AP1000核電廠主泵變頻器安裝實踐

程明星

摘 要：AP1000核電廠主泵變頻器安裝重量重，體積大，與其他專業施工邏輯交叉多；同時設備本身對安裝環境要求較高，需要采取臨時溫濕度控制措施及防塵降塵措施，設備安裝困難多，本文通過某濱海AP1000核電項目主泵變頻器的安裝實踐，簡要介紹了變頻器安裝工序、需注意事項，及后續改進建議等，為其他AP1000項目的同類設備安裝提供有益借鑒。

關鍵詞：AP1000；主泵變頻器；安裝；經驗反饋

AP1000核電技術，是中國核電技術自主化依托項目最終選用技術，于2007年正式確定。首批依托項目4臺機組分別落戶浙江三門及山東海陽。AP1000技術的關鍵亮點之一是一回路系統冷卻劑主泵采用屏蔽主泵，減少了其他壓水堆核電技術上采用的軸密封主泵上可能發生的因軸封損壞造成冷卻劑大量泄漏的隱患。

為滿足中國50赫茲工頻電壓供電的要求并減小主泵啟動時對廠用電系統和電機的沖擊，在主泵供電回路中設計主泵變頻器（Variable Frequency Drive，VFD）設備。AP1000主泵變頻器額定運行工況輸入10.5千伏，50赫茲，輸出6.9千伏，60赫茲。VFD主要作用是先通過變頻啟動主泵并升速后，再通過定頻輸出60赫茲主泵電源。中國AP1000依托項目的主泵變頻器由美國WEC公司采購，德國西門子公司制造。本文通過某濱海核電項目主泵變頻器的安裝介紹，為后續其他AP1000項目類似設備安裝提供良好實踐及經驗反饋。

1 主泵變頻器簡介

中國某AP1000核電項目每臺機組設置4臺主泵，每臺主泵配備1臺變頻器，均布置在核島與常規島廠房連接處的常規島第一跨廠房內。變頻器供電從常規島4段中壓母線取電，經變壓變頻后輸出至布置在核島輔助廠房的主泵斷路器。每臺變頻器由電源輸入柜、變壓器柜、保護及控制柜、單元柜、電源輸出柜、冷卻柜、換熱器模塊等7大組件構成。安裝完成后單臺變頻器最終尺寸12.745米*1.778米*2.921米，總重量為30683千克。

2 主泵變頻器運輸、存儲

VFD設備整體重量大，某濱海核電主泵變頻器全部通過海運運輸至核電廠重件碼頭，通過平板拖車運輸至存儲倉庫。為便于運輸，將1臺變頻器分為4個運輸子組件，4個運輸子組件的帶包裝尺寸及重量詳見表1。由于各組裝尺寸大，重量重，因此如果現場不能在設備到貨后直接引入安裝位置的，必須考慮臨時儲存倉庫的出入與倒運問題。

3主泵變頻器現場安裝

3.1主泵變頻器安裝難點

3.1.1 設備重量大，房間內無專用運輸吊點，地面有預埋螺栓需要保護，運輸難度大。

3.1.2 變頻器安裝期間對設備安裝環境清潔度及溫、濕度要求高，需要在建安裝較多臨時溫、濕度控制措施。

3.1.3 設備外形大，對房間內部施工邏輯、土建地面平整度等有較高要求。

3.2 現場安裝的施工先決條件

3.2.1 設備安裝時的環境溫度應控制在0-55攝氏度，空氣的相對濕度不高于95%，無凝露，須有溫、濕度控制措施。防塵等級根據ASME要求，達到B級清潔度。

3.2.2 設備安裝預埋地腳螺栓已施工完畢并經測量復測檢查合格（預埋螺栓其中心偏差≤1毫米，頂標高偏差+10毫米～+5毫米）。

3.2.3 安裝地面應整潔、平坦、干燥，地面油漆施工完成；具有足夠的作業空間（設備安裝后柜門可自由開關）。施工臨時電源具備，區域照明良好。

3.3 現場安裝的施工流程

設備帶包裝箱引入安裝位置→設備開箱檢查→設備就位、組裝及安裝→接地安裝→最終檢查→成品保護

3.4 變頻器設備安裝實施

3.4.1 主泵變頻器引入前，房間需滿足設備提前引入條件。主泵變頻器安裝房間的屋頂、樓板施工完畢，不得有滲漏。主泵變頻器最終安裝位置的地面油漆需完成。主泵變頻器的吊裝及運輸路徑通暢，無障礙。安裝用的預埋螺栓應驗收合格。并做好預埋螺栓的成品保護工作。可以根據現場實際情況用木箱蓋住預埋螺栓，防止在主泵變頻器引入時碰撞預埋螺栓，導致變形。

