第三代核電吊裝用大型起重機選型與總平布置

荀志國 徐 偉 韋俏斌

(1.中核國電漳州能源有限公司，福建 漳州 363300； 2.大連益利亞工程機械有限公司，遼寧 大連 116023)

第三代核電吊裝用大型起重機選型與總平布置

荀志國1徐 偉2韋俏斌1

(1.中核國電漳州能源有限公司，福建 漳州 363300； 2.大連益利亞工程機械有限公司，遼寧 大連 116023)

從第三代核電主要施工特點及需求出發，針對我國第三代核電施工特點對大型起重機選型進行分析，同時兼顧起重機的綜合起重性能、結構特點、最大對地壓力等參數進行總平布置，可有效降低施工成本，提高施工效率，研究成果對后續三代核電核電施工用大型起重機的選型及總平布置具有參考價值。

第三代核電，大型起重機，選型，總平布置

0 引言

第三代核電的主要施工特點是模塊化施工，即根據核電廠的整體結構組成特點，將其歸列為各自的模塊，直接在工廠里按模塊進行預制、組裝，最后在核電站實行總裝[1]。三代核電機組的模塊分為結構模塊、管道模塊和設備模塊[2]。模塊化施工一方面可以提高工作效率，大大縮短建設周期；另一方面，減少了高空作業和封閉環境作業量，提高了施工安全性。但是模塊化施工對大型起重機的起重能力也提出了更高的要求，如三代核電核電機組的施工需要3 000 t級、起重能力40 000 t·m以上的起重機，而國家自主研發的“華龍一號”穹頂吊裝對吊裝用起重機的起重力矩需求達到了80 000 t·m以上。

在第三代核電核電施工中做好起重機選型、優化總平布置，將有效優化施工進度，減少施工場地處理費用，縮短場地處理工期，提高大型起重機的場地適用性，確保實現安全吊裝。

1 3 000 t級起重機分析

1.1 3 000 t級起重機結構形式

三代核電適用的大型起重機基本分為兩種結構形式，一種為環軌式起重機，其主要特點為配重塊為深埋式(即澆筑混凝土深埋于地下)、無下車行走機構，主車沿著以配重軸為圓心的環形軌道運動，結合回轉、起升和變幅動作調整被吊物的安裝位置，結構形式如圖1所示。另一種為履帶式，其主要特點是起重機可帶載行走，道路通過性強，吊裝結束后，起重機駛離吊裝區域，結構形式如圖2所示。

1.2 3 000 t級起重機核電施工業績

目前，美國BIGGE公司AFRD 125D(7 500 t級)環軌式起重機已成功應用于美國Vogtle 3號、4號三代核電核電施工現場，國內三代核電施工無環軌式起重機施工使用經驗；進口履帶式起重機主要有德國TEREX CC8800-1TWIN(3 200 t)已成功應用于山東海陽三代核電核電施工，美國蘭普森LTL2600B(2 350 t)已成功應用于浙江三門三代核電核電施工。

國產履帶式起重機主要有三一SCC3600A(3 600 t)已在山東石島灣CAP1400核電施工現場進行安裝，但未進行實物吊裝；中聯ZCC3200NP(3 200 t)于2014年12月20日完成江蘇田灣WWER-1000堆型3號穹頂吊裝。

其余起重機如德國LIEBHERR LR13000(3 000 t)用于美國芝加哥BP煉油項目施工，徐工XGC88000(3 600 t)用于國內石化產業施工但均未有三代核電施工業績。

1.3 起重機吊裝施工場地承載力需求分析

3 000 t級起重機結構自重約3 500 t，三代核電最重模塊CA01起吊重量約1 000 t[2]，總重約4 500 t重量通過履帶或環梁作用于地面，對地面承載能力提出較高要求，吊裝區域場地處理面積、方式及成本需統籌考慮。針對三代核電大型模塊吊裝特點結合各型號起重機結構受力特點，各型號起重機最大對地壓力如表1所示。

表1 起重機最大對地壓力

1.4 起重機特點分析

三代核電大型模塊吊裝需求用起重機為3 000 t級，起重力矩大于40 000 t·m；針對國外LR13000，LTL2600B，CC8800-1TWIN三種結構形式的履帶式起重機進行特點分析。

LR13000起重機由一人操作，后配重為懸浮式，回轉過程中離開地面，可減少一部分場地處理的面積，將主車配重托盤改為超起托盤,同時將主車配重增加至750 t后，可將LR13000變為無超起配重的1 350 t級履帶式起重機，從而進一步增加起重機的靈活性；吊車采用單臂結構，利用副臂中間節及附屬裝置可以組合成“POWER-BOOM”的強力臂，進而顯著增強小半徑范圍以內的起重性能。

