AP1000屏蔽式主泵拆装工具研制

钟兴华，马 莉

（湖南中联重科股份有限公司，湖南 长沙410025）

AP1000屏蔽式主泵拆装工具研制

钟兴华，马 莉

（湖南中联重科股份有限公司，湖南 长沙410025）

从AP1000主泵的组成和安装要求出发，阐述了对应安装工具的设计要点和边界条件。结合AP1000主泵拆装工具的设计方法和自身特点，并在首批主泵安装实践的基础上，阐述了主泵安装操作流程，为后续项目中主泵拆装设备的设计提供技术参考。

AP1000；主泵；拆装工具；安装

为加速我国核电工业现代化进程，在较高的起点上自主创新，我国以三门、海阳项目为依托，引进美国AP1000第三代非能动核电技术。计划通过引进技术的消化吸收及依托项目自主建设完成设计及关键设备的技术转让，并结合我国实际进行必要的改进，全面掌握AP1000设备设计和制造技术，基本具备自主生产制造后续机组关键设备的能力[1]。

AP1000作为世界上首次建造的堆型，一些关键技术还处于试验阶段。首批4台机组采用的是美国EMD制造的屏蔽式主泵，与以往二代反应堆相比，主泵的结构形式和安装方式都有很大不同，维修空间狭窄需要专用的拆装工具。国内制造厂家缺乏此类核电专用、非标设备的制造技术和经验，为设备的国产化带来了较大困难。本文所述主泵拆装工具应用于AP1000三门2#机组及海阳3/4#机组核电主泵的安装，下面对主泵安装设备的技术特点及核岛主泵安装的流程和方法进行阐述。

1 AP1000主泵简介

AP1000核电机组共4台主泵，分别倒置安装于RCS系统A、B两个环路SG底部封头上，对应编号为01/02A和01/02B。其中01A和01B安装在11201隔间内，02A和02B安装在11202隔间内，安装标高EL84′6″～ EL107′2″[2].

主泵由主泵可拆卸组件、吸入短管、泵壳、换热器、螺柱、螺母、密封环和各类传感器、检测器等组成[2]，单主泵重约83 t.叶轮和导叶等水力部件直接安装在电机转子的输出轴上，中间没有联轴器，在主泵拆装和检修时随电机模块一起拆卸。

从图1可以看出，主泵直接安装于蒸发器底部，二者共用一个支撑系统，这样简化了支撑系统，增大了下部空间，但实际运行中总有不可预见的事故发生。虽然设计上为主泵的安装和维修留有空间，但空间狭小，现场操作困难[3]。

图1 A/B主泵安装示意图

2 主泵拆装工具设计方案

2.1 设计方案

主泵拆装工具主要用于AP1000核电站SG隔间（位于CA01模块内）内安装、拆卸和维护A/B主泵最大可拆卸部分，并作为一个支撑载体和运输工具。A/B泵安装位置如图1所示。工具采用模块化设计，通过结构分析和功能分解，设计出一系列功能模块。其中，主泵小车作为功能模块的主体，吸入导管、主螺栓和换热器等安装工具配合主泵小车使用，通过模块间的选择和组合来满足特定的安装需求。

2.2 功能原理

主泵小车以主泵法兰为接口，圆周4点承载，可拆分式结构设计。具备多维的自由度调整能力，同时满足结构性约束条件。功能原理如图2所示。

图2 主泵小车功能原理图

2.3 性能参数

主泵小车的主要技术参数如表1所列。

表1 主泵小车主要技术参数

2.3.1 结构组成

主泵小车服务于CA01模块内4台主泵的安装，A/B主泵的标记如图3所示。其中，01A与01B泵位于西SG隔间内，02A与02B泵位于东SG隔间内。根据A/B主泵在SG隔间内的安装位置和空间布置差异[4]，主泵小车可用一组通用零部件衍生出2种变形结构，即主泵小车A和B，对应于01/02A和01/02B泵的安装。其中，顶环、中环和固定基座分为A、B两种结构形式，其余零组件通用[5]。相应的，4-P杆件单元圆周投影位置也进行了微调，以满足主泵外部接线端子箱的嵌入和蒸发器支撑间的合理间隙。主泵小车的顶升点和导向点位置布置如图3所示。

图3 主泵安装小车顶升及导向定位点布置图

主泵小车的中部和顶部平台可拆分，满足小车的“打开”和通过性要求。运用4-P功能单元串联组合实现的动态支撑机构，以满足圆周调整和主泵的水平定位要求，结构简单可靠。相应的，配合侧向安装加强框架结构予以限位，保证小车承载时的侧向稳定。框架结构可向外展开（打开角度≥5°）以满足小车的“接泵”要求。

