台山CEPR核电站核岛支架优化及在施工中的应用

2015-05-13唐文彬李福东

科技创新导报 2015年3期

唐文彬　李福东

摘要：该文简单介绍了核电站支架分类，通过比对研究台山CEPR支架的设计工具、结构形式、材料选用、生根方式、供货形式等方面的特点，分析了台山CEPR支架优化和对施工的影响，对后续核电站核岛支架设计选用提供了良好借鉴，也为现场施工提供了便利。

关键词：EPR 核电站核岛支架

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）01（c）-0003-02

Abstract：This paper briefly introduce the nuclear power plant support categories.By comparing and studying the characteristics of Taishan CEPR supports design tools， structural styles，material choosing，rooting methods and supply forms，this paper analyze the influence of Taishan CEPR supports optimization to construction.It is providing a good references to the following nuclear power plant nuclear island support design material choosing，and also offer conveniences to site construction.

Key Words：EPR；Nuclear Power Plant；Nuclear Island；Support

EPR机组是目前技术最先进的三代核电机组之一，是目前世界上单机容量最大的核电机组。该机组以法国N4型和德国KONVOI型核电站为设计参考，充分吸收了法国和德国核电设计、建造和运行经验，EPR总体设计目标和安全指标都达到了第三代核电站的要求。

台山核电站位于广东省江门市赤溪镇，一期工程引进2台EPR机组，设计和采购主要供应商为法国AREVA NP公司（以下简称ANP），定名为CEPR（中国改进型压水堆），单机设计容量1750 MW，是目前世界上，单机容量最大的反应堆，是中国广核集团首个采用第三代核电技术的示范工程。

1 核电站支架简介

核电站核岛安装工程总计分为10个安装包，支架的预制和安装属于EM4辅助系统安装包。由于核电工程的特殊性，核电站核岛辅助管道支架与其他工程管道支架有着很大的差别，支架安装的各方面要求更为严格、复杂，管道支架的安装质量直接影响到管道的安装，进而影响系统功能的实现。上述的特点分别体现在设计、材料、功能、安装技术要求和难度等诸多方面。

核岛支架可按照下面两个方式进行分类。

1.1 支架按RCC-M标准分级

核岛辅助管道中的支架，按照法国《压水堆核岛机械设备设计与建造规则》（简称RCC-M法规）[1]中的H1300篇的规定，可分为S1、S2级，除此之外还有NC级（NC级即非RCC-M级）。

支架的级别与被支承设备级别相关联，具体可分为：

—S1级支架：支承1级设备或部件；

—S2级支架：支承2级或3级设备或部件；

—NC级支架：支承NC级设备或部件；

当级别不同的两个或两个以上设备共用一个支架时，支架的级别按级别最高的那个设备定级。

1.2 支架按安装阶段分级

支架的安装可分为两个不同阶段：第一阶段、第二阶段。对应于这两个阶段支架，我们习惯称之为一阶段（第一级）支架和二阶段（第二级）支架（这不同于RCC-M中规定的S1、S2级）。

第一级支架指的是固定到土建钢结构或混凝土结构上的固定部件和辅助钢结构架。对于不同支架型式，一级支架的组成也不同。如：对于悬臂梁式支架，一级支架包括基板（预埋板除外）和悬臂梁；对于吊架，一级支架包括基板和吊耳；对于横向限位器及其它结构梁型支架，一级支架包括基板和结构梁部分。

第二级支架包括：管道限位和固定部件、中间支承件，是支架功能的主要体现。

管道限位和固定部件包括：整体化固定支座附件（假三通）、支架限位部件、导向部件、弯管托（耳轴）、U型管卡、管夹、抗摆动支承中间连接部件、拉杆、缓冲器拉杆、弹簧箱等。

中间支承部件包括：吊环螺母、法兰螺栓、U型连接件、吊杆、吊杆连接件、吊架横担梁等等。

2 台山CEPR核岛支架的优化及对现场施工的影响

为了优化支架的预制和安装，EPR在充分借鉴欧洲核电站的建设经验，重新设计并规范了管道支架的结构标准，并将该优化用于台山CEPR的管道支架设计。

2.1 采用PDMS三维设计，充分考虑空间布置，减少干涉

台山CEPR的一个典型特点是采用PDMS三维软件进行设计。PDMS是一种高效一体化工厂全专业二三维系统和布置协同设计平台，在以解决工厂设计最难点-工艺和管道设计为核心的同时，解决设备、建筑、土建、结构、暖通、电气、仪表、支吊架等各专业详细二维系统设计和三维布置设计，使各专业间充分关联联动。可以从二维工厂逻辑模型可以直接生成三维工厂模型，而后生成各专业或多专业布置图、结构图、支吊架安装图等等。PDMS可提高设计效率50%以上，并使无差错设计和无碰撞施工成为可能实现的事实。用户只需拥有它就可进行工艺、设备、建筑、管道、土建、结构、暖通、电气、仪表等各专业二维系统设计和三维布置设计，不需另外购买图形平台软件、数据库平台软件、自动出图软件、单管图软件、配管图（下料图）软件等。endprint

