核电厂常规岛主厂房设备安装保证措施研究

武春霖，金欣

（1.中机国能电力工程有限公司，上海200061；2.浙江省火电建设公司，浙江杭州310161）

核电厂常规岛主厂房设备安装保证措施研究

武春霖1，金欣2

（1.中机国能电力工程有限公司，上海200061；2.浙江省火电建设公司，浙江杭州310161）

阐述了A P1000核电是目前世界上最先进的核电堆型之一，海水冷却的常规岛C I（C o n v en t i o n al I s la n d）主厂房多采用半地下结构，在C I主厂房内的凝汽器、发电机定子、汽水分离再热器、除氧器等设备的重量和外形尺寸均比常规火电的设备重和大，其吊装措施在C I主厂房设计时应综合考虑，对施工质量和工程进度都是有益的。介绍了某A P1000核电厂设备安装的C I主厂房设计与设备安装的配合，为相关工程建设、设计者提供参考。

A P1000核电；C I主厂房；设备安装；施工措施

1 核电堆形AP1000

1.1 AP1000技术特点

AP1000设计具有先进非能动安全特性，电厂布置进一步简化，改进了建造工艺、改善了维修空间，提高了安全可靠性和运行发电能力。

AP1000的设计控制文件（Design Control Document）规定了以下几方面。

a）核电厂的使用寿命为60 a。

b）CI主厂房内安装了汽轮发电机组和相关的机械、电气系统。CI主厂房为汽轮发电机组和相关部件的布置和维修提供全天候的保护。汽轮机由1个高压缸和3个低压缸组成，按基荷运行设计，并具有负荷跟踪运行能力。

c）汽轮发电机和相关的管道、阀门和控制系统均布置在CI主厂房内，在CI主厂房内没有任何核安全相关系统和部件。汽机房包括“第一跨”均是非核抗震（Non-Safety）的建筑物，可按建筑物的抗震设计规范进行设计。

d）非核抗震（NS）的建筑物确保在安全停堆地震（SSE）加速度作用下，丧失功能后不得对抗震I类物项产生影响。

1.2 厂址条件

地质条件：主厂房基础底面基本上置于基岩上，有部分采用桩基础,地下水与厂区贯通。地震条件：50 a设计基准期超越概率10%的地震加速度值小于0.05 g；厂址基岩安全极限水平向地震加速度峰值（SL-2）为0.15 g，运行基准地震动（SL-1）为0.075 g，竖向设计加速度峰值应采用水平向设计加速度峰值的2/3。气象条件：厂址50 a一遇10min最大风速（包括热带气旋）为41.51m/s。

2 常规岛主厂房的布置

2.1 工艺布置

CI主厂房包括5个主要层：地下2层（-16.05m层）、地下1层（-7.5m层）、零米层（±0.00 m层）、运转层（+8.5m层）和除氧层（+15.50 m层）。零米层与厂区道路相通。

T.11列柱至T.12列柱、T.A排柱至T.D排柱间为大件吊装区域，主要设备将通过此区域吊装至汽机房上下各层。CI主厂房各层四角均布置有楼梯作为各层访问通道。在T.1柱靠T.E排柱处设置一台电梯。

在CI主厂房地下2层主要布置了凝汽器、凝结水泵、开式循环冷却水泵和电动滤水器等设备。CI主厂房地下1层主要布置了电动给水泵、低加疏水泵、闭式循环冷却水泵、凝结水升压泵、真空泵、轴封冷却器等设备。在CI主厂房零米层主要布置了润滑油系统设备、一级高压加热器、电气设备和化水设备等。在CI主厂房运转层主要布置了汽轮发电机组、汽水分离再热器、两级低压加热器、一级高压加热器等设备。在CI主厂房除氧层主要布置了除氧器水箱和除氧器等设备。

