国产自主化三代核电主设备开顶法吊装方式探讨

李全星，黄 磊

(中广核工程有限公司，广东 深圳518124)

主设备开顶法吊装方式是在反应堆厂房穹顶吊装就位前通过大型吊机将核岛主设备在厂房外完成翻转并一次性吊装就位的施工技术，本文研究的主设备指蒸汽发生器、压力容器、稳压器一回路三大设备。主设备开顶式引入方式有别于主设备传统引入方式，主设备的引入将不再受制于反应堆厂房环吊可用的前置条件，环吊安装和调试工作将推后至与主管道安装工作并行施工，从而达到优化建安施工逻辑、缩短建造工期的目的。

1 主设备开顶法应用现状

主设备开顶法施工技术在国外核电项目早已应用。印度Tarapur项目的3/4号机组开顶法吊装50件设备，包含热交换器、蒸发器和稳压器等；日本A B WR/E S B WR项目反应堆厂房的主设备和大型模块都是采用开顶法吊装引入；国内三门、海阳A P1000项目主设备吊装也都采用开顶法施工技术。

虽然该施工技术已在国内外成功应用，由于国产自主化三代核电主设备结构、尺寸、重量均发生重大变化，目前国内外此类堆型主设备吊装仍使用传统方式在核岛厂房内完成翻转吊装，如能将该施工技术和国产自主化三代核电主设备自身结构特点结合，实现国产自主化三代核电主设备开顶法吊装，将具有十分重要的现实意义。

2 主设备开顶法吊装方式选择

核岛主设备吊装一般按照“设备卸车、翻转准备、翻转吊装、调整就位”4个阶段进行，由于核岛主设备体积大、质量大、构造精密等特点，吊装过程必须使用特制专用工具，在保证安全的前提下，选择和确定最适合的吊装方式和专用工具，以降低吊装难度和风险。

2.1 吊装方式选定原则

按照“技术成熟、安全可靠、经济合理”原则，通过综合分析吊装效率、吊装难度，结合国产自主化三代核电机组主设备自身结构特点和大型吊机吊钩类型，选择更合理的吊装方式和翻转工具。

2.2 蒸汽发生器吊装

本研究参考蒸汽发生器外形尺寸约22744mm×4870mm和重约510 t，对蒸汽发生器吊装方式和专用工具选型分别进行研究。

2.2.1 翻转方式选择

1)支架式 优点:技术可靠，主要工具在AP1000和CPR堆型使用过；部分工具可以使用现有核岛内翻转工具，节约成本；不用分析翻转工具对设备本身影响，降低不可预知风险。缺点:翻转方式传统，工序较复杂。如图1所示。

2)J形架式 优点:使用新工艺，简化安装工序；结构简单，节省安装工期。缺点:需设计J形架；需要对蒸发器本体影响进行分析。如图2所示。

图1 蒸汽发生器支架式翻转方式

图2 蒸汽发生器J形架式翻转方式

3)抬吊式 优点:简化安装工艺。缺点:场地需求大，需要400 t级辅助吊机配合；吊机费用高。如图3所示。

图3 蒸汽发生器抬吊式翻转方式

经过对比分析，蒸汽发生器作为一回路最大的重型主设备，考虑到吊装重量及内部传热管束在吊装过程的晃动要求，采用支架式翻转方式更合适。

2.2.2 专用工具选择

蒸汽发生器按照使用支架式翻转方式对吊装工具进行选型，吊装翻转专用工具选型参考成熟的CPR堆型岛内翻转工具和A P1000堆型翻转工具，如表1所示。

2.3 压力容器吊装

本研究参考压力容器外形尺寸约9435mm×4780mm，重约360 t，借鉴AP1000堆型和CPR堆型压力容器翻转方式，对压力容器吊装方式和专用工具选择进行研究。

2.3.1 翻转方式选择

1)支架式 优点:技术可靠，主要工具在CPR堆型上使用过；除与吊钩连接部件适应性修改外，均可用现有工具，节约成本；不用力学分析对设备本身影响。缺点:翻转方式传统，所用工序较复杂。如图4所示。

表1 蒸汽发生器吊装工具选择

图4 压力容器支架式翻转方式

2)J形架 优点:使用了新工艺，简化了安装工序；技术可靠，主要工具在A P1000和CPR堆型上使用过；不用单独力学分析翻转工具对设备本身影响。如图5所示。

图5 压力容器J形架式翻转方式

经过对比分析，压力容器结构简单，翻转风险易于管控，如采用支架式翻转方式，翻转准备工作和翻转过程过于复杂，J形架式翻转方式更具有经济性，可简化安装工艺，节约安装工期，且翻转风险也较低。

2.3.2 专用工具选择

压力容器按照使用J形架式翻转方式对吊装工具进行选型，如表2所示。

表2 压力容器吊装工具选择

2.4 稳压器吊装

参考稳压器外形尺寸约14500mm×2960mm，重约128 t，对稳压器吊装方式和专用工具选择进行研究。

2.4.1 翻转方式选择

经过对比分析，稳压器重量轻，采用大型汽车式起重机可轻松实现翻转，减少翻转准备环节，吊装技术成熟。

1)支架式 优点:技术可靠，主要工具使用过；除与吊钩连接部件适应性修改外，均可用现有工具，节约成本；不用力学分析翻转工具对设备本身影响。缺点:翻转方式传统，所用工序较复杂(见图6)。

图6 稳压器支架式翻转方式

2)抬吊式 优点:简化了安装工艺，节约施工工期。缺点:场地需求大，需要2台100 t级汽车式起重机配合。如图7所示。

2.4.2 专用工具选择

稳压器按照使用抬吊式翻转方式对吊装工具进行选型，专用工具选择如表3所示。

3 注意事项

主设备开顶法施工是传统施工方式的一次重大变革，相应的施工前提条件也发生了很大变化。

图7 稳压器抬吊式翻转方式

表3 稳压器吊装工具选择

为确保开顶法施工顺利实施，在具体项目策划实施过程中需重点关注如下事项。

1)施工环境 主设备房间要在穹顶吊装前具备安装施工条件。

2)设备供货 设备供货时间较传统施工模式大幅提前，主设备及其支撑需在反应堆穹顶吊装前全部到货。

3)设计细化 虽然本次选型的专用工具均在A P1000或CPR堆型上应用过，但设备的差异性决定了不能照搬套用，需配套主设备对专用工具进行设计及优化。

4 结语

本文通过研究国产自主化三代核电机组采用开顶法施工的各种主设备翻转吊装方式和专用工具的优缺点对比分析，提出适合国产自主化三代核电堆型开顶法吊装的最佳翻转吊装方式及相应的专用工具，同时就项目实施过程中的重点关注事项提出建议，以期为业界同行在国产自主化核电堆型推广、应用主设备开顶式施工方法研究提供参考。