“華龍一號”核電工程發電機定子吊裝工藝分析

吳國仁

【摘 要】“華龍一號”工程建造承擔著我國核電“走出去”的示范重任，每一個重大節點的實施都格外引人注目。本文對“華龍一號”與常規核電站在發電機設計技術標準和定子吊裝設備選用方面進行了差異性分析，并介紹了“華龍一號”福清核電5號機組發電機定子吊裝工藝。該節點的順利完成，為后續同等條件下的發電機定子吊裝起到可借鑒的重要意義。

【關鍵詞】華龍一號；液壓提升裝置；定子吊裝

中圖分類號： TM862 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）13-0093-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.13.043

0 前言

福清核電基地一次規劃、分期連續建設6臺百萬千瓦級壓水堆核電機組。一期工程1～4號機組采用二代改進型（簡稱M310）成熟核電技術，二期工程5、6號機組采用由中國核工業集團和中國廣核集團共同開發，具有我國完整自主知識產權的三代核電技術“華龍一號”。“華龍一號”全球首堆福清核電5號機承擔著我國核電“走出去”的示范重任，該節點的順利完成，為后續同等條件下的發電機定子吊裝起到可借鑒的重要意義。

福清核電5、6號機組采用由東方電氣集團供貨的QFSN-1200-4-24型號大型四極半轉速同步水氫氫核電發電機。其布置在常規島廠房+9.25m運轉層，2/A-5/A縱向軸線與7-8橫向軸線的交匯位置上，橫向中心線離常規島廠房11軸線外吊裝起始點的位置距離約41m。發電機定子吊裝是一項既復雜又重要的吊裝作業，因此對設備本身的研究，以及起重方法和吊裝設備的選用非常關鍵。

1 差異性分析

1.1 發電機技術要求和設計標準

東方電氣集團福清核電前期供貨的核電發電機是從ALSTOM技術引進，設計上主要參照IEC和企業標準，部分技術參數按中國用戶的要求進行了優化。"華龍一號” 總結前期核電發電機制造運行過程中的經驗，消化吸收引進技術，通過技術創新，設計開發技術性能先進、擁有自主知識產權的核電發電機。除滿足IEC和GB以外，還附加了國內行業標準和ASTM等標準。

由于ALSTOM的BELFORT工廠地處內陸，為滿足歐洲鐵路運輸的要求，ALSTOM核電發電機均采用三段式機座，即兩側端罩和中段分體運輸，福清1～4即采用了這種傳統設計。福清核電5、6號機組發電機在常規1000MW火電上有成功的應用基礎之上，采用整體機座的布置方式，即兩側端罩和中段整體運輸。其定子外形尺寸12.58m（L）×5.84m（W）×5.057m（H），凈重達455t，為福清核電站全廠單體最重的設備。

1.2 吊裝設備的選用分析

近年來，鋼索式液壓提升裝置由于起重能力大、系統占地面積小、使用安全性高等特點，在大件設備起重領域的應用越來越廣泛。在火電建設施工中，液壓提升裝置多用于大型火力發電機組的定子吊裝工作中。傳統的定子吊裝方法是將液壓提升裝置和其主要承載鋼結構布置于汽機房行車上方，這種布置方法其鋼結構比較復雜，鋼結構組合和吊裝過程較復雜，高空作業多，施工風險大，周期長，并且該布置方法要求行車上方必須具有足夠的空間。在當前空間設計緊湊的理念下，這種方案不利于在該類廠房內進行定子吊裝作業。

基于對現有國內定子吊裝工具的綜合分析，結合福清核電5、6號機組工程建造的重要戰略地位和發電機定子的實際重量，故5號機組提出了集約化、模塊式的液壓提升裝置（以下簡稱“該裝置”）進行發電機定子吊裝的方案，以減少定子吊裝準備工作的施工難度，提高液壓提升裝置的適用性、安全性、經濟性。該裝置可把運輸至常規島廠房11軸線外側通過起吊卸車、轉向90度、垂直起吊、水平位移、吊裝就位5道吊裝工序完成發電機定子的吊裝工作。

2 吊裝設備校核計算

福清核電5號機組常規島發電機定子吊裝所采用的專用液壓提升裝置是一套通過液壓頂升機構（4臺液壓千斤頂）、液壓提升機構、液壓平移機構的力學功能系統組裝的專用吊裝設備，整套裝置總重約600t。液壓頂升和提升裝置作為該起重設備中最重要的兩個部分，其直接受力，且作業風險大，故本文對該兩套裝置進行重點校核計算。

2.1 液壓頂升裝置負荷率

液壓頂升裝置型號為34PT8552WT850，頂升高度在4013mm～9570mm時額定起重量為850美噸（1美噸≈0.9072公噸），850*0.9072=771t，2/A軸上頂升裝置受力偏重，頂升裝置上部重量合計約為579.4t，則其最大負荷率為：

