樊向松，張衍

上海核工院研究設計院，上海，200233

0 引言

山東海陽核電廠一期工程設兩臺AP1000百萬千瓦核電機組，#1常規(guī)島發(fā)電機定子由日本三菱電機公司供貨，#2常規(guī)島發(fā)電機定子由哈爾濱電機廠供貨。該核電廠主廠房采用鋼筋混凝土結構，廠房內依次布置一臺240t行車和一臺130t行車。發(fā)電機定子位于16m層汽機運行平臺T.7-T.9/T.B-T.D軸之間。發(fā)電機定子運輸重量462t，凈重451t，定子外形尺寸為11.8m×5.62m×5.46m，重心與中心偏差240mm。因AP1000核電常規(guī)島廠房布置特殊，不能按照常規(guī)火電廠的經驗采用2臺行車并車抬吊定子。在定子吊裝方案的選取過程中，項目參建各方積極展開探討和研究，逐步形成了兩種成熟的方案，同時進行了成功的實施，取得了良好的社會效益和經濟效益[1]。

1 AP1000核電發(fā)電機定子吊裝方案選取

1.1 不采用雙機并車抬吊定子的原因

在常規(guī)火電建設過程中，汽機廠房行車的設計往往僅滿足檢修使用，因此通常在廠房內布置偶數(shù)機組，行車大量提前加固滿足吊裝定子的要求，然后采用雙機配合液壓提升裝置抬吊定子，這是目前非常通用的一種方法。該方法采用主廠房兩臺行車受力，在2臺行車上再組合分配梁，在分配梁上組合安裝4臺液壓提升裝置，從檢修吊物孔吊裝定子，完成垂直提升、平移、轉向、繼續(xù)平移、就位等動作后完成吊裝工作，既省時又省心[2]。

但核電在核安全方面的特殊性決定了常規(guī)島與火電機組主廠房在結構布置上存在重大的差異，因為機組容量大，通常一個核島拖帶1臺機組，共設計12跨。內部最大的區(qū)別在于，雖然每臺機組廠房布置2臺行車，但核島和常規(guī)島串聯(lián)布置，檢修用吊物孔，位于遠離核島側，限制了兩臺行車并車時的站位；而常規(guī)火電機組鍋爐房和汽輪機房平行布置，兩臺機組依次布置在同一廠房內，吊物孔位于兩臺機組中間，行車為兩臺機組所共用。這也決定了每臺核電機組的吊物孔在正常情況下不能滿足兩個行車并車抬吊定子時的中心距要求。如強行采用雙機并車方案抬吊定子，需在主廠房設計時加大檢修吊物孔或在主廠房施工時緩做吊物孔附近的電氣間等主要構筑物，此將大大增加基建投資、影響結構設計安全或影響其他關鍵路徑上的施工進度，不現(xiàn)實，從經濟和使用性上業(yè)主均不會同意。所以，在AP1000核電定子吊裝時，不能采用常規(guī)的雙機并車配合液壓提升裝置抬吊的方案[3]。

1.2 可行性方案一

1.2.1 方案一的主要思路

采用自制吊裝專用設備（相當于臨時行車，含兩根箱型梁及驅動平移機構）和4臺（GYT-2000）液壓提升裝置配合吊裝發(fā)電機定子。自制的兩個箱型梁類似于2根行車大梁（強度滿足要求），驅動平移機構采用8輪驅動，行走輪的輪壓滿足要求，承載發(fā)電機定子重量的大鉤可自由轉動。具體詳見圖1：

采用方案一時，主廠房吊物孔區(qū)域上方的屋頂T.11~T.12軸/T.B~T.D軸線間屋面板、檁條緩裝，該區(qū)域部分水平支撐（6根）在吊裝時臨時拆除；7.5m層T.11~T.12/T.C軸橫梁及T.11~T.12/T.C~T.D樓面緩裝、16m層T.11-T.12/T.C~T.D平臺緩裝。通過上述區(qū)域的緩裝，可以預留出定子吊裝時所需的放置和起吊定子的空間，并確保定子中心和基礎縱向中心線重合。定子吊裝工況下的主廠房結構經設計院校核，滿足廠房結構設計要求[4]。