LTL2600B起重機采用前后履帶車形式，由三名操作人員的協同作業完成起重機的動作，可通過行走T形臺形式完成起重機的回轉；吊臂系統采用弦腹桿組合式，方便運輸，組合的吊臂截面較大，增強截面抗彎性能，該起重機起重性能最強，且在一定半徑范圍內起重性能幾乎無衰減。

CC8800-1TWIN起重機由一人操作，雙臂結構的運用明顯增強小半徑范圍的起重能力，但由于雙臂結構自重較重，大半徑下的起重性能衰減迅速；超起部分采用配重拖車形式，配合主車在地面上進行回轉，需要進行較大面積的高平整度場地處理。國產起重機結構均效仿以上車型，融合各進口起重機特點并加以創新。

2 三代核電總平布置需考慮的因素

2.1 起重機起重性能

3 000 t級起重機提供很多吊臂組合，不同產品的起重性能存在較大差別，有的產品大臂長遠半徑性能強，起重性能穩定；有的產品小半徑起重能力強，遠半徑起重性能衰減快，結合三代核電模塊吊裝特點，起重機幅度一般控制在40 m～50 m之間，對部分3 000 t級起重機性能進行對比，由圖3，圖4可以看出，國產車起重性能明顯大于進口起重機；LTL2600B起重性能最強且基本無衰減；由于雙臂結構自重較重，在大半徑下超起配重需平衡更多傾覆力矩，因此雙臂結構大半徑下起重性能衰減較快，由圖4可以看出LR13000在大于48 m半徑后起重性能較CC8800-1TWIN有提高。

2.2 吊裝場地布置

三代核電吊裝場地布置時需要綜合考慮以下幾個方面：

1)起吊物的起吊位置。三代核電中除鋼屋架穹頂采用現場預制外，其余模塊均采取大型運輸車起吊的方式，因此場地布置需兼顧鋼屋架穹頂預制及運輸車停靠的位置，盡量減少起重機行走距離，降低場地處理面積。2)三代核電施工區域地下管廊密布，大型起重機吊裝對地面承載能力高，因此在最初的總圖布置時就應盡量考慮地基條件好的基巖區域布置[3]。3)吊裝場地承載能力的設計需兼顧起重機組裝驗收超載試驗對地面承載能力的需求。以充分利用場地資源，減少場地處理費用。4)兩個核島間吊裝場地的過渡段需滿足行走及轉向要求。根據起重機運動形式及國內三代核電吊裝場地布置成功經驗，目前場地分為形式一：T形臺式，如圖5所示；形式二：主車固定后車回轉式，如圖6所示。

2.3 檢維修場地布置

檢維修場地的設計需要綜合考慮以下幾個方面：

1)起重機發生故障時爬桿進行維修的需要，起重機例行維護保養爬桿的需要。2)應盡可能的接近吊裝場地，以滿足極端氣象天氣(如臺風、雷電、暴雨)下起重機靈敏反應、快速動作爬桿的要求。3)優先考慮將檢維修場地與重件道路綜合利用，需滿足起重機爬桿不會對重件設備的運輸構成影響。4)檢維修場地與吊裝場地過渡段設計滿足起重機轉向(轉向路寬大于行走路寬)對道路的需求。

3 結語

我國第三代核電機組的模塊化施工，對吊裝施工用大型起重機提出了更高的要求，同時起重機的吊裝場地、檢維修場地的處理費用也大幅增加；進口起重機在國內三代核電核電施工現場的成功應用及國產起重機的涌現提供了更加寬泛的選擇空間。在確保大型起重機安全使用的前提下，結合起重機的特性(起重性能曲線、結構特點、拆組裝便利性等)及三代核電大型模塊、設備吊裝總平布置選擇合適的起重機可降低施工成本，確保施工進度，增強企業核心競爭力。

[1] W.E.Cummins, M.M.Corletti, T.L.Schulz.AP1000技術特點及開發進展[Z].2009.

[2] 魏俊明,劉 瓊,孫 坤.第三代壓水堆核電機組AP1000的模塊化施工分析[J].電力建設,2008(1):63- 66.

[3] AP1000模塊設備規范書[S].

[4] 崔艷艷.AP1000核電機組的模塊化施工對總平面布置的影響[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

荀志國(1982- )，男，碩士，工程師； 徐 偉(1984- )，男，工程師； 韋俏斌(1982- )，男，工程師

TH218

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