基于雙機(jī)抬吊旋轉(zhuǎn)法的大型設(shè)備吊裝研究與應(yīng)用

馬立國(guó)（深圳中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司，廣東 深圳 518172）

基于雙機(jī)抬吊旋轉(zhuǎn)法的大型設(shè)備吊裝研究與應(yīng)用

馬立國(guó)
（深圳中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司，廣東 深圳 518172）

描述了CPR1000堆型核電工程項(xiàng)目安裝過(guò)程中，采用雙機(jī)抬吊旋轉(zhuǎn)法吊裝蒸汽發(fā)生器的主要過(guò)程、吊裝方法和專(zhuān)用吊裝設(shè)備，并詳細(xì)介紹了相關(guān)的力學(xué)計(jì)算過(guò)程。通過(guò)論文的研究與實(shí)踐應(yīng)用，可以深入了解核電項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中大型設(shè)備的安裝過(guò)程，為后續(xù)的三代核電項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的大型設(shè)備吊裝提供經(jīng)驗(yàn)和依據(jù)。

蒸汽發(fā)生器；雙機(jī)抬吊旋轉(zhuǎn)法；核電工程

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.051

1　引言

CPR1000型核電站是我國(guó)基于法國(guó)核電站M 310而獨(dú)立設(shè)計(jì)的第二代核電站，采用我國(guó)目前最先進(jìn)和安全可靠的，且經(jīng)濟(jì)性最好的核電技術(shù)，也是第三代核電技術(shù)成功批量建設(shè)前的最好過(guò)渡堆型。機(jī)組是由壓力容器RPV、蒸汽發(fā)生器SG、主冷卻劑泵、穩(wěn)壓器PZR以及下部堆內(nèi)構(gòu)件組成的，其參數(shù)如表1所示。

表1　核島主系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)

2　吊裝工具與理論計(jì)算

蒸汽發(fā)生器一般是由具有相關(guān)資質(zhì)的專(zhuān)業(yè)公司設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，并且需要采用專(zhuān)用的工具。工具需要進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)和試驗(yàn)，對(duì)其使用的安全性和可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，以確保其靜載載荷因子和動(dòng)載載荷因子滿(mǎn)足要求。

2.1環(huán)吊

核島廠(chǎng)房頂端的環(huán)形起重機(jī)稱(chēng)為環(huán)吊，主要負(fù)責(zé)核電站安裝及維修期間吊裝與主系統(tǒng)相關(guān)的各種重型設(shè)備。環(huán)吊是由環(huán)形軌道、承軌梁、移動(dòng)梁及工作小車(chē)和工作平臺(tái)組成，見(jiàn)圖1所示。

圖1　環(huán)形起重機(jī)（環(huán)吊）

217t安裝小車(chē)與190t吊裝小車(chē)采用機(jī)械連接的方式聯(lián)合操作，操作過(guò)程中采用梁聯(lián)鉤的方式保證了車(chē)在整個(gè)過(guò)程中受力的均衡。

式中,P1表示217t工作小車(chē)的實(shí)際負(fù)荷，P2表示190t安裝小車(chē)的實(shí)際負(fù)荷，P表示蒸汽發(fā)生器吊裝總重，數(shù)值為401t；

式中，L1表示217工作小車(chē)的力臂，L2表示190t安裝小車(chē)的力臂，L=L1+L2；

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)到貨的聯(lián)合偏心梁可知，L1=2500，L2=2860，因此，通過(guò)計(jì)算可得：

由此可計(jì)算出小車(chē)的受力負(fù)荷率：

217t小車(chē)負(fù)荷率=214/217=98.6%

190t安裝小車(chē)負(fù)荷率=187/190=98.4%

2.2環(huán)吊聯(lián)合提升梁

為了保證小車(chē)在吊裝過(guò)程中保持受力均衡，采用了特殊平衡梁的解決方案，平衡梁的設(shè)計(jì)如下圖2所示，負(fù)荷設(shè)定為396t，實(shí)際在吊裝過(guò)程中經(jīng)計(jì)算為389t，負(fù)荷率為98%。