1.2.2 方案實施前的準備工作

方案實施前的核心工作在于在完整的廠房內進行的臨時行車箱型梁的吊裝、組合安裝、液壓提升裝置的組合安裝與試運行、吊裝模擬試驗。

（1）臨時行車箱型梁的吊裝和組合安裝：吊裝臨時行車箱型梁采用3臺吊車聯(lián)合抬吊。在正式吊裝定子前，利用廠房外大型吊車（400t履帶吊）先后和地面的90t汽車、16m平臺的130t汽車吊配合，將箱型梁（含平移機構、端梁等）吊裝安放到32m層的主廠房行車軌道上，并按照廠家圖紙組合安裝好。

（2）液壓提升裝置的組合安裝與試運行：在地面預先將液壓缸支撐、液壓缸及96根長22m的專用鋼絞線組合成整體的液壓提升裝置，利用16m平臺上的130t汽車吊將這4個液壓提升裝置分別吊裝至箱型梁指定位置并對稱布置。連接好液壓提升裝置的油管路及電氣線路，對其進行調試。調試完成后在液壓提升裝置下錨頭安裝好抬吊分配梁（即平衡梁，2根）和抬吊梁（1根）及吊桿組（1個）、支撐框架（1個）等。按要求啟動泵站15分鐘，正常后慢慢提升和下降4只液壓提升裝置液壓缸的一個行程（即200mm），擰緊下錨頭壓板螺絲，停留15分鐘，觀察液壓提升裝置、吊裝滑道等整套系統(tǒng)各受力點是否正常；反復三次無異常后，即可帶負荷提升[5]。

（3）吊裝模擬試驗：為確保定子吊裝安全，在吊裝定子前，按照發(fā)電機定子的實際重量準備配重塊，按照正式吊裝的行進路線進行定子吊裝模擬試驗，全面檢驗整套定子提升裝置各機構、制動器的性能。在模擬吊裝期間，檢查箱型梁下?lián)隙葷M足要求；如發(fā)現(xiàn)異常，檢查分析原因及時處理，達到要求。

1.2.3 方案的實施

（1）用運輸車輛將定子放置在主廠房吊物孔指定位置，確保發(fā)電機定子橫向中心應與發(fā)電機基礎的縱向安裝中心一致，布置好吊裝的繩具。

（2）操縱液壓提升裝置，按照規(guī)定起吊提升定子，當偏差較大時，根據(jù)具體情況在單缸調平發(fā)電機定子后，再同步提升。整個提升過程中，安排專人監(jiān)測箱型梁下?lián)隙龋_保安全。

（3）當定子底部超出16m平臺并高出地腳螺栓頂部約300mm后，停止垂直提升。緩慢開動箱型梁大車驅動裝置，先將發(fā)電機定子從吊物孔移向基礎，待定子全部進入16m運轉平臺后停止平移操作。將發(fā)電機定子轉動方向，確認發(fā)電機定子縱向中心與發(fā)電機基礎的縱向安裝中心一致后繼續(xù)驅動大車進行平移操作，直至發(fā)電機定子就位點，停止平移操作，同步操作4只200t液壓提升裝置，緩緩落下發(fā)電機定子，下落至地腳螺栓頂部50mm暫停操作。在確認定子螺栓孔與地腳螺栓的位置無誤后，繼續(xù)定子下落操作，直至定子與發(fā)電機臺板完全接觸，完成發(fā)電機定子就位工作。

