唐文彬　李福東

摘 要：該文簡單介紹了核電站支架分類，通過比對研究臺山CEPR支架的設(shè)計工具、結(jié)構(gòu)形式、材料選用、生根方式、供貨形式等方面的特點，分析了臺山CEPR支架優(yōu)化和對施工的影響，對后續(xù)核電站核島支架設(shè)計選用提供了良好借鑒，也為現(xiàn)場施工提供了便利。

關(guān)鍵詞：EPR 核電站 核島 支架

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（c）-0003-02

Abstract：This paper briefly introduce the nuclear power plant support categories.By comparing and studying the characteristics of Taishan CEPR supports design tools， structural styles，material choosing，rooting methods and supply forms，this paper analyze the influence of Taishan CEPR supports optimization to construction.It is providing a good references to the following nuclear power plant nuclear island support design material choosing，and also offer conveniences to site construction.

Key Words：EPR；Nuclear Power Plant；Nuclear Island；Support

EPR機組是目前技術(shù)最先進的三代核電機組之一，是目前世界上單機容量最大的核電機組。該機組以法國N4型和德國KONVOI型核電站為設(shè)計參考，充分吸收了法國和德國核電設(shè)計、建造和運行經(jīng)驗，EPR總體設(shè)計目標和安全指標都達到了第三代核電站的要求。

臺山核電站位于廣東省江門市赤溪鎮(zhèn)，一期工程引進2臺EPR機組，設(shè)計和采購主要供應(yīng)商為法國AREVA NP公司（以下簡稱ANP），定名為CEPR（中國改進型壓水堆），單機設(shè)計容量1750 MW，是目前世界上，單機容量最大的反應(yīng)堆，是中國廣核集團首個采用第三代核電技術(shù)的示范工程。

1 核電站支架簡介

核電站核島安裝工程總計分為10個安裝包，支架的預(yù)制和安裝屬于EM4輔助系統(tǒng)安裝包。由于核電工程的特殊性，核電站核島輔助管道支架與其他工程管道支架有著很大的差別，支架安裝的各方面要求更為嚴格、復(fù)雜，管道支架的安裝質(zhì)量直接影響到管道的安裝，進而影響系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。上述的特點分別體現(xiàn)在設(shè)計、材料、功能、安裝技術(shù)要求和難度等諸多方面。

核島支架可按照下面兩個方式進行分類。

1.1 支架按RCC-M標準分級

核島輔助管道中的支架，按照法國《壓水堆核島機械設(shè)備設(shè)計與建造規(guī)則》（簡稱RCC-M法規(guī)）[1]中的H1300篇的規(guī)定，可分為S1、S2級，除此之外還有NC級（NC級即非RCC-M級）。

支架的級別與被支承設(shè)備級別相關(guān)聯(lián)，具體可分為：

—S1級支架：支承1級設(shè)備或部件；

—S2級支架：支承2級或3級設(shè)備或部件；

—NC級支架：支承NC級設(shè)備或部件；

當(dāng)級別不同的兩個或兩個以上設(shè)備共用一個支架時，支架的級別按級別最高的那個設(shè)備定級。

1.2 支架按安裝階段分級

支架的安裝可分為兩個不同階段：第一階段、第二階段。對應(yīng)于這兩個階段支架，我們習(xí)慣稱之為一階段（第一級）支架和二階段（第二級）支架（這不同于RCC-M中規(guī)定的S1、S2級）。

第一級支架指的是固定到土建鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)上的固定部件和輔助鋼結(jié)構(gòu)架。對于不同支架型式，一級支架的組成也不同。如：對于懸臂梁式支架，一級支架包括基板（預(yù)埋板除外）和懸臂梁；對于吊架，一級支架包括基板和吊耳；對于橫向限位器及其它結(jié)構(gòu)梁型支架，一級支架包括基板和結(jié)構(gòu)梁部分。