圖2　偏心平衡梁

2.3SG環(huán)吊專(zhuān)用工具

環(huán)吊專(zhuān)用工具是由吊梁、吊索和耳軸等組成，通過(guò)下方的聯(lián)合梁與吊梁配合，用軸將其連起來(lái)，并在蒸汽發(fā)生器二次側(cè)端面與吊軸對(duì)齊，使軸可以通過(guò)插入孔內(nèi)而固定，并緊固，即完成了吊裝工具的安裝。

SG環(huán)吊直徑周長(zhǎng)為28m，直徑0.84m，實(shí)際載荷189t，額定載荷201t，負(fù)荷率為94%，其他計(jì)算參數(shù)如表2所示。

表2　環(huán)形索具的基本參數(shù)

2.4翻轉(zhuǎn)抱箍

由于蒸汽發(fā)生器本身不具備焊接吊耳條件，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)抱箍的方式來(lái)完成，實(shí)際上組成部分包括兩個(gè)套箍、耳軸以及相應(yīng)的連接。通過(guò)和設(shè)備間的摩擦力來(lái)承受負(fù)荷，同時(shí)，在接觸面增加了膠皮以增加摩擦力。連接采用高強(qiáng)度的螺栓，安裝時(shí)要求軸中心線(xiàn)與人孔中心線(xiàn)平行。

2.5翻轉(zhuǎn)支架

蒸汽發(fā)生器到指定位置后，需要翻轉(zhuǎn)位置，而翻轉(zhuǎn)位置需要采用翻轉(zhuǎn)支架，翻轉(zhuǎn)支架由框架、軸座和連接螺栓等組成。翻轉(zhuǎn)前，必須確保中心線(xiàn)與軸線(xiàn)垂直，且與凹槽在同一直線(xiàn)上。連接采用高強(qiáng)度螺栓固定，在吊裝前必須進(jìn)行試吊，在蒸汽發(fā)生器能順利通過(guò)耳軸和與支撐面接觸，采取調(diào)整蒸汽發(fā)生器位置或支架翻轉(zhuǎn)位置可以調(diào)整到正確位置。

3　蒸汽發(fā)生器吊裝過(guò)程

3.1吊裝準(zhǔn)備

拆除+20m平臺(tái)的軌道運(yùn)輸小車(chē)，并且將拆卸后的運(yùn)輸小車(chē)各個(gè)部件運(yùn)到+0m貯存。將運(yùn)輸蒸汽發(fā)生器的重載小車(chē)通過(guò)龍門(mén)架運(yùn)送到+20m平臺(tái)，并安裝在平臺(tái)的軌道上。蒸汽發(fā)生器的垂直支撐、上部水平支撐以及下部水平支撐的主要部分安裝到相應(yīng)的蒸汽發(fā)生器房間內(nèi)，其余部分也必須放置在安裝位置的附近。將龍門(mén)架的380t吊車(chē)的起吊吊梁安裝在龍門(mén)吊耳上，用于吊裝蒸汽發(fā)生器。

3.2吊裝過(guò)程

使用大型的平板拖車(chē)，將蒸汽發(fā)生器從倉(cāng)庫(kù)運(yùn)至龍門(mén)架下，使蒸汽發(fā)生器的軸線(xiàn)與龍門(mén)吊車(chē)縱向中心線(xiàn)保持在同一直線(xiàn)上。調(diào)整蒸汽發(fā)生器的方位，使二次側(cè)人孔中心線(xiàn)位于水平面內(nèi)。

3.3安裝抱箍

將載有蒸汽發(fā)生器的重載小車(chē)牽引至反應(yīng)堆廠(chǎng)房?jī)?nèi)，使蒸汽發(fā)生器的下部部分留在反應(yīng)堆廠(chǎng)房外，通過(guò)龍門(mén)吊車(chē)的70t吊車(chē)將組裝好的翻轉(zhuǎn)抱箍吊運(yùn)到+20m平臺(tái)，并安裝在蒸汽發(fā)生器上，見(jiàn)圖3。