3.4.2 主泵變頻器的運輸通道設置

第一跨10.74米層VFD運輸通道設在第一跨最終安裝位置南側，在墻體上預留引入孔洞（孔洞尺寸7米*5米，引入后封閉）。

第一跨16米層VFD運輸通道設在靠近主廠房側，在墻體上預留引入孔洞（孔洞尺寸7.5米*6米，引入后封閉）。

3.4.3 主泵變頻器的設備吊裝、運輸應由專門人員指揮，并按照已確定施工方案進行。

3.4.4 主泵變頻器引入安裝區域后，利用枕木臨時存放在設備安裝位置的預埋螺栓上方。臨時存放期間，設備包裝箱外部需用三防布覆蓋。并在設備周圍設置警示帶，懸掛警示牌防止碰撞。嚴禁把盤柜頂部作為支撐進行其他作業。在盤柜上方作業時需搭設腳手架，并應對盤柜作覆蓋隔離防止落物碰擊；上方有動火作業時，必須在設備上方覆蓋防火布。

3.4.5 組織開箱檢查，核對設備的位號、名稱、規格型號、裝箱號及箱數。根據主泵變頻器柜裝箱清單清點電源輸入柜、變壓器柜、充電器柜、蓄電池柜、電源輸出柜、冷卻劑柜和熱交換器柜及其他附件的數量并檢查上述部件的完整性并做好保護。

3.4.6 由于主泵變頻器房間未設吊裝點，經現場核實需采用臨時工裝進行設備底部包裝板拆除及設備吊裝就位工作。臨時工裝采用Q235B 型鋼制作，工裝外形圖詳見圖1，為適應不同部件尺寸的吊裝要求，設計采用兩段分開，起吊時連接的方式。

3.4.7 設備安裝區域應平整，如設備安裝就位后，發現不平整勿強行固定設備，而導致設備支架扭曲變形，柜門無法打開，應使用墊鐵調平后，再最終固定設備。

3.4.8 主泵變頻器單獨柜體間的拼接用螺栓連接（如：變壓器柜與蓄電池機柜間），具體的連接方式為前、后、頂部各3個連接孔，分別用3/8″*1-1/4″不銹鋼螺栓、大號鎖緊墊圈、絕緣鎖緊墊圈和螺母進行連接，柜體后部連接需將后蓋板拆除方可操作，螺栓連接力矩符合安裝技術規范的要求。用螺栓連接的設備單元間需添加墊片或防潮型墊襯，必須保持墊片清潔、無變形；若墊片有缺陷需及時更換。

3.4.9 設備單元間拼接完成后需將設備內所有的Anderson Power ProductTM connector進行連接。

3.4.10 設備安裝完成后，按照圖紙要求連接柜體內連接母線，連接點應牢固可靠，連接螺栓緊固力矩符合安裝技術規范的要求，主泵變頻器蓄電池進線柜與變壓器柜的母線連接需將設備后蓋板拆除進行。

3.4.11 設備安裝完成后，按照安裝指導書要求將柜體間MATE-N-LOCK 插頭、軟管、管線、電纜等進行連接，連接點應牢固可靠。

3.4.12 設備安裝完成后，施工人員配合廠商服務人員對主泵變頻器冷卻劑柜與熱交換器冷卻管道進行組裝、管道試壓、冷卻劑填充工作。

3.4.13 主泵變頻器設備接地為兩點接地，分別通過變頻器電源輸入柜體與變頻器電源輸出柜與廠房接地網進行連接。變頻器設備所有柜體間用黃綠接地線連接。變頻器中變壓器柜接地須按照安裝指導書要求執行（變壓器中性點不接地）。

3.4.14 主泵變頻器組裝完成時，檢查盤柜、接線箱等電氣設備固定螺栓已緊固，將設備內部、設備外殼進行清潔。用三防布將所有電氣設備覆蓋，保證電氣盤柜防水、防潮。

4 主泵變頻器安裝后的成品保護

主泵變頻器安裝完成后后，應使用三防布將設備嚴密包裹。考慮到房間內，尤其是設備上方為保證引入拆除了風管機電纜橋架等需進行恢復，因此需對設備進行五面硬保護，并在設備上掛上設備保護牌（設備保護牌上應包含有相應的設備位號）。設備不允許作為人員施工時的支撐。

在房間內加裝通風設施和空調，確保設備所處區域的溫、濕度在允許范圍內。并根據程序要求做好日常溫、濕度巡查及記錄。

5 后續設計與施工經驗反饋

5.1 考慮到設備運輸對地面預埋螺栓的損傷，以及設備安裝過程中預埋螺栓安裝精度控制與設備螺栓孔之間存在的誤差，以及VFD設備的靜態屬性，建議后續變頻器固定螺栓可使用后置預埋螺栓固定，預埋螺栓在設備開箱后、正式就位前根據到貨的設備螺栓孔位置進行現場安裝。

5.2 后續主泵變頻器安裝房間內的風管設計、電纜橋架、工藝管道等的設計必須考慮主泵變頻器的設備引入通道及安裝空間，避免設備引入及安裝過程中拆除大量已安裝的正式物項。

5.3 因主泵變頻器設備存儲要求及防塵要求等級較高，建議在設備正式引入前，房間內相關施工物項全部完成，正式通風系統投用，如不能投用，必須安裝臨時空調及除濕機等對環境溫濕度進行控制。

5.4 AP1000主泵變頻器設備屬于大型電氣物項，自身重量較大，在設備運輸及安裝過程中存在較多起重問題，在正式吊裝及運輸前必須編制專項方案并進行評審，確保設備吊裝時的人員及設備安全。

參考文獻：

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