第二級支架包括：管道限位和固定部件、中間支承件，是支架功能的主要體現(xiàn)。

管道限位和固定部件包括：整體化固定支座附件（假三通）、支架限位部件、導(dǎo)向部件、彎管托（耳軸）、U型管卡、管夾、抗擺動支承中間連接部件、拉桿、緩沖器拉桿、彈簧箱等。

中間支承部件包括：吊環(huán)螺母、法蘭螺栓、U型連接件、吊桿、吊桿連接件、吊架橫擔(dān)梁等等。

2 臺山CEPR核島支架的優(yōu)化及對現(xiàn)場施工的影響

為了優(yōu)化支架的預(yù)制和安裝，EPR在充分借鑒歐洲核電站的建設(shè)經(jīng)驗，重新設(shè)計并規(guī)范了管道支架的結(jié)構(gòu)標準，并將該優(yōu)化用于臺山CEPR的管道支架設(shè)計。

2.1 采用PDMS三維設(shè)計，充分考慮空間布置，減少干涉

臺山CEPR的一個典型特點是采用PDMS三維軟件進行設(shè)計。PDMS是一種高效一體化工廠全專業(yè)二三維系統(tǒng)和布置協(xié)同設(shè)計平臺，在以解決工廠設(shè)計最難點-工藝和管道設(shè)計為核心的同時，解決設(shè)備、建筑、土建、結(jié)構(gòu)、暖通、電氣、儀表、支吊架等各專業(yè)詳細二維系統(tǒng)設(shè)計和三維布置設(shè)計，使各專業(yè)間充分關(guān)聯(lián)聯(lián)動。可以從二維工廠邏輯模型可以直接生成三維工廠模型，而后生成各專業(yè)或多專業(yè)布置圖、結(jié)構(gòu)圖、支吊架安裝圖等等。PDMS可提高設(shè)計效率50%以上，并使無差錯設(shè)計和無碰撞施工成為可能實現(xiàn)的事實。用戶只需擁有它就可進行工藝、設(shè)備、建筑、管道、土建、結(jié)構(gòu)、暖通、電氣、儀表等各專業(yè)二維系統(tǒng)設(shè)計和三維布置設(shè)計，不需另外購買圖形平臺軟件、數(shù)據(jù)庫平臺軟件、自動出圖軟件、單管圖軟件、配管圖（下料圖）軟件等。endprint

設(shè)計方在進行管道支架設(shè)計時，充分考慮空間因素等，在三維環(huán)境設(shè)計完成后，導(dǎo)出為平面施工圖紙。三維設(shè)計在臺山CEPR的實施，將大大減少支架與各個專業(yè)間沖突，較少不必要的設(shè)計修改和返工。

2.2 簡化支架結(jié)構(gòu)，減少支架焊口數(shù)量

ANP在充分借鑒歐洲電站支架設(shè)計經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對臺山CEPR支架結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，二階段采用了成品供貨部件，與CPR1000相比，支架結(jié)構(gòu)大為簡化。在結(jié)構(gòu)簡化的基礎(chǔ)上，每張支架圖的焊口數(shù)量較CPR1000也大為減少，每張支架圖基本不超過3個，大大減少焊接工作量。

臺山CEPR支架的一般結(jié)構(gòu)分為支架生根部分、連接部分（方鋼、方形板或其他剛性支撐）和二階段支架（決定支架功能）三部分組成，詳見圖1、圖2。

上述兩種結(jié)構(gòu)只是基本結(jié)構(gòu)，實際可能隨著空間和功能的不同引申出不同的組合方式，但基本的結(jié)構(gòu)形式是一致的。

支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化，需加工一階段支架部分的工作量大為較少，為預(yù)制節(jié)省了工期。而單個支架焊口數(shù)量的大幅度減少，也給現(xiàn)場安裝帶來了便利。

