核电厂设备闸门起吊装置支架的安装问题及设计改进

苏绍坚，周健伟

（中国核电工程有限公司，北京 100084）

核电厂设备闸门起吊装置支架的安装问题及设计改进

苏绍坚，周健伟

（中国核电工程有限公司，北京 100084）

在核电工程施工中，经常出现土建施工误差大于允许公差，导致安装物项无法正常安装的问题。文章以福建福清核电站1号机组设备闸门起吊装置支架安装过程出现的问题为例，对问题产生的原因、处理思路及方案等进行阐述，并对设计改进工作提出了建议，为类似问题的处理提供参考。

支架；施工误差；安装；设计改进

设备闸门的主要功能是在核电厂建造和停堆换料期间，作为反应堆厂房内大型设备（蒸汽发生器等）的进出通道。

设备闸门需安装在安全壳的筒壁上，在核电厂运行期间和事故状态下，设备闸门处于关闭状态，与反应堆安全壳一起组成第三层屏蔽，防止放射性物质外泄，是安全壳压力边界的一部分。它能够承受各种设计基准事故的载荷（温度、压力以及混凝土的强迫位移等），保持安全壳的完整性和密封性。停堆换料和检修时，设备闸门需要打开，利用设备上方的起吊装置通过设备闸门上的重心吊耳将封头提升至规定位置，再由安装在起吊装置支架下的悬挂装置与设备闸门上的挂耳相扣，从而将封头挂吊并锁定，完成打开操作，闸门即作为大型设备进出安全壳的通道[1]。

文章中的起吊装置支架，是由支架、封头、筒体法兰、钢平台、围栏、定中装置、对中装置、左右导轨、密封圈、主螺栓、起吊装置等组成。

福建福清核电站1号机组设备闸门起吊装置支架（简称支架）在安装阶段出现了问题。文章描述支架安装中存在的问题，阐述处理方案，并从设计角度探讨安装问题产生的原因及设计改进方向，并对后续设计改进工作提出了建议。

1 存在问题

在安装过程中，出现支架无法正常安装的问题。

1.1 问题描述

设备闸门起吊装置通过支架与反应堆安全壳钢衬里上的4个锚固件连接，用于起吊设备闸门（见图1）。由土建施工单位随钢衬里一同在钢构件车间预制4个锚固件。在钢衬里焊接阶段，将带有锚固件的钢板与周边钢衬里焊接。

锚固件上伸出的型钢及其上的连接板与设备闸门支架上的连接板通过螺栓连接并围焊。因此，锚固件伸出部分的角度、定位尺寸应与支架的支腿角度及定位尺寸一致（支架定位尺寸以设备闸门的中心为准）。如果偏差过大，设备闸门支架将无法与锚固件配合安装。

经现场勘查，钢衬里上与支架连接的4个锚固件分别存在不同程度的偏差。安装承包商初次定位时，支架右侧（在安全壳内面向设备闸门定义左右，以下相同）上方的连接板通过螺栓与右侧上锚固件连接（见图2）。此时左侧上、下两锚固件如图2和图3所示。

通过图4描述存在的误差：

首先，左右两侧上锚固件的定位尺寸及间距尺寸存在误差1。

现场为了使支架的起吊重心与设备闸门的重心垂直，在初次调整的基础上，还需将支架整体向右侧移动约2 cm。

在支架调整前，左侧的拉杆无法连接，左侧上、下两锚固件无法与支架上的连接板对中，见图2和图3；右侧上锚固件基本能够对中，但右侧下锚固件与左侧下锚固件形式类似。

支架调整后，两侧拉杆能够正常连接，左侧上锚固件基本对中，但无法通过螺栓正常连接，下锚固件仍然存在较大偏差；右侧上锚固件将无法正常连接，下锚固件仍存在较大偏差。

图1 支架示意图Fig.1 Sketch of support

图2 支架上锚固件Fig.2 Anchored firmware of support

图3 支架左侧下锚固件Fig.3 Anchored firmware of the left support

图4 锚固件误差示意图Fig.4 Sketch of anchored firmware errors

其次，两个下锚固件除水平位置偏差外，分别在水平方向与竖直方向存在角度偏差，如图4中的误差2与误差3所示。与实物图3对照可以看出，左右两个下锚固件在水平方向上向内侧偏转（误差2）。在竖直方向，向上偏转（误差3）。下锚固件的H型钢与支架上的支腿明显不同轴。

