鋼安全殼模塊運輸工藝對比分析

王洪金 丁海明 徐方超 楊照東

（1.山東核電設備制造有限公司，山東 海陽 265118；2.煙臺市核電設備工程技術研究中心，山東 海陽 265118）

0 引言

鋼安全殼容器是AP1000系列非能動壓水堆核電站的特有設備，是獨立式的帶上下橢球封頭的圓柱形鋼制容器，它既是防止放射性物質向環境釋放的屏障，是最終熱阱的非能動安全級換熱界面，也是整個非能動安全殼冷卻系統的重要組成部分。鋼安全殼由5 個主要模塊組建而成，由下至上依次為底封頭、筒體一環、筒體二環、筒體三環、頂封頭。每個模塊都由預先成型的鋼板組焊而成，隨后運輸至核島吊裝就位。

目前，液壓平板車運輸工藝在三代核電AP1000技術模塊運輸中被廣泛應用，并取得了較好的工程經驗和應用效果。重載運輸系統運輸工藝在船舶修建、海上鉆井平臺建造等方面廣泛應用，在CAP1400核電項目鋼安全殼筒體環運輸過程中首次應用，達到了預期效果。

該文根據兩種運輸工藝在鋼安全殼筒體環運輸上的應用進行對比分析。

1 運輸設備的差異

液壓平板車運輸工藝運輸設備為SPMT自行式液壓平板車或索愛勒平板運輸車；重載運輸系統運輸工藝主要設備為主動或從動重載運輸車及其軌道和控制系統等。

1.1 液壓平板車

液壓平板車運輸工藝采用SPMT自行式液壓組合掛車或索埃勒平板運輸車，如圖1所示，其主要組成部分包括：車架（車身）、懸掛總成系統、液壓升降/承載系統、動力系統單元PPU（Power Pack Unit）、液壓驅動系統（移動行走和升降）、電子液壓轉向系統、剎車制動系統、控制系統等組成。液壓平板車有多重規格，核電鋼安全殼筒體環運輸常用的規格為2縱列6軸線模塊（車板3 m×9 m），其主要特點有：單臺液壓平板車（2縱列6軸線）最大承載180 t，可根據需要橫向或縱向拼接，滿足運輸載荷要求；液壓車板調整高度范圍為900 mm～1500 mm，甚至更大，可方便裝貨與卸貨；驅動采用自行式驅動，不需要外部動力；每個懸掛可以實現單獨轉向，轉向角度可達130°，可以實現車輛的整體橫行，或者任意角度的斜行；通過多軸線輪胎與地面接觸，增強通過性；由于液壓模塊車每軸線擁有8個輪胎，獨有的液壓系統可以將巨大的貨物重量平均分配到每個軸線以及每個輪胎，避免單個車橋或者輪胎承受過大壓力，確保重型貨物的安全運輸，同時也可以最大程度地降低車輛對路面形成的接地比壓，降低重型運輸過程中對路面的損傷。

筒體環運輸采用4 組液壓平板車組進行運輸，每組包括兩臺液壓平板車（2縱列6軸線）。

圖1 2縱列6軸線液壓平板車

1.2 液壓平板車

重載運輸系統運輸工藝主要組成部分為重載運輸系統，其由LCZY主動重載運輸車、LCZY從動重載運輸車、云型軌道、電力控制系統和遙控監控系統5 個部分組成，如圖2所示。其主要特點為：重載運輸系統可實現最多99 臺重載運輸車聯動同步運行；重載運輸系統自身不能提供動力，需要借助外部電源提供動力；重載運輸車是重載運輸系統的關鍵部分，其作用是承受載荷，通過軌道將載荷均勻地傳至地面；鋸齒形（云型）軌道部分牽引重載運輸車作前進、后退運動，達到運輸目的；由于重載運輸車采用的針輪與云軌齒牙間的嚙合力是系統內力，所以對地面無水平推力，也是該系統安全可靠的優點；單臺重載運輸車額定承重400 t，兩個液壓缸的頂升行程為240 mm，運輸車承載臺面尺寸為1 m×3.2 m（寬×長）；電氣控制系統可以在總控臺顯示每臺車的實際載荷，并可對每臺車進行聯動或獨立控制；重載運輸車可實現X、Y、Z 3個方向的浮動調整，調整范圍為±50 mm。云型軌道規格：單根長6 m，寬1.2 m，重量400kg/m。重載運輸車通過軌道將載荷傳遞到地面，降低了對地面的承載要求。

筒體環運輸采用3 軌道6 臺主動重載運輸車或2 軌道4臺主動重載運輸車，配合一套控制中心和數量足夠的軌道完成運輸工作。

2 運輸及加固用工裝的差異

圖2 重載運輸系統

鋼安全殼筒體環具有直徑大、壁厚薄、重量大、上下開口等特點，運輸過程中，為避免筒體環變形超過彈性變形范圍，兩種運輸工藝均增加運輸和加固工裝，兩種運輸工藝用工裝的差異較大。

2.1 運輸用工裝差異

液壓平板車運輸工藝在每個車組上方鋪設鋼板，鋼板與車體采用螺栓連接，鋼板上方焊接托架，托架包括內外擋架，托架地板上布置有坡口保護板。托架可以確保筒體環平穩的放置在運輸車上，使筒體環載荷均布在車組上；坡口保護板可以防止筒體環在托架上移動。

