陳 力，樊棟焱，趙世昂，李金洲，曹周山

(中國(guó)核工業(yè)二三建設(shè)有限公司，福建 漳州 363300)

“先行引入法”施工即為開頂法施工，在穹頂?shù)跹b就位前，通過吊車將設(shè)備從核島外0 m地面起吊，吊車經(jīng)過起鉤、回轉(zhuǎn)、變幅等動(dòng)作后，設(shè)備從核島正上方下落引入至安裝房間。

“華龍一號(hào)”是我國(guó)自主設(shè)計(jì)研發(fā)的三代核電技術(shù)，漳州核電1、2號(hào)機(jī)組作為我國(guó)核電建設(shè)的主流堆型，將采用“先行引入法”施工，即在穹頂?shù)跹b就位前將主設(shè)備先行引入就位?！跋刃幸敕ā笔┕た晒?jié)約施工工期，減少大型履帶吊車的占用時(shí)間，是節(jié)約資源、降低核電廠造價(jià)及縮短建設(shè)周期的有效措施之一。

漳州核電項(xiàng)目采用“先行引入法”施工，壓力容器和蒸汽發(fā)生器在核島廠房外完成翻轉(zhuǎn)引入工作，“華龍一號(hào)”原設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)工裝仍采用傳統(tǒng)的“翻轉(zhuǎn)抱環(huán)+翻轉(zhuǎn)支架”模式，該工裝安裝精度高、拆裝繁瑣，占用大型吊車的時(shí)間較長(zhǎng)。為提高施工效率，在保證安全、質(zhì)量的前提下，重新研發(fā)設(shè)計(jì)、制作壓力容器、蒸汽發(fā)生器的翻轉(zhuǎn)工裝，完成快速吊裝翻轉(zhuǎn)技術(shù)的研究，并投用于漳州核電1號(hào)機(jī)組的壓力容器和蒸汽發(fā)生器的安裝施工中，為后續(xù)漳州核電機(jī)組的推廣和應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 創(chuàng)新內(nèi)容與方法

傳統(tǒng)的重型設(shè)備翻轉(zhuǎn)模式采用“翻轉(zhuǎn)抱環(huán)+翻轉(zhuǎn)支架”(見圖1)，該翻轉(zhuǎn)工具安裝精度高，裝拆繁瑣，占用大型履帶吊車時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)法完成重型設(shè)備的連續(xù)吊裝作業(yè)，提高了施工成本。而新型的重型設(shè)備翻轉(zhuǎn)裝置(見圖2)具有拆裝方便、精度要求低，翻轉(zhuǎn)場(chǎng)地?zé)o需預(yù)埋錨固板。在同等條件的情況下，可減少大型履帶吊車的占用時(shí)間，完成重型設(shè)備的連續(xù)翻轉(zhuǎn)、吊裝就位，提高效率的同時(shí)降低了施工成本。

圖1 傳統(tǒng)重型設(shè)備翻轉(zhuǎn)模式Fig.1 Traditional heavy equipment flip mode

圖2 新型重型設(shè)備翻轉(zhuǎn)模式(E型翻轉(zhuǎn)裝置)Fig.2 New heavy equipment flip mode(E-type flipping device)

漳州核電1號(hào)機(jī)組結(jié)合國(guó)內(nèi)、外重型設(shè)備的吊裝經(jīng)驗(yàn)，基于巴基斯坦的E/J型翻轉(zhuǎn)裝置，設(shè)計(jì)出一種新型的承托式翻轉(zhuǎn)裝置(見圖3)。該翻轉(zhuǎn)裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，通過不同尺寸的鞍座以及立柱，實(shí)現(xiàn)兩種完全不同尺寸的大型設(shè)備(壓力容器、蒸汽發(fā)生器)的翻轉(zhuǎn)豎立功能，鞍座與立柱均通過螺栓與翻轉(zhuǎn)裝置進(jìn)行連接，并進(jìn)行記錄緊固。同時(shí)為壓力容器設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)用支撐環(huán)固定在壓力容器底部(見圖4)，通過該支撐環(huán)與翻轉(zhuǎn)裝置立柱上千斤頂接觸，以實(shí)現(xiàn)壓力容器在翻轉(zhuǎn)裝置上的調(diào)整。在保證安全與質(zhì)量的前提下實(shí)現(xiàn)了輕量化設(shè)計(jì)，方便操作，提高施工效率，是一種新型的重型設(shè)備翻轉(zhuǎn)裝置。

圖3 承托式翻轉(zhuǎn)裝置Fig.3 Supporting flip device

圖4 壓力容器翻轉(zhuǎn)用支撐環(huán)Fig.4 Support ring for pressure vessel overturning

2 創(chuàng)新成果與應(yīng)用

核電廠核島“先行引入法”吊裝引入工藝根據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)特性可分為：核島廠房外直接吊裝就位和翻轉(zhuǎn)后吊裝就位兩種形式。由于壓力容器、蒸汽發(fā)生器外形尺寸大，到貨時(shí)為水平狀態(tài)，需在核島廠房翻轉(zhuǎn)豎立后吊裝就位，其引入工藝較其他直接吊裝就位的工藝復(fù)雜，壓力容器和蒸汽發(fā)生器的吊裝翻轉(zhuǎn)過程也是先行引入法施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，而新型的承托式翻轉(zhuǎn)裝置是實(shí)現(xiàn)重型設(shè)備先行引入法快速吊裝翻轉(zhuǎn)技術(shù)關(guān)鍵。