1.3 可行性方案二

1.3.1 方案二的主要思路

在常規(guī)島廠房外的發(fā)電機定子安裝時橫向中心位置布置固定（提升）架，先通過安裝有液壓提升裝置的滑動（行走）架進行垂直提升，在定子提升至16m后，滑動架再通過鋪設的滑道（軌道梁）將發(fā)電機定子拖運到發(fā)電機定子基礎上，在基礎上事先放置轉盤，定子落到轉盤上后，轉動方向，在定子縱向中心和基礎縱向中心一致后，重新布置滑道，將定子落在滑道上，重新拖運達到發(fā)電機定子橫向中心和基礎橫向中心一致，檢查定子底部支撐板結合面和臺板結合面，正常后就位，完成發(fā)電機定子吊裝。具體如圖2。

采用該方案時，主廠房23m層TA/T7-T8間縱梁緩做，因為橫向中心和定子就位時廠房中心有偏差，需要二次拖運。采用該方案，核心工作在于固定架、滑動架及滑道的安裝，為確保定子吊裝安全，同樣需要進行吊裝模擬實驗。

1.3.2 方案實施前的準備工作

（1）基礎的準備：在土建施工階段要進行固定架基礎的施工，布置好固定支撐架的地腳螺栓的位置，并完成基礎的澆筑?；A承載力經設計院核算，滿足定子吊裝需求。

（2）固定架、滑動架、轉盤的安裝：在廠房外，利用吊車先將固定架六根立柱（上、中、下三段主梁）及桁架進行組合連接。固定架主體結構安裝完成后進行滑動架安裝?；瑒蛹芙M裝使用主廠房行車，采用地面組裝，同時將平衡梁及車輪組安裝到滑動架上，最后滑動架整體吊裝至滑道上。使用主廠房行車將轉盤吊裝至基礎臺板上，并在轉盤上放置兩塊路基鋼板，確保定子落至轉盤時均勻受力[6]。

（3）整套液壓提升裝置的安裝與調試：連接好液壓提升裝置的油管路及電氣線路，將液壓提升裝置安裝到滑動架上，做好調試準備工作。滑動架在滑道上全行程空載行走檢查，同時進行定子提升和牽引模擬試驗。

1.3.3 方案的實施

（1）定子運抵現(xiàn)場停車至指定位置后，確保定子縱向中心線與提升裝置中心線一致。

（2）將定子提升吊離運輸車50mm后停止提升，調整定子平衡后全面檢查。檢查無異常后，操縱液壓提升裝置，繼續(xù)起吊定子。

（3）當定子提升至底部超過提升裝置滑道梁橫梁頂面約250mm時停止提升，用卷揚機配合滑輪組牽引，使定子重心與發(fā)電機基礎縱向中心線重合，將定子落至特制的轉盤上。利用卷揚機將定子順時針緩慢旋轉90°，使定子縱向中心線與基礎中心線重合。

（4）定子轉向，在根據(jù)發(fā)電機縱向中心線重新安裝滑道梁及兩側端梁后，拆除底部轉盤，采用20t手拉葫蘆牽引定子至橫向中心線與發(fā)電機基礎橫向中心線重合位置，緩緩地將定子落到臺板上，定子吊裝就位完成。

2 方案分析對比及優(yōu)化建議

2.1 方案分析對比

2.1.1 緩裝區(qū)域的影響

單就緩做區(qū)域的工作量而言，兩個方案相比相差不大。但采用方案一時，在臨時箱型行車梁吊裝、組合安裝到拆除完成期間，常規(guī)島主廠房內行車不能全方位工作，不能再從吊物孔吊裝設備和材料；所有進入吊物孔的吊裝作業(yè)，均需要在廠房內布置1臺汽車吊進行必要的倒運。而采用方案二時，緩做區(qū)域內布置有主變、電纜主橋架，高廠變基礎等均需在定子吊裝后才能施工，將影響倒送電施工節(jié)點的實現(xiàn)，倒送電節(jié)點將因此直接推遲近三個月，同時因為支撐架高度高、吊重重，架子和運輸車輛寬度的間距余量很小，僅50mm，定子運輸車輛運輸定子最終到位很困難。