2.2 结构布置

2.2.1 CI主厂房布置

CI主厂房主要由披屋、汽轮发电机房和除氧间组成，披屋横向有两跨，分别为8.00m、12.00m，纵向从T.7轴到T.11轴。汽轮发电机房跨距为39.00m，除氧间跨距为11.00m，长度为124.682m，汽轮发电机房屋架底标高暂定28.30m，运转层高度8.50m，汽轮发电机中心线距T.A排柱中心线19m。汽机头部朝向核岛布置，汽轮发电机房内设有2台240/40 t、120/30 t的桥式起重机供所有设备安装和检修使用，轨道顶标高24.00m。

2.2.2 结构布置

汽机房采用半地下室布置，上部采用钢结构，下部采用钢筋混凝土结构。在结构布置时也综合考虑施工单位的主要设备安装方案，尽可能满足设备在安装阶段需要的荷载和空间要求。

上部结构：上部结构采用钢结构，横向汽机房外侧柱（T.A轴）通过钢屋架、汽机平台与除氧间框架组成框排架结构，并在除氧间部分轴线布置横向支撑。纵向T.A、T.E、T.F轴通过柱、梁、支撑组成排架结构。支撑的位置及形式在保证受力的情况下，尽量配合工艺专业的设备布置及管道布置。楼面、屋面采用钢梁上铺压型钢板现浇混凝土板，楼面是钢格栅时，在钢格栅下布置水平钢支撑。

下部结构：±0.00m以下结构采用钢筋混凝土结构，汽机房地下有2层，地下1层（-7.50m层）、地下2层（-16.05m层）、零米层（±0.00m层）。地下结构采用框架剪力墙结构，在上部钢支撑对应的地方设置剪力墙或钢支撑直至基础顶面。楼板采用现浇混凝土楼面。

3 主要设备的安装方案

核电厂与火电厂主要设备相比，重量比较重，体积均较大，按照火电的安装方案，会导致设备无法就位，拆除部分结构构件，会影响到结构的安全，有的采取临时措施，费用比较大，如果与施工单位密切配合，综合比较，确定合理的结构形式，确保施工阶段、运行阶段的结构安全，减少工程的投资。

主要设备有：凝汽器、发电机定子、汽水分离再热器、除氧器及除氧器水箱。

3.1 吊机型号

某工程CI主厂房施工现场需要使用的大型吊机主要为一台LR1750（750 t履带吊）。由于大件吊装作业区域大部分落在汽机房及循环水管的回填区域内，对吊机行走及停放位置的地耐力有较高的要求，因此现场在实际行走或吊装过程中均采用布置路基箱，以减少对地比压。

3.2 凝汽器的吊装施工方案

每台机有3台凝汽器，分别安装在-13.27m，汽轮发电机基座处（即T.4—T.7轴与T.B—T.D轴之间）。最大吊装的凝汽器本体模块加上上下吊装框架起约为260 t，需要的外形空间为18 092mm× 5 077mm×7 910mm。

吊装采用LR1750（750 t履带吊），吊机停放于T.4—T.7轴，T.Z轴外侧区域，此区域对地的比压为20 t/m2。凝汽器采用一台一台吊装，吊装时-0.04m、8.50m影响的结构梁临时拆除，待吊装完成后，进行恢复，然后再吊装下一台，见图1。

图1 凝汽器吊装示意图

3.3 发电机定子吊装施工方案

发电机定子有关参数如下：定子吊装重量为445 t；定子吊装重量（包括拍子）约为465 t；定子外形尺寸（长×宽×高）为11.8m×5.62m× 5.46m。

定子就位于汽机房内8.5m层运转层的汽机基座上。其就位纵向中心线在T.C轴线上，横向在T.7—T.8轴之间。发电机定子吊装采用液压提升装置，在T.12轴线外侧吊装口以T.C轴线为中心线安装固定架，并铺设托运轨道至定子就位的汽机基座，在轨道梁上布置吊装移动架，在吊装移动架上布置4×200 t钢索式液压提升装置，在液压提升装置的下锚头上安装吊装专用拍子，利用拍子连接定子后提升至8.5m层上方，托运定子至就位的汽机基座上方停止，操作液压提升装置下降，使发动机定子就位。然后将吊装移动架移动至T.12轴线外侧吊装口，利用400 t履带吊将吊装移动架拆除，再利用行车将托运轨道梁拆除。

