第三代核电吊装用大型起重机选型与总平布置

荀志国 徐 伟 韦俏斌

(1.中核国电漳州能源有限公司，福建 漳州 363300； 2.大连益利亚工程机械有限公司，辽宁 大连 116023)

第三代核电吊装用大型起重机选型与总平布置

荀志国1徐 伟2韦俏斌1

(1.中核国电漳州能源有限公司，福建 漳州 363300； 2.大连益利亚工程机械有限公司，辽宁 大连 116023)

从第三代核电主要施工特点及需求出发，针对我国第三代核电施工特点对大型起重机选型进行分析，同时兼顾起重机的综合起重性能、结构特点、最大对地压力等参数进行总平布置，可有效降低施工成本，提高施工效率，研究成果对后续三代核电核电施工用大型起重机的选型及总平布置具有参考价值。

第三代核电，大型起重机，选型，总平布置

0 引言

第三代核电的主要施工特点是模块化施工，即根据核电厂的整体结构组成特点，将其归列为各自的模块，直接在工厂里按模块进行预制、组装，最后在核电站实行总装[1]。三代核电机组的模块分为结构模块、管道模块和设备模块[2]。模块化施工一方面可以提高工作效率，大大缩短建设周期；另一方面，减少了高空作业和封闭环境作业量，提高了施工安全性。但是模块化施工对大型起重机的起重能力也提出了更高的要求，如三代核电核电机组的施工需要3 000 t级、起重能力40 000 t·m以上的起重机，而国家自主研发的“华龙一号”穹顶吊装对吊装用起重机的起重力矩需求达到了80 000 t·m以上。

在第三代核电核电施工中做好起重机选型、优化总平布置，将有效优化施工进度，减少施工场地处理费用，缩短场地处理工期，提高大型起重机的场地适用性，确保实现安全吊装。

1 3 000 t级起重机分析

1.1 3 000 t级起重机结构形式

三代核电适用的大型起重机基本分为两种结构形式，一种为环轨式起重机，其主要特点为配重块为深埋式(即浇筑混凝土深埋于地下)、无下车行走机构，主车沿着以配重轴为圆心的环形轨道运动，结合回转、起升和变幅动作调整被吊物的安装位置，结构形式如图1所示。另一种为履带式，其主要特点是起重机可带载行走，道路通过性强，吊装结束后，起重机驶离吊装区域，结构形式如图2所示。

1.2 3 000 t级起重机核电施工业绩

目前，美国BIGGE公司AFRD 125D(7 500 t级)环轨式起重机已成功应用于美国Vogtle 3号、4号三代核电核电施工现场，国内三代核电施工无环轨式起重机施工使用经验；进口履带式起重机主要有德国TEREX CC8800-1TWIN(3 200 t)已成功应用于山东海阳三代核电核电施工，美国兰普森LTL2600B(2 350 t)已成功应用于浙江三门三代核电核电施工。

国产履带式起重机主要有三一SCC3600A(3 600 t)已在山东石岛湾CAP1400核电施工现场进行安装，但未进行实物吊装；中联ZCC3200NP(3 200 t)于2014年12月20日完成江苏田湾WWER-1000堆型3号穹顶吊装。

其余起重机如德国LIEBHERR LR13000(3 000 t)用于美国芝加哥BP炼油项目施工，徐工XGC88000(3 600 t)用于国内石化产业施工但均未有三代核电施工业绩。

1.3 起重机吊装施工场地承载力需求分析

3 000 t级起重机结构自重约3 500 t，三代核电最重模块CA01起吊重量约1 000 t[2]，总重约4 500 t重量通过履带或环梁作用于地面，对地面承载能力提出较高要求，吊装区域场地处理面积、方式及成本需统筹考虑。针对三代核电大型模块吊装特点结合各型号起重机结构受力特点，各型号起重机最大对地压力如表1所示。

表1 起重机最大对地压力

1.4 起重机特点分析

三代核电大型模块吊装需求用起重机为3 000 t级，起重力矩大于40 000 t·m；针对国外LR13000，LTL2600B，CC8800-1TWIN三种结构形式的履带式起重机进行特点分析。

LR13000起重机由一人操作，后配重为悬浮式，回转过程中离开地面，可减少一部分场地处理的面积，将主车配重托盘改为超起托盘,同时将主车配重增加至750 t后，可将LR13000变为无超起配重的1 350 t级履带式起重机，从而进一步增加起重机的灵活性；吊车采用单臂结构，利用副臂中间节及附属装置可以组合成“POWER-BOOM”的强力臂，进而显著增强小半径范围以内的起重性能。

LTL2600B起重机采用前后履带车形式，由三名操作人员的协同作业完成起重机的动作，可通过行走T形台形式完成起重机的回转；吊臂系统采用弦腹杆组合式，方便运输，组合的吊臂截面较大，增强截面抗弯性能，该起重机起重性能最强，且在一定半径范围内起重性能几乎无衰减。