2.1.2 吊裝所需時間

采用方案一，吊裝前現(xiàn)場各項準備工作需要20天左右；發(fā)電機定子抵達后，僅需4個小時即可完成定子吊裝就位工作；拆除恢復需要6~7天。采用方案二，在土建階段即需預先施工固定架基礎和固定支架地腳螺栓安裝，吊裝前現(xiàn)場各項準備工作需要15天，但立柱支架在地面組合；發(fā)電機定子抵達后，需要2天才能完成定子吊裝就位工作；拆除恢復需要4~5天。

2.1.3 安全風險分析

采用方案一，風險集中在箱型梁廠房內的吊裝組合、屋架檁條的反復拆裝與恢復過程的高空作業(yè)；采用方案二，風險集中在固定架和移動架的吊裝組合過程以及長距離滑動托運過程，同時需要關注定子運輸車輛安全到位；方案一、二的結構件均需要經過正規(guī)設計單位的嚴格核算。

2.1.4 吊裝費用分析

采用方案一，自制吊裝專用設備采購的一次性投入相對較大，但在后續(xù)AP1000核電機組常規(guī)島主廠房結構（主要是主廠房跨距和行車輪距）不發(fā)生明顯變化的情況下，該專用箱型梁結構可重復利用，施工成本明顯降低。采用方案二，費用主要集中在固定架基礎的施工、固定架與移動架的制作上，但固定架基礎在完成定子吊裝后不能循環(huán)利用。

2.1.5 綜合比較

從進度、安全、成本等方面綜合對比兩個方案，方案一在保障項目整體進度、提高設備循環(huán)利用率等方面，相對方案二更具有優(yōu)勢。尤其在項目總體工期有限制的情況下，應優(yōu)先采用方案一。但在實施方案一時，對在主廠房有限空間內完成箱型梁的吊裝、組合和高空調試等均應周全考慮。

2.2 優(yōu)化建議

（1）兩種方案均應盡量協(xié)調廠家提前將出線盒供至現(xiàn)場，利用主廠房行車吊裝并寄存。

（2）采用方案二時，為了不影響汽輪機安裝進展，建議合理安排該階段汽輪機安裝所需的各種專用工具、材料和設備，并提前進行預存。

（3）在有條件的情況下，業(yè)主在進行設備采購時考慮根據(jù)受力點及彎矩、行車軌道梁可承受的最大輪壓等情況下加固或改造主廠房原行車的大梁和驅動機構，采用方案一的思路直接采購500t行車實施或采用加固主行車梁到500t，然后用2臺起重小車進行定子的吊裝，可大大減少吊裝時間，并降低吊裝風險。為了避免定子吊裝期間對汽輪機安裝進度的影響，提高行車使用效率，業(yè)主在基建階段增加土建成本，考慮2臺行車采用高低布置，增加常規(guī)島廠房高度，增加一套行車軌道。如果將輔助設備設計布置在地下，則不增加常規(guī)島廠房高度，僅增加一套行車軌道，此方案在多個核電項目采用。

3 結語

隨著技術的發(fā)展，核電機組單級容量更大，體積和重量也更大，發(fā)電機定子吊裝的安全將更困難。通過對上述兩個定子吊裝方案的詳細介紹，并在此基礎上從進度、安全、成本等方面對這兩個方案進行統(tǒng)籌分析、比較，方案一在保障項目整體進度、提高設備循環(huán)利用率等方面具有明顯優(yōu)勢。在AP1000核電后續(xù)機組的常規(guī)島發(fā)電機定子吊裝施工中，可以在參考上文中提供的優(yōu)化建議的基礎上趨利避害、進一步優(yōu)化施工組織，對方案一進行推廣。有條件的AP1000核電項目，還可根據(jù)方案一的主要思路，采用原行車大梁加固的方法進一步優(yōu)化該方案，以創(chuàng)造更好的社會效益和經濟效益。