某核电机组模块化安装难点及注意问题探讨

李鲲

【摘 要】文章结合某核电机组模块化安装实践经验，简要地阐述了核电机组凝汽器模块化安装的难点，从而进一步针对凝汽器模块化安装工艺中注意问题进行了详细地分析与研究，主要从凝汽器的模块化吊装、拖运、就位等安装工艺进行了论述，以供大家参考。

【关键词】核电机组；凝汽器；模块化安装；安装工艺

某核电厂，为采用第三代核电技术的机组，一共2台。常规岛采用单轴、四缸、汽水分离二级再热、六排汽的凝汽式汽轮机，配置单背压、单流程、表面式、三壳体凝汽器。由于该机组凝汽器采用模块化安装和供货方式，每台凝汽器共分为10个模块，主要有上部膨胀节模块1块、将军帽模块3块、下部本体模块2块和水室4块。各模块运抵电厂后，在基础上进行拼装。本文主要就凝汽器模块化安装中的难点及注意问题进行探讨与分析。

1 凝汽器模块化安装的难点

本核电厂凝汽器组装最关键的工作如管板和隔板的对中、凝汽器钛管的穿管胀焊等，都已在制造厂内完成并经过真空试验，对保证凝汽器的制造质量非常有利。同时，现场凝汽器的组装工作仅为吊装模块、壳体和加固结构的拼装焊接等，工作量显著减少。但是，在减少现场组装工作量的同时，由于模块体积和质量大，给现场的吊装、就位等工作带来了困难。

（1）质量大、尺寸长、安装位置低。采用模块化供货方式后，凝汽器整体根据设计进行分割，质量和体积较大的本体模块尺寸为18m×5.077m×7.910m，吊装质量达260t。常规火电厂的凝汽器一般布置在地面，底部标高与地面几乎齐平，而该核电机组凝汽器采用半地下布置方式。3台凝汽器安装在TB-TD/T4-T7轴线之间，底座标高为-13.32m，膨胀节顶标高为+5. 9m，本体布置在-5.41m标高以下。整体布置较低，导致设备就位空间有限，设备吊装入位的难度增加。

（2）钛管易变形。凝汽器本体分成2个模块供货，钛管长度达18m，细长的钛管束及其与管板的焊口，是吊装时需要注重保护的环节。如果出现受力不均或者底角悬空，极易对钛管与管板焊口造成破坏，风险较高。

（3）吊机位置基础状况复杂。根据凝汽器模块吊装需要，BPB101区域TZ轴外墙需要缓建（至-4.5m标高），离地面仍有约5m高差。吊机位置区另一侧是早期基坑爆破后生成的基岩斜面，中间坑深达12.3m。如果仅采用一般的碎石回填方式，则吊机站位于一半是基岩一半是回填料的基础上，加之吊机边缘距离碎石基础放坡较近，在吊装承重过程中存在较大的沉降和滑移风险。

2 凝汽器模块化安装中注意问题

2.1 模块化安装工艺

根据凝汽器模块参數，采用750t LIEBHERR履带吊进行吊装。为避免本体模块直接受力产生变形，设备制造厂制作了专用的本体模块上、下吊装框架。同时，为确保吊装基础及边坡的稳定与可靠，对吊装边坡实施混凝土回填措施。

凝汽器模块化安装的工艺流程如下：

循环水管、海水蝶阀、二次滤网临抛→前水室临抛→膨胀节临抛→将军帽模块拼装、临抛→本体模块吊装、拖运就位、拼装→将军帽与本体、膨胀节与将军帽依次进行拼装→后水室吊装拖运及安装、前水室安装。

具体的安装步骤如下：

（1）在常规岛厂房 BPB101及凝汽器基础区域搭设拖运轨道平台。

（2）利用汽机房行车将凝汽器进水侧的循环水管、海水蝶阀和二次滤网从汽轮机运转平台经低压缸和凝汽器就位区域吊装拖运到位。

（3）利用汽机房行车将前水室模块临抛到位。

（4）使用行车将膨胀节模块从汽机运转层斜穿后搁置至拖运轨道上。在汽机运转层布置2根搁置梁，将膨胀节模块吊起，用手拉葫芦或钢丝绳悬挂在搁置梁上。

（5）利用750t LIEBHERR 履带吊把将军帽的3个模块依次吊至事先搁置在BPB101区拖运轨道上的拖运支架上，拖运支架搁置在放置于拖运轨道上的6只重物移运器上。在拖运支架上将其拼装成1个整体的将军帽模块。