3.4 汽水分离再热器MSR（Moisture Separator Reheater）吊装施工方案

汽水分离再热器有关参数如下：汽水分离再热器重量（净重）为290 t；汽水分离再热器外形尺寸（直径×长度）为Ф4.264m×30.7m。

每台机组共有两只汽水分离再热器，均就位于汽机房内8.5m层运转层，纵向在T.3～T.6轴线之间，其中A汽水分离再热器横向在T.A～T.B轴线之间，B汽水分离再热器横向在T.D～T.E轴线之间，并以T.C轴线对称布置。

汽水分离再热器卸车采用利勃海尔LR1750的750 t履带吊为主要吊机，吊装前事先在T.B—T.C之间、T.12轴线外侧布置一个底部标高与8.50m层齐平的托运支架，并沿托运支架设置一条通向主厂房T.9轴线的托运轨道，由履带吊将MSR吊至8.50m层的托运轨道上后，通过履带吊、汽机房行车以及卷扬机配合将设备移至厂房内后，通过汽机房布置的两台桥式起重机抬吊吊装就位。

3.5 除氧器及除氧器水箱吊装施工方案

除氧器及除氧器水箱有关参数如下：除氧水箱重250 t；除氧水箱外形尺寸（直径×长度）为Ф4.768m×43.617m；除氧器重70 t；除氧器外形尺寸（直径×长度）为Ф3.048m×20.137m。

除氧水箱、除氧器布置在T.E—T.F与T.5—T.10轴线之间，除氧水箱就位标高为16.50m，除氧器就位标高为21.80m。

除氧水箱、除氧器采用LR1750的750 t履带吊为主要吊机，吊装前事先将T.F轴线外侧履带吊吊装站立区域地面平整夯实，地基承载力满足13 t/m2。将除氧间T.5—T.10轴线范围，15.50 m以上临时安装的屋面梁、钢结构框架梁全部拆除，待除氧器水箱及除氧器吊装完成后，再进行安装恢复。

4 设计统筹施工的技术措施

4.1 工艺措施

在汽机房总体布置时，充分考虑凝汽器模块化的极限吊装尺寸和机组运行后凝汽器抽管检修空间，对凝汽器吊装方案进行评估，确保汽机房A排外凝汽器吊装区域可实施凝汽器模块化吊装。

考虑在汽机房底层敷设临时轨道，保证凝汽器模块现场吊装至底层后能平移至安装位置。在汽机房运转层考虑发电机定子安装的托运轨道路径和荷载。

由于两台汽水分离再热器分别布置在汽轮发电机两侧，且体积和重量均很大，在安装方案中充分考虑各种吊装设施的特点，将汽机房行车、履带吊和卷扬机进行配合操作，实现汽水分离再热器的吊装就位。

