： TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）13-0093-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.13.043

0 前言

福清核電基地一次規(guī)劃、分期連續(xù)建設(shè)6臺(tái)百萬(wàn)千瓦級(jí)壓水堆核電機(jī)組。一期工程1～4號(hào)機(jī)組采用二代改進(jìn)型（簡(jiǎn)稱(chēng)M310）成熟核電技術(shù)，二期工程5、6號(hào)機(jī)組采用由中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)和中國(guó)廣核集團(tuán)共同開(kāi)發(fā)，具有我國(guó)完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)“華龍一號(hào)”。“華龍一號(hào)”全球首堆福清核電5號(hào)機(jī)承擔(dān)著我國(guó)核電“走出去”的示范重任，該節(jié)點(diǎn)的順利完成，為后續(xù)同等條件下的發(fā)電機(jī)定子吊裝起到可借鑒的重要意義。

福清核電5、6號(hào)機(jī)組采用由東方電氣集團(tuán)供貨的QFSN-1200-4-24型號(hào)大型四極半轉(zhuǎn)速同步水氫氫核電發(fā)電機(jī)。其布置在常規(guī)島廠(chǎng)房+9.25m運(yùn)轉(zhuǎn)層，2/A-5/A縱向軸線(xiàn)與7-8橫向軸線(xiàn)的交匯位置上，橫向中心線(xiàn)離常規(guī)島廠(chǎng)房11軸線(xiàn)外吊裝起始點(diǎn)的位置距離約41m。發(fā)電機(jī)定子吊裝是一項(xiàng)既復(fù)雜又重要的吊裝作業(yè)，因此對(duì)設(shè)備本身的研究，以及起重方法和吊裝設(shè)備的選用非常關(guān)鍵。

1 差異性分析

1.1 發(fā)電機(jī)技術(shù)要求和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

東方電氣集團(tuán)福清核電前期供貨的核電發(fā)電機(jī)是從ALSTOM技術(shù)引進(jìn)，設(shè)計(jì)上主要參照IEC和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，部分技術(shù)參數(shù)按中國(guó)用戶(hù)的要求進(jìn)行了優(yōu)化。"華龍一號(hào)” 總結(jié)前期核電發(fā)電機(jī)制造運(yùn)行過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)，消化吸收引進(jìn)技術(shù)，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)技術(shù)性能先進(jìn)、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核電發(fā)電機(jī)。除滿(mǎn)足IEC和GB以外，還附加了國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和ASTM等標(biāo)準(zhǔn)。

由于ALSTOM的BELFORT工廠(chǎng)地處內(nèi)陸，為滿(mǎn)足歐洲鐵路運(yùn)輸?shù)囊?，ALSTOM核電發(fā)電機(jī)均采用三段式機(jī)座，即兩側(cè)端罩和中段分體運(yùn)輸，福清1～4即采用了這種傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。福清核電5、6號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)在常規(guī)1000MW火電上有成功的應(yīng)用基礎(chǔ)之上，采用整體機(jī)座的布置方式，即兩側(cè)端罩和中段整體運(yùn)輸。其定子外形尺寸12.58m（L）×5.84m（W）×5.057m（H），凈重達(dá)455t，為福清核電站全廠(chǎng)單體最重的設(shè)備。

1.2 吊裝設(shè)備的選用分析

近年來(lái)，鋼索式液壓提升裝置由于起重能力大、系統(tǒng)占地面積小、使用安全性高等特點(diǎn)，在大件設(shè)備起重領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在火電建設(shè)施工中，液壓提升裝置多用于大型火力發(fā)電機(jī)組的定子吊裝工作中。傳統(tǒng)的定子吊裝方法是將液壓提升裝置和其主要承載鋼結(jié)構(gòu)布置于汽機(jī)房行車(chē)上方，這種布置方法其鋼結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，鋼結(jié)構(gòu)組合和吊裝過(guò)程較復(fù)雜，高空作業(yè)多，施工風(fēng)險(xiǎn)大，周期長(zhǎng)，并且該布置方法要求行車(chē)上方必須具有足夠的空間。在當(dāng)前空間設(shè)計(jì)緊湊的理念下，這種方案不利于在該類(lèi)廠(chǎng)房?jī)?nèi)進(jìn)行定子吊裝作業(yè)。