（6）将拼装完成的将军帽模块沿拖运轨道拖运至就位位置下方，利用行车将模块吊起，用手拉葫芦或钢丝绳悬挂在搁置梁上。

（7）利用750t LIEBHERR 履带吊将本体模块吊至事先放置在BPB101区拖运轨道上的重物移运器上，拖运到就位位置上方。在凝汽器就位位置下方制造厂设计的加固点处利用千斤顶将本体模块顶起，将下部托架割除。移开重物移运器，拆除拖运轨道。拆除完成后将本体模块下降至就位位置。

（8）拼装2个本体模块，完成后把悬挂的将军帽模块放下搁置到凝汽器模块上进行拼装，同时进行前水室模块与凝汽器本体的拼装。

（9）依靠拖运轨道将后水室拖运到位并将其与本体拼装。

2.2 凝汽器模块拖装就位措施

按上述模块化安装工艺，除在BPB101区外侧使 用履带吊进行吊装外，模块在厂房内的拖运和就位也是同样重要的环节。拖运轨道系统的搭设、本体就位等环节，需要制定专门的应对措施。

（1）拖运轨道系统。常规岛厂房 TA 轴外侧的BPB101区域，土建施工阶段缓建墙体和楼板，为模块拖装就位提供了吊装拖运空间。在该区域搭设坚实可靠的拖运装置，是凝汽器模块拖运到位的必要保证。每台本体模块按照1对拖运轨道考虑，同时配置8台重物移运器。采用3组长支撑柱（8.13m高）、4组中长支撑柱（ 5.23m高）、8组短支撑柱（ 2.07m高）、15 组连接梁、4组轨道梁以及若干角钢双拼的斜撑，共同构成轨道支撑系统。

拖运平台支撑柱及连接梁采用 HW300的H型钢（300mm×300mm×10mm×15mm） 制作，支撑柱与横梁采用板式连接，并用大六角高强螺栓固定，斜撑采用角钢双拼；轨道梁采用HN700×300的H型钢 （700mm×300mm×13mm×24mm），梁上搁置28号槽钢轨道。每根支柱的柱底采用4个M16的膨胀螺栓固定，并且2组轨道梁的中间立柱之间采用钢板焊接连接，以加强整体稳固性。

（2）本体模块就位工艺。凝汽器本体模块拖运到支墩上方就位位置以后，需要拆除模块下部吊架和拖运轨道。采用千斤顶向上顶起，以便于拆除下吊架和轨道机构，然后再将本体模块慢慢放到支墩上就位。由于拆除了下吊架以后，凝汽器本体模块相对薄弱，因此厂家预先设计了8对顶升持力点。根据模块的结构特点和厂家设计，现场需使用16台千斤顶， 每8台为1组，进行交替顶升和下降操作。为此，现场需制作8对顶撑机构，在顶撑上分别放置千斤顶进行升降操作。

顶撑机构的支柱采用 HW300的H型钢双拼制作，材料选用Q235钢。钢支撑柱底焊接30 mm厚、700mm×700mm 钢板，以增大受力面积和提高稳定性，并用膨胀螺栓固定。柱顶焊30mm 厚、340mm×700mm 钢板。同时，每组2根支柱焊连在一起，每相邻2组支柱用槽钢三角连接，靠支墩侧采用钢架撑牢，支墩外侧采用槽钢斜撑，斜撑之间用扫地杆连接。

千斤顶分成2组交替顶升或下降，并尽量保证每组千斤顶的同步性。同时，在2组千斤顶交替顶升或下降本体模块过程中，基础支墩上应垫道木，确保即使有意外情况发生仍可控制，提高作业的保险系数。本体模块在最终就位前，也即最后1个下降行程的末尾，需要对就位精度进行平移微调。沿本体模块的宽度方向，采用扁千斤顶和辅助工具完成调整；沿本体的长度方向，通过在轨道梁上设持力点利用千斤 顶推进的方式进行调整。

3 结束语

综上所述，核电厂凝汽器机组采用模块化安装，对机械设备和吊装技术要求较高。本工程结合工程实例，主要探讨了三门核电1号机组凝汽器安装难点及相关工艺，旨在为类似的核电工程建设提供有利的参考价值。