重載運輸系統運輸工藝在每臺重載運輸車上方設置坡口保護裝置，坡口保護裝置承受筒體環重量，并將重量傳遞到重載運輸車的兩個液壓缸上。坡口保護裝置包括兩部分：上部坡口保護器和下部蓋板，如圖3和圖4所示；下部蓋板放置于重載運輸車兩個液壓缸上，坡口保護器固定在筒體環下口。下部蓋板與坡口保護器之間的靜摩擦力可以提供足夠的前進動力，無須固定措施。坡口保護裝置制造、安裝、拆除簡單，節省裝拆時間。

2.2 加固用工裝的差異

液壓平板車運輸工藝將4組運輸車組通過車輛連接架連成整體，確保4組車直行和轉彎時同步；筒體環上口再用垂直于車輛前進方向的3根鋼絲繩進行預緊，避免運輸過程中筒體環兩側變形較大。

重載運輸系統運輸工藝全部采用主動重載運輸車，未對各軌道各臺重載運輸車進行連接，而在筒體環下口（兩側軌道4臺運輸車上方）進行方形加固（四邊與對角線），從而避免了筒體環變形引起的車輛同步性控制難度較大的問題；同時，考慮到運輸轉向后車輛重新布置，在筒體環上口增加兩條相互垂直的預緊鋼絲繩，防止筒體環下口兩側產生較大變形。

平板運輸車運輸工藝用工裝（運輸用工裝和加固用工裝）總重量約185 t。重載運輸系統運輸工藝用工裝（坡口保護裝置和加固鋼絲繩等）總重量約36 t。

3 運輸工藝方式差異

3.1 液壓平板車運輸工藝

液壓平板車運輸工藝采用連接為整體的4組液壓平板車（每組4縱列6軸線）進行運輸，前面2組配置動力系統單元PPU，為牽引車組，后面2組為從動車組。筒體環載荷通過托架傳遞給平板運輸車，從而通過輪胎傳遞給地面；該工藝用4組運輸車通過控制系統可實現同步轉向；4組運輸車通過多輪胎與地面接觸，降低了對地基承載力要求。

運輸前，4組液壓平板車連接完成后進行試車，確保各車組的頂升和運行同步性；試車合格后，根據需要撤掉筒體環支墩，定位液壓平板車組位置，重新連車，安裝托架等工裝；隨后，開啟運輸工作。

整個運輸工期（從頂升到運抵目的地）1 個工作日即可完成（正常情況下）。

筒體環吊裝至核島后，平板運輸車組將運輸工裝運回組裝場地附近拆解，完成最終運輸工作。

3.2 重載運輸系統運輸工藝

重載運輸系統運輸工藝采用獨立于2 條或3 條軌道上的4 輛或6 輛重載運輸車進行運輸，運輸車組可通過控制系統實現同步運行或獨立運行；筒體環重量通過坡口保護裝置傳遞給運輸車輛，再通過軌道傳遞給地面；運輸車輛的行走路徑受軌道限制，只能沿直線行進；軌道結構剛性大，降低了車輛對地面的承載力要求。

運輸前，4臺或6臺重載運輸車需進行同步性試車；試車合格后，完成坡口保護器安裝、軌道布置、重載運輸車布置、控制系統連接、外部電源連接等工作后，開啟頂升和運輸工作。

該運輸工藝轉彎處需將筒體環放置到臨時支墩上，卸載后，重新調整軌道、運輸車、坡口保護器方向后再啟動二次運輸。

受轉彎調整軌道、運輸車、坡口保護器等工作的影響，運輸總工期影響較大，約2～3個工作日。

圖3 坡口保護裝置-坡口保護器

圖4 坡口保護裝置-下部蓋板

運至目的地后，可直接卸載后將相應工裝拆除，完成運輸工作；也可重新布置軌道及重載運輸車，對筒體環下口水平度和整體形狀進行適當調整。

4 結論

通過以上幾方面的對比分析可知：1）兩種運輸車輛各有自身特點，液壓平板車運輸工藝通過將4組車輛連成整體，盡量保證筒體環保持原有形狀，確保筒體環運輸過程不發生較大變形；該工藝用液壓平板車整體尺寸較大，車輛運輸需使用大型運輸車輛。重載運輸車運輸工藝將筒體環加固成一個整體，使筒體環自身具有更大的強度和剛度，確保運輸過程中變性較小；該工藝所用重載運輸車設備更小、占用空間小，便于裝車運輸。2）液壓平板車運輸工藝加固和運輸工裝用量較大，工裝準備時間長，工裝費用投入較高；重載運輸系統運輸工藝工裝用量較少，準備時間較短，工裝費用投入較少。3）液壓平板車運輸工藝運輸工期較短，如果工程項目進展順利，不產生押車費用，成本較低；重載運輸系統運輸工藝因其轉彎工作復雜，運輸工期稍長，也可以通過改進轉彎工藝降低時間投入，進而提高運輸效率，降低工程施工總成本。

綜上所述，液壓平板車運輸工藝應優化加固工裝設計和投入、做好工程規劃，降低工裝和押車時間成本，在工程中應用會越來越多。重載運輸系統運輸工藝應進一步優化轉彎工藝，提高運輸效率、節省時間和成本，后續的應用市場也將越來越廣。