圖3　抱箍套裝在蒸汽發(fā)生器上

3.4安裝環(huán)吊連接工具

將環(huán)吊的聯(lián)合偏心梁下降到+20m平臺(tái)，調(diào)整與吊梁的相對(duì)位置，通過(guò)銷(xiāo)軸將兩者連接在一起，連接完成之后，將吊梁緩慢提升200mm，觀(guān)察有無(wú)異常情況。在核實(shí)蒸汽發(fā)生器二次側(cè)耳軸中心線(xiàn)水平度后，拆除保護(hù)蓋，利用吊車(chē)將提吊耳軸前端插入二次側(cè)人孔，調(diào)整提吊耳軸，使其安裝螺栓的通孔與蒸汽發(fā)生器二次側(cè)人孔法蘭上的螺栓孔對(duì)正，通過(guò)螺栓將提吊耳軸與蒸汽發(fā)生器連接。

3.5安裝水平支撐環(huán)

在蒸汽發(fā)生器翻轉(zhuǎn)落位之后，其水平支撐環(huán)就無(wú)法安裝在蒸汽發(fā)生器上，因此必須在此時(shí)將水平支撐環(huán)固定在蒸汽發(fā)生器上。使用10t吊車(chē)將兩個(gè)半圓形的水平支撐環(huán)移動(dòng)到安裝位置，在支撐環(huán)與蒸汽發(fā)生器之間插入墊木塊，以此將水平支撐環(huán)固定在蒸汽發(fā)生器的安裝位置上。

3.6安裝翻轉(zhuǎn)支架及耳軸

將蒸汽發(fā)生器牽引至翻轉(zhuǎn)位置，將翻轉(zhuǎn)支架放置在安裝位置，保證地板與平臺(tái)的接觸面積大于85%，調(diào)整支架，使兩個(gè)支架頂部凹槽的中心線(xiàn)在一條直線(xiàn)上，并垂直于軌道中心線(xiàn)。

將支架上的耳軸座沿著翻轉(zhuǎn)抱箍耳軸軸線(xiàn)慢慢推入，根據(jù)翻轉(zhuǎn)抱箍上的耳軸中心離+20m平臺(tái)實(shí)際尺寸，通過(guò)墊片調(diào)整支架耳軸座的高度值，保證耳軸座和耳軸的中心線(xiàn)一致，翻轉(zhuǎn)支架安裝調(diào)整完畢后，利用螺栓固定。

3.7翻轉(zhuǎn)蒸汽發(fā)生器

當(dāng)翻轉(zhuǎn)支架及耳軸固定好以后，需要檢查之間的連接是否穩(wěn)定，有無(wú)異常，是否有傾斜來(lái)確定耳軸與蒸汽發(fā)生器的連接狀態(tài)。

在沒(méi)有異常情況下，通過(guò)環(huán)吊水平和提升的交替動(dòng)作，翻轉(zhuǎn)蒸汽發(fā)生器，直到蒸汽發(fā)生器達(dá)到垂直狀態(tài)，吊索的傾斜度不能超過(guò)5°，觀(guān)察并記錄蒸汽發(fā)生器翻轉(zhuǎn)過(guò)程中載荷受力情況。