CC8800-1TWIN起重机由一人操作，双臂结构的运用明显增强小半径范围的起重能力，但由于双臂结构自重较重，大半径下的起重性能衰减迅速；超起部分采用配重拖车形式，配合主车在地面上进行回转，需要进行较大面积的高平整度场地处理。国产起重机结构均效仿以上车型，融合各进口起重机特点并加以创新。

2 三代核电总平布置需考虑的因素

2.1 起重机起重性能

3 000 t级起重机提供很多吊臂组合，不同产品的起重性能存在较大差别，有的产品大臂长远半径性能强，起重性能稳定；有的产品小半径起重能力强，远半径起重性能衰减快，结合三代核电模块吊装特点，起重机幅度一般控制在40 m～50 m之间，对部分3 000 t级起重机性能进行对比，由图3，图4可以看出，国产车起重性能明显大于进口起重机；LTL2600B起重性能最强且基本无衰减；由于双臂结构自重较重，在大半径下超起配重需平衡更多倾覆力矩，因此双臂结构大半径下起重性能衰减较快，由图4可以看出LR13000在大于48 m半径后起重性能较CC8800-1TWIN有提高。

2.2 吊装场地布置

三代核电吊装场地布置时需要综合考虑以下几个方面：

1)起吊物的起吊位置。三代核电中除钢屋架穹顶采用现场预制外，其余模块均采取大型运输车起吊的方式，因此场地布置需兼顾钢屋架穹顶预制及运输车停靠的位置，尽量减少起重机行走距离，降低场地处理面积。2)三代核电施工区域地下管廊密布，大型起重机吊装对地面承载能力高，因此在最初的总图布置时就应尽量考虑地基条件好的基岩区域布置[3]。3)吊装场地承载能力的设计需兼顾起重机组装验收超载试验对地面承载能力的需求。以充分利用场地资源，减少场地处理费用。4)两个核岛间吊装场地的过渡段需满足行走及转向要求。根据起重机运动形式及国内三代核电吊装场地布置成功经验，目前场地分为形式一：T形台式，如图5所示；形式二：主车固定后车回转式，如图6所示。

2.3 检维修场地布置

检维修场地的设计需要综合考虑以下几个方面：

1)起重机发生故障时爬杆进行维修的需要，起重机例行维护保养爬杆的需要。2)应尽可能的接近吊装场地，以满足极端气象天气(如台风、雷电、暴雨)下起重机灵敏反应、快速动作爬杆的要求。3)优先考虑将检维修场地与重件道路综合利用，需满足起重机爬杆不会对重件设备的运输构成影响。4)检维修场地与吊装场地过渡段设计满足起重机转向(转向路宽大于行走路宽)对道路的需求。

3 结语

我国第三代核电机组的模块化施工，对吊装施工用大型起重机提出了更高的要求，同时起重机的吊装场地、检维修场地的处理费用也大幅增加；进口起重机在国内三代核电核电施工现场的成功应用及国产起重机的涌现提供了更加宽泛的选择空间。在确保大型起重机安全使用的前提下，结合起重机的特性(起重性能曲线、结构特点、拆组装便利性等)及三代核电大型模块、设备吊装总平布置选择合适的起重机可降低施工成本，确保施工进度，增强企业核心竞争力。

[1] W.E.Cummins, M.M.Corletti, T.L.Schulz.AP1000技术特点及开发进展[Z].2009.

[2] 魏俊明,刘 琼,孙 坤.第三代压水堆核电机组AP1000的模块化施工分析[J].电力建设,2008(1):63- 66.

[3] AP1000模块设备规范书[S].

[4] 崔艳艳.AP1000核电机组的模块化施工对总平面布置的影响[J].山西建筑，2013，39(7):23-25.

The type selection and overall layout for large lifting crane hoisting of the third generation nuclear power unit

Xun Zhiguo1Xu Wei2Wei Qiaobin1

(1.CNNPGuodianZhangzhouEnergyCo.,Ltd,Zhangzhou363300,China; 2.DalianYiliyaConstructionMachineryCo.,Ltd,Dalian116023,China)

The article analyzes the type selection of large lifting crane as well as the general layout of overall performances, structural characteristics and maximum ground pressure and other parameters etc. from the construction characteristics and requirements of the third generation of nuclear power unit as the result of reducing costs, raising efficiency and the research results have the referential value of type selection and general layout of large crane to the follow-up third generation nuclear unit.

third generation nuclear power unit, large lifting crane, type selection, general layout

1009-6825(2015)07-0091-02

2014-12-23

荀志国(1982- )，男，硕士，工程师； 徐 伟(1984- )，男，工程师； 韦俏斌(1982- )，男，工程师

TH218

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