4.2 土建结构的设计措施

4.2.1 结构布置

为了配合设备的供货进度和安装就位，土建结构在厂房的布置上采取了以下措施。

a）将T.4—T.7轴线原T.Z轴的混凝土外墙向变压器区域方向移动2m。

b）将T.4—T.7轴与T.Z—T.B轴范围-0.04m楼板改为钢次梁上铺压型钢板，再浇混凝土的结构形式。

c）适当增加地下室外墙的厚度，尽可能在靠近外墙跨布置剪力墙。

d）在缓浇混凝土楼板的地方，采用牛腿，楼板梁改为简支结构。

e）T.12轴屋面结构采用屋架结构，便于山墙钢柱的拆除。

f）考虑到汽机房屋面的整体性，方便施工和排水，汽机房屋面和除氧间屋面传力的直接性，将除氧间屋面抬高至与汽机房同一斜面。

4.2.2 结构的计算

结构的计算在以下几方面进行了阐述。

a）设计外墙时，将吊机对地面的压力作为地面活荷载的工况下进行计算，外墙支撑的边界条件，根据外墙的所处位置，约束条件确定为固结、简支、悬臂。

b）将T.4—T.7轴与T.Z—T.B轴范围-0.04m楼板的钢次梁，按简支梁计算。

c）定子吊装、MSR吊装行走区域8.50m范围，综合考虑检修、安装的工况，按5 t/m2来考虑。

d）T.12轴屋架的计算，不考虑山墙柱对屋架的支撑作用，风荷载传力体系应为墙板—墙架—山墙柱—屋架，山墙柱、墙架的连接采用螺栓连接，便于拆卸。

e）在计算T.F轴的钢柱时，考虑T.6、T.7、T.8、T.9钢柱在吊装过程中处于悬臂状态，但不考虑墙板的存在。

4.3 施工采取的措施

地下结构周边的回填，在满足建筑物基础设计的要求外，应采用级配碎石分层压实，压实系数大于0.94。

凝汽器吊装时，如果混凝土牛腿对所需空间有影响，可改为钢牛腿，在钢牛腿的地方预埋埋件。

为了方便施工，T.4—T.7轴与T.Z—T.B轴范围-0.04m楼板，与周边楼板的钢筋可断开，但应做好防水处理。

凝汽器吊装时，T.A轴0m、8.50m处的钢梁拆除应与凝汽器的吊装相配合，当一跨钢梁恢复好后方可拆卸另一跨，同时汽机房内的行车停止运行，并停在固扩端。

在定子吊装、MSR吊装行走区域8.50m范围，铺设托运轨道梁的支点应在轴线的框架梁上，楼板的周边不得堆放其他物品，并对框架梁进行核算，如不够在钢梁下增加临时钢柱。

在定子吊装时，在T.12轴线外侧安装的固定架，由于柱脚力较大，为了保证地下外墙及综合管廊的安全，柱脚基础底面应与综合管廊底平。

除氧器及除氧器水箱吊装应在5级以下风进行，吊机和所吊物体不得与主厂房的构件接触。

5 结束语

核电作为清洁能源，是我国发展的方向，作为第三代AP1000核电是目前世界上最先进的核电堆型，是我国今后发展的主力堆型之一。在CI主厂房的设计时，根据核电站设备吊装难度大的特点，总结施工经验，提出以上技术方案措施，将安全、施工、运行、环保等方面统筹考虑，为施工提供了技术保障措施，方便了施工、缩短了建设周期、节省了工程造价、提高了施工质量，安全可靠运行得到了保证，可供同类型核电站CI主厂房设计参考。

M easures for Equipment Installation in Nuclear Power Plant CIM ain Building

WU Chun-lin1，JIN Xin2
（1.China Sinogy Electric Engineering Co.，Ltd.，Shanghai 200061，China；2.Zhejiang Thermal Power Construction Company，Hangzhou，Zhejiang 310161，China）

AP1000 unit is one of the most advanced nuclear reactors at present.The main building of sea water cooling CI (Conventional Island)ismostly of the semi-underground structure.Theweightand dimension ofCImajorequipment in themain building，such as condenser，generator stator，MSR and deaerator etc.are bigger than that of the fossil power plant.In order to ensurre the construction quality and schedule，the equipment installation plan should be considered sufficiently.This paper introduced the design of CImain buildingand its influenceon equipmentinstallation for further reference to other designers.

AP1000 nuclear；CImain building；equipmentinstallation；constructionmeasures

TU271.5

B

1671-0320（2014）01-0069-04

2013-08-28，

2013-11-12

武春霖（1971-），男，江苏盐城人，1994年毕业于上海交通大学热能动力专业，高级工程师，从事火力发电、核电厂常规岛的设计等工作；

金欣（1974-），男，浙江义乌人，1997年毕业于武汉水利电力大学机械专业，高级工程师，从事火力发电、核电工程项目建设和施工等工作。