η1=579.4*（8050/15550）/（771/2）*100%=77.8%，即小于80%，安全可用。

2.2 液壓提升裝置負荷率

液壓提升裝置型號為LSD3500，單臺額定起重量為350t，共4臺同步提升，每臺受力均勻，作用在其上的載荷包括定子、鏈板、錨頭及鋼絲繩重量共445+3.6+4.4+2.4=465.4t，則其負荷率為：

η2=465.4/（4*350）*100%=33.2%，即小于80%，安全可用

3 吊裝工藝

3.1 設備進場及檢查

工程總承包單位提前規劃好定子在場內運輸路線，清理障礙物，電線溝或涵洞上方需鋪設鋼板等。

定子運輸至起吊位置，由各相關方共同對定子外觀進行檢查確認，拍照記錄。

3.2 定子掛鉤

將2條Φ108×40m鋼絲繩腰部掛于裝置吊鉤上，并分別將鋼絲繩另一端與定子4個吊耳連接，通過提升裝置，使鋼絲繩稍稍受力；并用1t手拉葫蘆調整，確保每根鋼絲繩均勻受力。

3.3 定子試吊

通過操作提升裝置，將定子提升離車板約100mm，靜置15min，檢查提升裝置、鋼絲繩、吊裝梁、吊索具的受力狀態，同時觀測砼基礎的沉降情況，定子吊裝過程及載荷試驗砼基礎累計沉降值控制≤30mm。

檢查鋼絲繩的張緊度、開閉爪動作是否靈敏、有無異常情況。確認狀態無異常后，指揮運輸平板車駛離起吊警戒區域。

3.4 定子轉向

利用裝置吊鉤自身的旋轉功能，在定子對角位置各綁扎1根麻繩，20個人分成兩組，同時牽引對角兩要麻繩使定子繞吊鉤旋轉90°，與就位方向一致。轉向后，操作提升裝置將定子下降至地面臨時存放。

3.5 調整吊索具

摘鉤后，操作提升裝置將扁擔梁提升至高于常規島廠房9.25m平臺，操作平移裝置將吊裝系統平移進入廠房10軸位置，使用廠房350t/60t行車配合將鋼絲繩下部的扁擔梁及吊索具拆除，拆除后臨時存放在9.25m平臺上空曠位置；

使用行車分別將兩條12m吊裝梁的中心距由2m調整6m，以機組中心線為基準；

使用行車配合調整提升裝置油缸位置，使4個提升裝置油缸中心位置對正定子4個吊耳中心位置；

將每組鋼絲繩下端與錨頭和鏈板吊具連接；

操作平移裝置將吊裝系統平移出廠房，操作提升裝置將鏈板吊具下降至定子吊耳高度位置；

分別將4塊鏈板套入定子吊耳，操作提升裝置提升預受力，用1t手拉葫蘆對稱逐根預緊鋼絲繩，檢查確認鋼絲繩的張緊度，確保每根鋼絲繩均勻受力。

3.6 定子提升

操作提升裝置將定子吊離地面約100mm，靜置15min，檢查提升裝置、鋼絲繩、吊裝梁、吊索具的受力狀態，同時觀測砼基礎的沉降情況，砼基礎累計沉降值≤30mm。確認狀態無異常后，方可正式起吊。

操作提升裝置將定子垂直提升至定子底部高于就位臺板的水平高度約300mm。提升過程中由專人進行提升裝置的監護，包含提升裝置油缸上下錨開閉爪情況，每提升5m卡爪背面需加注潤滑脂。起重指揮監測定子的整體水平度，通過高度傳感器觀察4個吊點的高度差。若發現偏斜高度差≥100mm，則通知操作人員調整。提升過程中出現任何異常情況，必須立即停止并報告起重指揮人員，待問題解決后方可繼續。

3.7 定子平移

操作平移裝置將定子沿著軌道梁平移至定子就位基礎上，平移速度≤0.5m/min。平移過程中，兩邊各由兩個監護人員，使用卷尺測量平移油缸伸縮長度，控制好左右兩組平移裝置行走的同步性，出現過大偏差時立即通知操作人員進行調整。

3.8 定子就位

定子平移至基礎上方后，操作提升裝置下降定子，待定子臺板離基座約200mm高度時，用手拉葫蘆調整定子就位中心，找正后繼續操作提升裝置下降定子至臺板上就位，定子吊裝就位作業完成。

4 結論

“華龍一號”福清核電5號機組于2018年1月19日完成常規島發電機定子吊裝工作，從廠房外0m層的定子鋼絲繩掛鉤至廠房內9.25m層的松鉤就位僅用時6h，吊裝過程平穩、順利，各項數據正常，實踐充分證明了該吊裝工藝可行、經濟高效、安全可靠。

【參考文獻】

[1]賈廣明，等.倒置液壓提升裝置進行發電機定子吊裝的方案研究.中國電機工程學會第十三屆青年學術會議論文摘要集.2014年.

[2]張偉旺.福清核電5、6號機組發電機定子吊裝方案 B1版 2018年.