2.1 承托式翻轉(zhuǎn)裝置

承托式翻轉(zhuǎn)裝置在吸收其他項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可同時(shí)兼容壓力容器、蒸汽發(fā)生器翻轉(zhuǎn)豎立的功能。在完成蒸汽發(fā)生器的翻轉(zhuǎn)工作后，無(wú)需更換翻轉(zhuǎn)裝置，僅僅替換立式支承鞍座，即可滿足壓力容器的存放、翻轉(zhuǎn)功能，方便、快捷，縮短了大型履帶吊車臺(tái)班占用時(shí)間，提高了現(xiàn)場(chǎng)的施工效率并降低了施工成本。

承托式翻轉(zhuǎn)裝置由翻轉(zhuǎn)弧形板、立式支承鞍座、頭部鞍座、千斤頂、立柱等部件組成(見圖5)。該翻轉(zhuǎn)裝置的鞍座、縱梁結(jié)構(gòu)由螺栓連接，便于拆卸、組裝；翻轉(zhuǎn)裝置空載存放時(shí)，由支腿進(jìn)行支撐，防止傾倒。

圖5 承托式翻轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)圖Fig.5 Structural diagram of the supporting flipping device

當(dāng)壓力容器或蒸汽發(fā)生器吊運(yùn)至翻轉(zhuǎn)裝置上存放后，使用鋼帶將壓力容器或蒸汽發(fā)生器固定在翻轉(zhuǎn)支架上，端部通過專用吊具與大型履帶吊車連接，以翻轉(zhuǎn)支架弧板為支點(diǎn)，通過杠桿原理實(shí)現(xiàn)了設(shè)備翻轉(zhuǎn)豎立。

2.2 翻轉(zhuǎn)裝置強(qiáng)度校核

以重量較重的蒸汽發(fā)生器對(duì)翻轉(zhuǎn)裝置強(qiáng)度進(jìn)行校核,見表1～表3。

根據(jù)翻轉(zhuǎn)支架工作情況，對(duì)吊裝翻轉(zhuǎn)過程中的姿態(tài)進(jìn)行校核計(jì)算，采用有限元計(jì)算軟件，對(duì)翻轉(zhuǎn)支架與鞍座進(jìn)行有限元建模、計(jì)算，分析吊裝翻轉(zhuǎn)過程中結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性情況。如圖6和圖7所示。

圖6 蒸汽發(fā)生器翻轉(zhuǎn)過程中翻轉(zhuǎn)支架有限元模型Fig.6 The finite element model of the bracket is flipped during the steam generator flipping

圖7 蒸汽發(fā)生器翻轉(zhuǎn)過程中翻轉(zhuǎn)支架應(yīng)力云圖Fig.7 Flip the bracket stress cloud during steam generator flipping

進(jìn)行建模分析計(jì)算如圖7所示，根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，翻轉(zhuǎn)支架結(jié)構(gòu)合格。

2.3 壓力容器、蒸汽發(fā)生器快速翻轉(zhuǎn)、吊裝就位

通過120 t或以上汽車吊將翻轉(zhuǎn)裝置布置在已規(guī)劃好的翻轉(zhuǎn)場(chǎng)地上，使翻轉(zhuǎn)裝置及頭部鞍座中心軸線與3200 t大型履帶吊車的中心線對(duì)正，并調(diào)整翻轉(zhuǎn)裝置上的立式支承鞍座與頭部鞍座高度一致，同時(shí)，安裝翻轉(zhuǎn)裝置上的立柱及千斤頂?shù)炔考?/p>

在布置完成翻轉(zhuǎn)支架之后，通過大型履帶吊車將壓力容器/蒸汽發(fā)生器吊運(yùn)至翻轉(zhuǎn)支架上，調(diào)整設(shè)備就位的水平狀態(tài)后安裝專用吊具。

在一切準(zhǔn)備就緒之后，檢查并確認(rèn)各部位連接可靠，在總指揮下達(dá)起吊指令后，緩慢提升吊鉤，翻轉(zhuǎn)支架隨著吊鉤緩慢從水平狀態(tài)變化為豎直狀態(tài)，使設(shè)備達(dá)到豎直狀態(tài)，如圖8所示。

圖8 重型設(shè)備翻轉(zhuǎn)豎立過程示意圖Fig.8 Schematic diagram of the heavy equipment flip erection process

在完成設(shè)備的翻轉(zhuǎn)豎立后，拆除固定在鞍座上的鋼帶后將壓力容器/蒸汽發(fā)生器緩慢吊運(yùn)至核島廠房就位，如圖9所示。

圖9 重型設(shè)備引入核反應(yīng)堆廠房示意圖Fig.9 Schematic diagram of the introduction of heavy equipment into the nuclear reactor plant

3 實(shí)施成效

(1)社會(huì)效益

漳州核電1、2號(hào)機(jī)組是國(guó)內(nèi)首次采用“先行引入法”施工的“華龍一號(hào)”堆型，重型設(shè)備先行引入法快速翻轉(zhuǎn)吊裝技術(shù)的應(yīng)用，縮短了重型設(shè)備的施工工期，提高了施工效率并降低了施工成本。

(2)經(jīng)濟(jì)效益

重型設(shè)備快速吊裝翻轉(zhuǎn)技術(shù)效率高、速度快，簡(jiǎn)單易行；實(shí)現(xiàn)了2天一臺(tái)的重型設(shè)備的連續(xù)吊裝就位，施工效率提升3.5倍；減少了大型履帶吊車的占用時(shí)間，在保證安全、質(zhì)量的前提下降低了施工成本；初步預(yù)測(cè)縮短核島安裝關(guān)鍵路徑整體工期約3.5個(gè)月，可為工程項(xiàng)目創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益，是未來(lái)核電建設(shè)發(fā)展的趨勢(shì)之一。