设计方在进行管道支架设计时，充分考虑空间因素等，在三维环境设计完成后，导出为平面施工图纸。三维设计在台山CEPR的实施，将大大减少支架与各个专业间冲突，较少不必要的设计修改和返工。

2.2 简化支架结构，减少支架焊口数量

ANP在充分借鉴欧洲电站支架设计经验的基础上，对台山CEPR支架结构进行了优化，二阶段采用了成品供货部件，与CPR1000相比，支架结构大为简化。在结构简化的基础上，每张支架图的焊口数量较CPR1000也大为减少，每张支架图基本不超过3个，大大减少焊接工作量。

台山CEPR支架的一般结构分为支架生根部分、连接部分（方钢、方形板或其他刚性支撑）和二阶段支架（决定支架功能）三部分组成，详见图1、图2。

上述两种结构只是基本结构，实际可能随着空间和功能的不同引申出不同的组合方式，但基本的结构形式是一致的。

支架结构优化，需加工一阶段支架部分的工作量大为较少，为预制节省了工期。而单个支架焊口数量的大幅度减少，也给现场安装带来了便利。

2.3 采用简单型材构成支架，焊接方便

由于一阶段支架需焊接在预埋板或土建钢结构上，所以设计方在一阶段支架的设计上采用形状简单的型材—— 方刚，来替代CPR1000常用的工字钢和槽钢等形状复杂的型材，由于该设计理念的应用，现场支架的焊接时间将会减少。规格相近的方钢和工字钢焊接，方钢的焊缝焊接的工作量都较少，考虑到焊缝的焊渣清理以及焊缝检验等工作，单个焊缝焊接效率至少提高50%以上。

2.4 大量使用预埋板代替锚固螺栓板

台山CEPR的设计方在土建设计阶段就设计了大量的预埋板，以便后续的支架安装时可以采用预埋板焊接而不是采用在CPR1000大量使用的膨胀螺栓钻孔固定锚固板的支架安装方式，方便现场安装，提高工作效率。同时，支架安装的固定质量更有保证。

ANP设计范围内的所有支架都将采用预埋板焊接的形式安装。

2.5 二阶段支架将全部采用成品供货

标准支架手册《EPR Support Catalogue》[2]中对台山CEPR的二阶段支架进行详细描述。台山支架所需的二阶段支架都将从该文件中进行选取和制造加工。ANP进行支架设计、供应商对支架进行加工制造以及安装承包商的现场安装，全部参考该文件执行，标准统一。并且二阶段支架全部为成品到货，不需要再进行二次预制。

在供货状态上，二阶段为整体打包到货，即单个二阶段支架，包括U型箍、螺杆、板材、非标件等等，全部为整体到货。二阶段的成品状态及整体到货将大大减少支架的预制量，并且对现场安装带来极高的便利。

从上面各个方面可以看出，台山CEPR由于采用了各种设计、制造优化，现场支架的预制和安装效率，将会有一个大幅度的提升。

3 台山CEPR支架优化对后续核电项目的启示

3.1 支架的标准化设计和制造

建议后续项目应设置一个统一的支架设计、制造和安装平台。对于设计方可以是一个元件库，设计时可以直接从元件库中进行选取。同时，该支架手册文件应与设计方的PDMS元件库保持一致。设计、制造和安装统一标准，做到标准化的设计、制造和施工。

3.2 尽量采用预埋件的支架生根方式

预埋板焊接支架较锚固板安装形式而言，固定质量以及安装进度可以得到大幅度提高。因此后续电站在设计时，可以在土建设计阶段充分考虑预埋板的设置，方便现场安装。

3.3 优化支架结构

设计方在进行一阶段支架的设计上采用形状较为简单的型材——方刚，来替代CPR1000常用的工字钢和槽钢等形状复杂的型材，以减少现场焊接工作量和焊接难度。

4 结语

目前，台山CEPR核电站已进入系统施工阶段，通过设计方对支架设计制造的优化设计，现场安装承包商的实际安装操作，论证了EPR核岛支架在设计和选型等方面给现场施工带来的有利影响，为后续我国自主三代核电核岛支架的优化设计积累了经验。

参考文献