中部平台高度结合主泵及下部圆周外侧接线端子箱（考虑提升高度）确定。平台上装有对顶推力机构，以实现小车圆周角度的调整要求[6]。顶部平台装有蜗杆顶升机构和水平定位装置，以实现主泵的X、Y向微调及垂直顶升功能[7]。主泵小车具有±0.5°内的垂直调整能力和满足主泵安装需求的提升行程，并在该行程的任意位置提供可靠的支撑。主泵顶升过程中，泵壳法兰圆周悬吊4根导向螺杆保障主泵的施工安全。

2.3.2 电气控制系统

主泵小车可通过远程操纵方式控制4台伺服电机动作，具有“单独”和“同步”操作模式可供选择。主泵升降过程中实时监测每台升降机实际载荷值及伸缩量进行安全控制，具有“低位”、“高位”和过载保护功能。

主泵安装过程中，结合垂直度和平行度的误差控制要求，作如下限制：

（1）“单独”操作模式下，当任意2点的高程差≥6.35 mm时，限制动作并声光报警；

（2）“同步”操作模式下，当任意2点的高程差≥1.52 mm时，限制动作并声光报警；

默认“同步”操作模式对应4台伺服电机的同步动作。当用作换热器安装工具时，同步升降按钮可实现任意选定3点的同步升降。

顶升精度定性分析：由蜗杆升降机的提升速度N ＝ 48 r/linch（即 25.4 mm），减速机速比 i=64，伺服电机最大转速设定为Nmax=3 000 rpm，计算得速度为Vmax=0.41 mm/s，满足安装所需的精度控制要求。

3 性能试验

主泵小车作为功能主体，结合其分类和使用性质，参照GB/T3811-2008《起重机设计规范》和GB/T14560-2016《履带起重机》标准进行《出厂性能试验》和《试验大纲》的编制，为设备的出厂验收提供了标准和依据。

主泵小车及其附属结构分别进行（空载）功能性试验和（1.25倍）静载试验及（1.1倍）动载试验。同时，控制系统经过功能测试、性能测试和可靠性测试等。动载工况分析时，将地面不平度和主泵垂直度误差叠加考虑，与顶升载荷的2%作比较取大值确定侧向载荷（其中，2%侧载对应按GB/T3811设计选取）。顶升高度按行程极限值设置，相应进行限元分析，校核主泵小车的结构强度和侧向稳定性。

4 结束语

主泵安装是核电主设备安装的关键环节之一，其拆装工具设计的合理性和可靠性对主泵安装质量和施工效率有直接影响。本文通过对AP1000屏蔽式主泵拆装工具的设计特点及功能原理进行详细阐述，明确了此类工具设计的边界条件和要点，保障了设备国产化的顺利展开。同时，针对屏蔽式主泵或湿绕组主泵进行改型设计和功能拓展，为后续CAP1400及CAP1700主泵拆装工具设计提供借鉴和经验参考。

[1]国家发展和改革委员会.核电中长期发展规划（2005—2020）[R].北京：中国新闻网，2007.

[2]林诚格．非能动安全先进核电厂AP1000[M]．北京：原子能出版社，2008.

[3]庄亚平．AP1000屏蔽泵的应用分析[J].电力建设，2010，30（11）：98-101.

[4]张明乾.浅谈压水堆核电站AP1000屏蔽式电动主泵[J].水泵技术，2008（4）：1-5.

[5]钟兴华.核电主泵拆装装置：中国，ZL 201310043638.9[P].2013.

[6]钟兴华.圆周角度调整机构：中国，ZL201320063909.2[P].2013.

[7]钟兴华.随动定位顶升机构：中国，ZL201320064218.4[P].2013.

Design of AP1000 RCP Installating Tools

ZHONG Xing-hua，MA Li
（ZOOMLION Heavy Industry Science and Technology Co.，Ltd.，Hunan Changsha 410025，China）

The installation format and technical requirements of main equipments were established on the basis of the function and consists of AP1000 reactor coolant pump．Combined with their own characteristics of AP1000 installation/maintenance equipments，the installation logic and sequence of reactor coolant pump are fully description hereafter．And in the practice of the first batch of AP1000 RCP，it can be used as a guideline for the installation of reactor coolant pump of the coming project．

AP1000；reactor coolant pump；installation/maintenance equipment；installation

TM623

A

1672-545X（2017）09-0072-03

2017-06-07

钟兴华（1981-），男，吉林双辽人，产品设计主管，工学硕士，从事起重类设备方面的设计工作。