漳州核电华龙重型设备开顶法快速翻转装置技术应用研究

陈 力，樊栋焱，赵世昂，李金洲，曹周山

(中国核工业二三建设有限公司，福建 漳州 363300)

“先行引入法”施工即为开顶法施工，在穹顶吊装就位前，通过吊车将设备从核岛外0 m地面起吊，吊车经过起钩、回转、变幅等动作后，设备从核岛正上方下落引入至安装房间。

“华龙一号”是我国自主设计研发的三代核电技术，漳州核电1、2号机组作为我国核电建设的主流堆型，将采用“先行引入法”施工，即在穹顶吊装就位前将主设备先行引入就位。“先行引入法”施工可节约施工工期，减少大型履带吊车的占用时间，是节约资源、降低核电厂造价及缩短建设周期的有效措施之一。

漳州核电项目采用“先行引入法”施工，压力容器和蒸汽发生器在核岛厂房外完成翻转引入工作，“华龙一号”原设计的翻转工装仍采用传统的“翻转抱环+翻转支架”模式，该工装安装精度高、拆装繁琐，占用大型吊车的时间较长。为提高施工效率，在保证安全、质量的前提下，重新研发设计、制作压力容器、蒸汽发生器的翻转工装，完成快速吊装翻转技术的研究，并投用于漳州核电1号机组的压力容器和蒸汽发生器的安装施工中，为后续漳州核电机组的推广和应用奠定坚实基础。

传统的重型设备翻转模式采用“翻转抱环+翻转支架”(见图1)，该翻转工具安装精度高，装拆繁琐，占用大型履带吊车时间长，无法完成重型设备的连续吊装作业，提高了施工成本。而新型的重型设备翻转装置(见图2)具有拆装方便、精度要求低，翻转场地无需预埋锚固板。在同等条件的情况下，可减少大型履带吊车的占用时间，完成重型设备的连续翻转、吊装就位，提高效率的同时降低了施工成本。

图1 传统重型设备翻转模式Fig.1 Traditional heavy equipment flip mode

图2 新型重型设备翻转模式(E型翻转装置)Fig.2 New heavy equipment flip mode(E-type flipping device)

漳州核电1号机组结合国内、外重型设备的吊装经验，基于巴基斯坦的E/J型翻转装置，设计出一种新型的承托式翻转装置(见图3)。该翻转装置设计结构简单、紧凑，通过不同尺寸的鞍座以及立柱，实现两种完全不同尺寸的大型设备(压力容器、蒸汽发生器)的翻转竖立功能，鞍座与立柱均通过螺栓与翻转装置进行连接，并进行记录紧固。同时为压力容器设计翻转用支撑环固定在压力容器底部(见图4)，通过该支撑环与翻转装置立柱上千斤顶接触，以实现压力容器在翻转装置上的调整。在保证安全与质量的前提下实现了轻量化设计，方便操作，提高施工效率，是一种新型的重型设备翻转装置。

图3 承托式翻转装置Fig.3 Supporting flip device

图4 压力容器翻转用支撑环Fig.4 Support ring for pressure vessel overturning

核电厂核岛“先行引入法”吊装引入工艺根据设备的结构特性可分为：核岛厂房外直接吊装就位和翻转后吊装就位两种形式。由于压力容器、蒸汽发生器外形尺寸大，到货时为水平状态，需在核岛厂房翻转竖立后吊装就位，其引入工艺较其他直接吊装就位的工艺复杂，压力容器和蒸汽发生器的吊装翻转过程也是先行引入法施工的重点和难点之一，而新型的承托式翻转装置是实现重型设备先行引入法快速吊装翻转技术关键。

2.1 承托式翻转装置

承托式翻转装置在吸收其他项目的经验基础上进行了创新设计，可同时兼容压力容器、蒸汽发生器翻转竖立的功能。在完成蒸汽发生器的翻转工作后，无需更换翻转装置，仅仅替换立式支承鞍座，即可满足压力容器的存放、翻转功能，方便、快捷，缩短了大型履带吊车台班占用时间，提高了现场的施工效率并降低了施工成本。

承托式翻转装置由翻转弧形板、立式支承鞍座、头部鞍座、千斤顶、立柱等部件组成(见图5)。该翻转装置的鞍座、纵梁结构由螺栓连接，便于拆卸、组装；
翻转装置空载存放时，由支腿进行支撑，防止倾倒。

图5 承托式翻转装置结构图Fig.5 Structural diagram of the supporting flipping device

当压力容器或蒸汽发生器吊运至翻转装置上存放后，使用钢带将压力容器或蒸汽发生器固定在翻转支架上，端部通过专用吊具与大型履带吊车连接，以翻转支架弧板为支点，通过杠杆原理实现了设备翻转竖立。

2.2 翻转装置强度校核

以重量较重的蒸汽发生器对翻转装置强度进行校核,见表1～表3。

根据翻转支架工作情况，对吊装翻转过程中的姿态进行校核计算，采用有限元计算软件，对翻转支架与鞍座进行有限元建模、计算，分析吊装翻转过程中结构强度、稳定性情况。如图6和图7所示。

图6 蒸汽发生器翻转过程中翻转支架有限元模型Fig.6 The finite element model of the bracket is flipped during the steam generator flipping

图7 蒸汽发生器翻转过程中翻转支架应力云图Fig.7 Flip the bracket stress cloud during steam generator flipping

进行建模分析计算如图7所示，根据以上计算结果，翻转支架结构合格。

2.3 压力容器、蒸汽发生器快速翻转、吊装就位

通过120 t或以上汽车吊将翻转装置布置在已规划好的翻转场地上，使翻转装置及头部鞍座中心轴线与3200 t大型履带吊车的中心线对正，并调整翻转装置上的立式支承鞍座与头部鞍座高度一致，同时，安装翻转装置上的立柱及千斤顶等部件。

在布置完成翻转支架之后，通过大型履带吊车将压力容器/蒸汽发生器吊运至翻转支架上，调整设备就位的水平状态后安装专用吊具。

在一切准备就绪之后，检查并确认各部位连接可靠，在总指挥下达起吊指令后，缓慢提升吊钩，翻转支架随着吊钩缓慢从水平状态变化为竖直状态，使设备达到竖直状态，如图8所示。

图8 重型设备翻转竖立过程示意图Fig.8 Schematic diagram of the heavy equipment flip erection process

在完成设备的翻转竖立后，拆除固定在鞍座上的钢带后将压力容器/蒸汽发生器缓慢吊运至核岛厂房就位，如图9所示。

图9 重型设备引入核反应堆厂房示意图Fig.9 Schematic diagram of the introduction of heavy equipment into the nuclear reactor plant

(1)社会效益

漳州核电1、2号机组是国内首次采用“先行引入法”施工的“华龙一号”堆型，重型设备先行引入法快速翻转吊装技术的应用，缩短了重型设备的施工工期，提高了施工效率并降低了施工成本。

(2)经济效益

重型设备快速吊装翻转技术效率高、速度快，简单易行；
实现了2天一台的重型设备的连续吊装就位，施工效率提升3.5倍；
减少了大型履带吊车的占用时间，在保证安全、质量的前提下降低了施工成本；
初步预测缩短核岛安装关键路径整体工期约3.5个月，可为工程项目创造巨大的经济效益，是未来核电建设发展的趋势之一。

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