田灣核電站常規島主蒸汽管道彈簧吊架閉鎖方式優化

摘 要：本文通過對田灣核電站常規島主蒸汽管道閉鎖方案的分析，從動火作業、焊接、作業時間三個方面提出了優化方案。

關鍵詞：核電站 蒸汽管道 閉鎖方案 優化

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（a）-0104-01

管道支吊架是電廠管道的支撐部件，管道支吊架主要起著承受管道重量、平衡介質反力，限制管道位移和防止震動的功能。

核電廠管到支吊架的調整及維修主要是依據DL/T982-2005《核電廠汽水管道與支吊架維修調整導則》。導則5.4.7中規定：蒸汽管道水壓試驗時，應將彈性支架進行鎖定來保護彈簧。

核電廠大修工期關系到電廠經濟效益的好壞，為了使得蒸汽發生器盡快的降低到工作溫度45℃，核電廠采用“溢流冷卻”的方式對蒸汽發生器進行冷卻，即通過給水泵給蒸汽發生器持續注排水，直到蒸汽發生器溫度達到可工作溫度。溢流冷卻過程與蒸汽管道水壓試驗過程相似，即在設計通過蒸汽的管道灌水。因此，在進行“溢流冷卻”前，必須對相關蒸汽管道進行閉鎖。

1 主蒸汽系統簡介

涉及到需要閉鎖的彈簧吊架主要是主蒸汽系統管道上的彈簧吊架，共計40個。主蒸汽系統的主要功能是在電廠100%功率到廠用負荷范圍內從蒸汽發生器向汽輪機供給新蒸汽，4臺蒸汽發生器產生的新蒸汽沿著4個環路的蒸汽母管穿過反應堆廠房，經過蒸汽廠房后進入到汽輪機廠房。4個環路的蒸汽母管匯集到一個主蒸汽集管上，由主蒸汽集管平衡蒸汽壓力后，再由四根管道分別通過4個高壓閥座調節壓力后進入到高壓缸做功。

2 原設計閉鎖方案

原設計閉鎖方案由是俄羅斯原子能進出口公司提供。閉鎖的目的主要是限制彈簧的位移，防止彈簧被過量壓縮，導致彈簧喪失功能。主要采用在彈簧上下壓板之間焊接拉桿或者在彈簧下壓板與彈簧箱底座之間焊接拉桿的方式進行。

閉鎖采用焊接方式，屬于動火作業，需要布置設置嚴格的防護措施。大部分彈簧吊架位置較高，周圍環境復雜，防護難度大，工作時需要花費人力和時間進行防護。

彈簧吊架上可焊接部位有限，只能在彈簧吊架觀察窗部分進行焊接。大修結束后需要進行彈簧吊架進行解鎖，解鎖時要將之前焊接在彈簧吊架上的拉桿切除。反復的焊接和切割會造成彈簧吊架上板、底板以及彈簧箱底板受焊接熱影響變形并產生其它故障，可焊接部位經過反復的焊接及切割，幾乎都是傷痕累累（見圖1所示），這些原因導致下次閉鎖焊接時難度變大，工作時間變長，形成惡性循環。

蒸汽管道彈簧吊架閉鎖工作處于電廠大修的關鍵路徑上，完成工作所需要的時間直接影響機組冷卻時間。機組轉熱態時需要閉鎖的支吊架數量較多，準備和實施的工作量較大，花費時間長達9h。

從原設計閉鎖方案的實施情況可以看出，雖然原設計閉鎖方案可以有效地對彈簧進行保護，但是卻存在下列三個缺點，第一，動火作業，防護困難；第二，反復焊接、切開，對焊接部位造成損傷；第三，作業時間長。根據對作業過程的觀察分析，而且照成這些問題的原因既不是因為閉鎖作業工作人員資質不滿足要求，也不是因為現場復雜的作業環境。造成這些問題的根本原因是閉鎖方式不合理。因此，為了保障設備安全運行，提高電廠經濟效益，有必要對原設計閉鎖方案進行優化。

3 閉鎖方案優化

為了保護彈簧不被過量壓縮，必須有能承載支吊架承受的載荷的載體。初步確定了兩個替代焊接的方案。第一，使用手拉葫蘆掛住彈簧吊架上下兩端替代焊接拉筋承受蒸汽管道充水時額外產生的力；第二，使用螺紋連接的方式替代焊接拉筋承受蒸汽管道充水時額外產生的力。經過現場調查，發現使用手拉葫蘆閉鎖存在一些缺點，首先手拉葫蘆只能承受單向力，其次很多支架上無手拉葫蘆掛的位置，還有就是這些需要閉鎖的支架很多處于高空，將手拉葫蘆從地面運到閉鎖位置也需要使用很多的人力。螺紋連接方式主要是需要在彈簧吊架適當的位置布置支撐點，支撐點在首次實施閉鎖時需要進行焊接，焊接支撐點之后才能進行閉鎖，但是后續閉鎖時直接安裝螺栓、螺母即可。支撐點的焊接工作由于不會對支吊架行使功能產生影響，可以提前安排進行，這樣不會占用大修關鍵路徑。

首先針對這40個彈簧吊架按照承載力的大小，彈簧箱的形式對彈簧吊架進行了分類。針對不同類別的彈簧吊架，在彈簧箱底部或者上下托盤上選擇不同的螺桿支撐方式。針對圖2所示類型彈簧吊架，分別在彈簧箱上板以及彈簧托盤上焊接兩個中間開孔的支撐塊。

針對無法在彈簧箱上板進行焊接，選擇在彈簧托盤以及彈簧箱下板焊接支撐塊，支撐塊的大小根據彈簧箱觀察窗尺寸大小進行確定，支撐塊開孔大小根據所需要螺桿的尺寸進行確定，螺桿尺寸根據彈簧吊架承載情況進行確定。在彈簧吊架閉鎖時，安裝螺紋拉桿和螺母，支撐在兩個支撐塊之間，防止彈簧被過量壓縮；解鎖時，拆除一端支撐塊上的螺母即可，使其不影響彈簧托盤伸縮即可。

4 結語

優化后的閉鎖方案完全解決了原設計方案存在的三個問題，首次進行閉鎖焊接支撐塊的工作量與原設計閉鎖方式基本相當，但是可以安排在非關鍵路徑期間進行焊接工作。焊接后40個支吊架閉鎖時只要安裝螺紋拉桿即可。原設計方案進行閉鎖時，四組工作人員同時閉鎖需要用時9h，按照優化的方案，四組人員同時作業只需要3h既可以完成閉鎖工作。同樣，解鎖時只需要拆掉一端的兩個螺母，四組人員同時工作2個小時即可完成解鎖工作。而支撐塊焊接到彈簧箱以及托盤上之后也不需要進行切割拆除，也避免了原設計方案存在的損傷支吊架的問題。并且除了首次閉鎖焊接支撐塊需要進行動火作業之外，后續閉鎖解鎖作業非動火作業，不需要在耗費人力物力進行防護。