基于對(duì)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)定子吊裝工具的綜合分析，結(jié)合福清核電5、6號(hào)機(jī)組工程建造的重要戰(zhàn)略地位和發(fā)電機(jī)定子的實(shí)際重量，故5號(hào)機(jī)組提出了集約化、模塊式的液壓提升裝置（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“該裝置”）進(jìn)行發(fā)電機(jī)定子吊裝的方案，以減少定子吊裝準(zhǔn)備工作的施工難度，提高液壓提升裝置的適用性、安全性、經(jīng)濟(jì)性。該裝置可把運(yùn)輸至常規(guī)島廠(chǎng)房11軸線(xiàn)外側(cè)通過(guò)起吊卸車(chē)、轉(zhuǎn)向90度、垂直起吊、水平位移、吊裝就位5道吊裝工序完成發(fā)電機(jī)定子的吊裝工作。

2 吊裝設(shè)備校核計(jì)算

福清核電5號(hào)機(jī)組常規(guī)島發(fā)電機(jī)定子吊裝所采用的專(zhuān)用液壓提升裝置是一套通過(guò)液壓頂升機(jī)構(gòu)（4臺(tái)液壓千斤頂）、液壓提升機(jī)構(gòu)、液壓平移機(jī)構(gòu)的力學(xué)功能系統(tǒng)組裝的專(zhuān)用吊裝設(shè)備，整套裝置總重約600t。液壓頂升和提升裝置作為該起重設(shè)備中最重要的兩個(gè)部分，其直接受力，且作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大，故本文對(duì)該兩套裝置進(jìn)行重點(diǎn)校核計(jì)算。

2.1 液壓頂升裝置負(fù)荷率

液壓頂升裝置型號(hào)為34PT8552WT850，頂升高度在4013mm～9570mm時(shí)額定起重量為850美噸（1美噸≈0.9072公噸），850*0.9072=771t，2/A軸上頂升裝置受力偏重，頂升裝置上部重量合計(jì)約為579.4t，則其最大負(fù)荷率為：

η1=579.4*（8050/15550）/（771/2）*100%=77.8%，即小于80%，安全可用。

2.2 液壓提升裝置負(fù)荷率

液壓提升裝置型號(hào)為L(zhǎng)SD3500，單臺(tái)額定起重量為350t，共4臺(tái)同步提升，每臺(tái)受力均勻，作用在其上的載荷包括定子、鏈板、錨頭及鋼絲繩重量共445+3.6+4.4+2.4=465.4t，則其負(fù)荷率為：

η2=465.4/（4*350）*100%=33.2%，即小于80%，安全可用

3 吊裝工藝

3.1 設(shè)備進(jìn)場(chǎng)及檢查

工程總承包單位提前規(guī)劃好定子在場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸路線(xiàn)，清理障礙物，電線(xiàn)溝或涵洞上方需鋪設(shè)鋼板等。

定子運(yùn)輸至起吊位置，由各相關(guān)方共同對(duì)定子外觀進(jìn)行檢查確認(rèn)，拍照記錄。

3.2 定子掛鉤

將2條Φ108×40m鋼絲繩腰部掛于裝置吊鉤上，并分別將鋼絲繩另一端與定子4個(gè)吊耳連接，通過(guò)提升裝置，使鋼絲繩稍稍受力；并用1t手拉葫蘆調(diào)整，確保每根鋼絲繩均勻受力。

3.3 定子試吊

通過(guò)操作提升裝置，將定子提升離車(chē)板約100mm，靜置15min，檢查提升裝置、鋼絲繩、吊裝梁、吊索具的受力狀態(tài)，同時(shí)觀測(cè)砼基礎(chǔ)的沉降情況，定子吊裝過(guò)程及載荷試驗(yàn)砼基礎(chǔ)累計(jì)沉降值控制≤30mm。

檢查鋼絲繩的張緊度、開(kāi)閉爪動(dòng)作是否靈敏、有無(wú)異常情況。確認(rèn)狀態(tài)無(wú)異常后，指揮運(yùn)輸平板車(chē)駛離起吊警戒區(qū)域。

3.4 定子轉(zhuǎn)向

利用裝置吊鉤自身的旋轉(zhuǎn)功能，在定子對(duì)角位置各綁扎1根麻繩，20個(gè)人分成兩組，同時(shí)牽引對(duì)角兩要麻繩使定子繞吊鉤旋轉(zhuǎn)90°，與就位方向一致。轉(zhuǎn)向后，操作提升裝置將定子下降至地面臨時(shí)存放。