2.3 采用簡單型材構(gòu)成支架，焊接方便

由于一階段支架需焊接在預(yù)埋板或土建鋼結(jié)構(gòu)上，所以設(shè)計方在一階段支架的設(shè)計上采用形狀簡單的型材—— 方剛，來替代CPR1000常用的工字鋼和槽鋼等形狀復(fù)雜的型材，由于該設(shè)計理念的應(yīng)用，現(xiàn)場支架的焊接時間將會減少。規(guī)格相近的方鋼和工字鋼焊接，方鋼的焊縫焊接的工作量都較少，考慮到焊縫的焊渣清理以及焊縫檢驗等工作，單個焊縫焊接效率至少提高50%以上。

2.4 大量使用預(yù)埋板代替錨固螺栓板

臺山CEPR的設(shè)計方在土建設(shè)計階段就設(shè)計了大量的預(yù)埋板，以便后續(xù)的支架安裝時可以采用預(yù)埋板焊接而不是采用在CPR1000大量使用的膨脹螺栓鉆孔固定錨固板的支架安裝方式，方便現(xiàn)場安裝，提高工作效率。同時，支架安裝的固定質(zhì)量更有保證。

ANP設(shè)計范圍內(nèi)的所有支架都將采用預(yù)埋板焊接的形式安裝。

2.5 二階段支架將全部采用成品供貨

標準支架手冊《EPR Support Catalogue》[2]中對臺山CEPR的二階段支架進行詳細描述。臺山支架所需的二階段支架都將從該文件中進行選取和制造加工。ANP進行支架設(shè)計、供應(yīng)商對支架進行加工制造以及安裝承包商的現(xiàn)場安裝，全部參考該文件執(zhí)行，標準統(tǒng)一。并且二階段支架全部為成品到貨，不需要再進行二次預(yù)制。

在供貨狀態(tài)上，二階段為整體打包到貨，即單個二階段支架，包括U型箍、螺桿、板材、非標件等等，全部為整體到貨。二階段的成品狀態(tài)及整體到貨將大大減少支架的預(yù)制量，并且對現(xiàn)場安裝帶來極高的便利。

從上面各個方面可以看出，臺山CEPR由于采用了各種設(shè)計、制造優(yōu)化，現(xiàn)場支架的預(yù)制和安裝效率，將會有一個大幅度的提升。

3 臺山CEPR支架優(yōu)化對后續(xù)核電項目的啟示

3.1 支架的標準化設(shè)計和制造

建議后續(xù)項目應(yīng)設(shè)置一個統(tǒng)一的支架設(shè)計、制造和安裝平臺。對于設(shè)計方可以是一個元件庫，設(shè)計時可以直接從元件庫中進行選取。同時，該支架手冊文件應(yīng)與設(shè)計方的PDMS元件庫保持一致。設(shè)計、制造和安裝統(tǒng)一標準，做到標準化的設(shè)計、制造和施工。

3.2 盡量采用預(yù)埋件的支架生根方式

預(yù)埋板焊接支架較錨固板安裝形式而言，固定質(zhì)量以及安裝進度可以得到大幅度提高。因此后續(xù)電站在設(shè)計時，可以在土建設(shè)計階段充分考慮預(yù)埋板的設(shè)置，方便現(xiàn)場安裝。

3.3 優(yōu)化支架結(jié)構(gòu)

設(shè)計方在進行一階段支架的設(shè)計上采用形狀較為簡單的型材——方剛，來替代CPR1000常用的工字鋼和槽鋼等形狀復(fù)雜的型材，以減少現(xiàn)場焊接工作量和焊接難度。

4 結(jié)語

目前，臺山CEPR核電站已進入系統(tǒng)施工階段，通過設(shè)計方對支架設(shè)計制造的優(yōu)化設(shè)計，現(xiàn)場安裝承包商的實際安裝操作，論證了EPR核島支架在設(shè)計和選型等方面給現(xiàn)場施工帶來的有利影響，為后續(xù)我國自主三代核電核島支架的優(yōu)化設(shè)計積累了經(jīng)驗。

參考文獻

[1] 法國核島設(shè)備設(shè)計建造規(guī)則協(xié)會 RCCM2007壓水堆核島機械設(shè)備設(shè)計和建造規(guī)則.

[2] AREVA NP，EPR Support Catalogue.endprint