1.2 问题原因

经分析，设备闸门及其起吊装置及其支架由大连日立机械设备有限公司加工制造，经出厂验收符合图纸要求。

问题产生的直接原因是由于土建施工的结果与土建图纸锚固点详图不符，施工误差大于允许公差，导致设备闸门支架无法正常安装。

2 问题处理

问题发现初期，安装承包商建议，仅在锚固件与支架的连接板部分做现场适应性调整，而不修正倾斜的锚固件。

但从设计的角度，认为如果仅在连接板部分修改，下锚固件的H型钢与设备闸门支架的支腿不同轴，支撑结构发生变化，偏差较大，不满足原有图纸要求，不能接受。

经现场查看并查阅锚固点详图，发现下锚固件的H型钢和上锚固件的伸出型钢，是通过焊接方式与钢衬里连接的（见图5）。

由此判断，从钢衬里与型钢间的焊缝位置将锚固件伸出部分切除，再根据设备闸门支架的实际位置，现场配做锚固件H型钢，具有可行性。

为保证设备闸门起吊装置符合图纸要求，经考虑，采取将锚固件伸出部分切除，根据设备闸门支架位置现场定位并焊接的方案。

但将上侧两个锚固件切除并调整焊接后，发现在下侧锚固点，设备闸门支腿无法延伸至理论焊接位置（见图6）。

经现场查看并粗测，设备闸门支架的支腿与水平梁的夹角接近41.07°，与图纸要求的夹角41.07°比较一致。但不排除夹角误差导致下侧支撑点位置发生变化。另一方面，上侧锚固件是切除后现场重新焊接，如果上侧水平梁的角度存在误差，同样会产生这种结果。

图5 锚固件焊接示意图Fig.5 Sketch of anchored firmware welding

图6 上侧锚固件调整焊接后情况Fig.6 Situation of the upper anchored firmware after welding adjustment

考虑到反复在同一位置切除并焊接不利于安全壳钢衬里的金属材料性质，为更便捷的处理此问题，希望从其他部位调整此偏差。

从设备闸门支架结构上分析，在支腿与水平梁连接处设有调节垫板（见图7）。曾考虑将垫板做成斜垫板，实现调节角度的目的。但如果垫板变成斜垫板、支腿旋转一个角度，支腿上侧连接板上的螺栓孔也会倾斜。无法与水平梁上的螺栓孔正常连接。

现场最终采取的修正方案是将支腿与上部连接板分离，根据理论锚固点位置调整支腿角度，调整后对支腿H型钢与支腿上的连接板进行现场焊接。调整后的情况如图8所示。

图7 支架水平梁与支腿连接Fig.7 Connection of the support beam and support leg

图8 支架调整连接后情况Fig.8 Situation after support adjustment

修正后的施工结果符合图纸要求，结构上得以保证。现场施工单位通过适当的检验手段，保证现场焊接的质量与强度，安装问题得以解决。

3 设计改进建议

此次出现的安装问题，直接原因是土建施工单位的施工结果不符合图纸要求，误差过大。随着施工技术水平在不断提高，土建施工单位应该避免出现此类误差过大的问题。

设计方面，需从施工的需要，努力提高设计质量。

通过对支架结构分析可以发现，支架与锚固件的连接板之间采用螺栓连接，且两侧结构的角度与尺寸都是预制的刚性结构。支架侧仅在支腿上方连接板处设有调整垫板，此调整垫板可在竖直方向上调整支腿的位置，没有调节角度、水平偏差的能力。这种结构是建立在施工承包商和供货商的加工制造水平能够完全保证的前提下。如果施工阶段出现问题，则可调性不佳。

为避免刚性连接产生的安装问题，可以从结构上也进行改进。

以此次问题的处理来看，如果将锚固点上的型钢、连接板、支架支腿上的两块连接板、型钢的焊接形式改为现场焊接。在施工单位保证焊接质量的前提下，将有利于保证设备结构尺寸，减少安装中的问题；即使出现问题，也能加快问题的处理速度。

4 结束语

文章针对福清核电站现场1号机组设备闸门支架安装过程中遇到问题，对问题的产生原因、处理过程、解决方案等进行阐述与分析。

对设计可能的改进方式提出了建议，希望设计者能结合施工实际，提高设计质量，有利于核电站的建设与发展。

[1] 张光庆. 核电厂反应堆设备闸门重心测量技术探讨[J].电站辅机，2008，9（3)：1.（ZHANG Guangqing. Discussion on the measuring techniques for reactor equipment gate gravity center of a nuclear power plant [J]. Auxiliary Machinery of Power Plant, 2008, 9（3）:1.）

The Installation Problem and Design Improvement of Equipment Hatch Hoisting Support

SU Shao-jian, ZHOU Jian-wei
(China Nuclear Power Engineering Co., Ltd., Beijing 100084, China)

In nuclear power project construction, construction errors beyond the allowable tolerance appear frequently, resulting in failure of normal item installation. Take the equipment hatch hoisting installment support in Fuqing NPP Unit 1 as an example, the reason, treatment and plan to deal with the problem are expounded, and design improvement are put forward, which provides reference for similar problems .

support; construction error; installation; design improvement

TM623Article character：A

1674-1617(2013)03-0221-05

TM623

A

1674-1617(2013)03-0221-05

2013-02-07

苏绍坚（1973—）男，湖南醴陵人，高级工程师，硕士，从事核电厂设计管理工作。