3.5 調(diào)整吊索具

摘鉤后，操作提升裝置將扁擔(dān)梁提升至高于常規(guī)島廠(chǎng)房9.25m平臺(tái)，操作平移裝置將吊裝系統(tǒng)平移進(jìn)入廠(chǎng)房10軸位置，使用廠(chǎng)房350t/60t行車(chē)配合將鋼絲繩下部的扁擔(dān)梁及吊索具拆除，拆除后臨時(shí)存放在9.25m平臺(tái)上空曠位置；

使用行車(chē)分別將兩條12m吊裝梁的中心距由2m調(diào)整6m，以機(jī)組中心線(xiàn)為基準(zhǔn)；

使用行車(chē)配合調(diào)整提升裝置油缸位置，使4個(gè)提升裝置油缸中心位置對(duì)正定子4個(gè)吊耳中心位置；

將每組鋼絲繩下端與錨頭和鏈板吊具連接；

操作平移裝置將吊裝系統(tǒng)平移出廠(chǎng)房，操作提升裝置將鏈板吊具下降至定子吊耳高度位置；

分別將4塊鏈板套入定子吊耳，操作提升裝置提升預(yù)受力，用1t手拉葫蘆對(duì)稱(chēng)逐根預(yù)緊鋼絲繩，檢查確認(rèn)鋼絲繩的張緊度，確保每根鋼絲繩均勻受力。

3.6 定子提升

操作提升裝置將定子吊離地面約100mm，靜置15min，檢查提升裝置、鋼絲繩、吊裝梁、吊索具的受力狀態(tài)，同時(shí)觀測(cè)砼基礎(chǔ)的沉降情況，砼基礎(chǔ)累計(jì)沉降值≤30mm。確認(rèn)狀態(tài)無(wú)異常后，方可正式起吊。

操作提升裝置將定子垂直提升至定子底部高于就位臺(tái)板的水平高度約300mm。提升過(guò)程中由專(zhuān)人進(jìn)行提升裝置的監(jiān)護(hù)，包含提升裝置油缸上下錨開(kāi)閉爪情況，每提升5m卡爪背面需加注潤(rùn)滑脂。起重指揮監(jiān)測(cè)定子的整體水平度，通過(guò)高度傳感器觀察4個(gè)吊點(diǎn)的高度差。若發(fā)現(xiàn)偏斜高度差≥100mm，則通知操作人員調(diào)整。提升過(guò)程中出現(xiàn)任何異常情況，必須立即停止并報(bào)告起重指揮人員，待問(wèn)題解決后方可繼續(xù)。

3.7 定子平移

操作平移裝置將定子沿著軌道梁平移至定子就位基礎(chǔ)上，平移速度≤0.5m/min。平移過(guò)程中，兩邊各由兩個(gè)監(jiān)護(hù)人員，使用卷尺測(cè)量平移油缸伸縮長(zhǎng)度，控制好左右兩組平移裝置行走的同步性，出現(xiàn)過(guò)大偏差時(shí)立即通知操作人員進(jìn)行調(diào)整。

3.8 定子就位

定子平移至基礎(chǔ)上方后，操作提升裝置下降定子，待定子臺(tái)板離基座約200mm高度時(shí)，用手拉葫蘆調(diào)整定子就位中心，找正后繼續(xù)操作提升裝置下降定子至臺(tái)板上就位，定子吊裝就位作業(yè)完成。

4 結(jié)論

“華龍一號(hào)”福清核電5號(hào)機(jī)組于2018年1月19日完成常規(guī)島發(fā)電機(jī)定子吊裝工作，從廠(chǎng)房外0m層的定子鋼絲繩掛鉤至廠(chǎng)房?jī)?nèi)9.25m層的松鉤就位僅用時(shí)6h，吊裝過(guò)程平穩(wěn)、順利，各項(xiàng)數(shù)據(jù)正常，實(shí)踐充分證明了該吊裝工藝可行、經(jīng)濟(jì)高效、安全可靠。

【參考文獻(xiàn)】

[1]賈廣明，等.倒置液壓提升裝置進(jìn)行發(fā)電機(jī)定子吊裝的方案研究.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)第十三屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集.2014年.

[2]張偉旺.福清核電5、6號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)定子吊裝方案 B1版 2018年.