3.8拆除抱箍

拆除并移開(kāi)翻轉(zhuǎn)支架，將蒸汽發(fā)生器慢慢提升并移開(kāi)軌道。使用70t龍門(mén)吊車(chē)將需要的抱箍拆除工具運(yùn)至+20m平臺(tái)，將抱箍拆除小車(chē)安裝在+20m平臺(tái)的軌道上。將蒸汽發(fā)生器移回原位置，并使翻轉(zhuǎn)耳軸朝向拆除小車(chē)軌道縱向中心（這需要將蒸汽發(fā)生器旋轉(zhuǎn)90°），將抱箍拆除小車(chē)從兩側(cè)慢慢接近抱箍的下方，調(diào)整蒸汽發(fā)生器使抱箍支腳位置定位抱箍拆除小車(chē)的支點(diǎn)組件，旋轉(zhuǎn)小車(chē)上的手柄使其接觸抱箍下方，卸下抱箍的連接螺栓并使用定位螺栓分開(kāi)兩個(gè)抱箍，通過(guò)環(huán)吊將蒸汽發(fā)生器與抱箍分離，將抱箍從蒸汽發(fā)生器上拆除。

3.8蒸汽發(fā)生器吊進(jìn)房間

將蒸汽發(fā)生器下部的熱段和冷段的管嘴保護(hù)裝置拆除，并在蒸汽發(fā)生器上安裝加工墊片，墊片的厚度要考慮1mm的壓縮長(zhǎng)度。慢慢移動(dòng)蒸汽發(fā)生器至對(duì)應(yīng)的房間上方，安裝并調(diào)整好蒸汽發(fā)生器支撐，檢查蒸汽發(fā)生器方位后，緩慢降低蒸汽發(fā)生器，保證可以通過(guò)水平支撐部件，下降到離垂直支撐面約1m左右的位置，停止下降。在蒸汽發(fā)生器的墊片上安裝支撐板，然后繼續(xù)降低蒸汽發(fā)生器到垂直支撐柱上，安裝不銹鋼定心裝置，用于顯示熱段管嘴的中心點(diǎn)。

4　結(jié)語(yǔ)

蒸汽發(fā)生器的整個(gè)吊裝過(guò)程非常復(fù)雜，微小的失誤會(huì)釀成無(wú)法挽回的后果，在整個(gè)過(guò)程中需要注意兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：首先，小車(chē)的動(dòng)作應(yīng)與提升同步，因此，需要專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員采用專(zhuān)業(yè)的儀器隨時(shí)隨地進(jìn)行跟蹤測(cè)量，以準(zhǔn)確控制偏心梁的水平度。當(dāng)?shù)跹b出現(xiàn)異常時(shí)，必須與現(xiàn)場(chǎng)指揮人員聯(lián)系，及時(shí)調(diào)整角度，使水平度低于3°。其次，整個(gè)吊裝翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，必須要有人隨時(shí)監(jiān)控耳軸在支架內(nèi)的接觸面，保證翻轉(zhuǎn)耳軸一直在軸座內(nèi)，不能懸空。在蒸汽發(fā)生器翻轉(zhuǎn)到90°時(shí)，往往容易發(fā)生因自重而產(chǎn)生的翻轉(zhuǎn)，這時(shí)候是很不穩(wěn)定的狀態(tài)，需要隨時(shí)注意小車(chē)的走位，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

通過(guò)對(duì)蒸汽發(fā)生器的吊裝進(jìn)行研究與應(yīng)用，對(duì)吊裝大型設(shè)備提供了參考，為其他大型設(shè)備的吊裝提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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Research and Application of Large EquipmentHoisting Based on Double Machine Lifting and Rotating Method

MA Li-guo
(ChinaNuclearPowerDesignCompany Ltd.，Shenzhen 518172，China)

This paper describes the CPR1000 reactor type nuclear power project in the installation process,the dual lifting sling swivellifting themainprocessofsteam generator,hoistingmethodand special liftingequipment,anddetailsthemechanicscalculation process.Through this paper,we can deeply understand the process of nuclear power projects in the construction process of large equipment installation process,for the follow-up of the threegenerationofnuclearpowerprojectsin the construction processof large equipmenttoprovideexperienceandbasis.

steam generator；doublemachine liftingand rotatingmethod；nuclearpowerengineering

TU758.15

B

1007-9467（2016）11-0164-03

馬立國(guó)（1977～），男，遼寧綏中人，工程師，從事核動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)與研究。

2016-06-03