鋼安全殼模塊運(yùn)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(shè)備制造有限公司，山東 海陽 265118；2.煙臺市核電設(shè)備工程技術(shù)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(shè)備，是獨(dú)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(zhì)向環(huán)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(tǒng)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(huán)、筒體二環(huán)、筒體三環(huán)、頂封頭。每個模塊都由預(yù)先成型的鋼板組焊而成，隨后運(yùn)輸至核島吊裝就位。

目前，液壓平板車運(yùn)輸工藝在三代核電AP1000技術(shù)模塊運(yùn)輸中被廣泛應(yīng)用，并取得了較好的工程經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用效果。重載運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸工藝在船舶修建、海上鉆井平臺建造等方面廣泛應(yīng)用，在CAP1400核電項目鋼安全殼筒體環(huán)運(yùn)輸過程中首次應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期效果。

該文根據(jù)兩種運(yùn)輸工藝在鋼安全殼筒體環(huán)運(yùn)輸上的應(yīng)用進(jìn)行對比分析。

1 運(yùn)輸設(shè)備的差異

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

1.1 液壓平板車

液壓平板車運(yùn)輸工藝采用SPMT自行式液壓組合掛車或索埃勒平板運(yùn)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(tǒng)、液壓升降/承載系統(tǒng)、動力系統(tǒng)單元PPU（Power Pack Unit）、液壓驅(qū)動系統(tǒng)（移動行走和升降）、電子液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、剎車制動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。液壓平板車有多重規(guī)格，核電鋼安全殼筒體環(huán)運(yùn)輸常用的規(guī)格為2縱列6軸線模塊（車板3 m×9 m），其主要特點(diǎn)有：單臺液壓平板車（2縱列6軸線）最大承載180 t，可根據(jù)需要橫向或縱向拼接，滿足運(yùn)輸載荷要求；液壓車板調(diào)整高度范圍為900 mm～1500 mm，甚至更大，可方便裝貨與卸貨；驅(qū)動采用自行式驅(qū)動，不需要外部動力；每個懸掛可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向角度可達(dá)130°，可以實(shí)現(xiàn)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(qiáng)通過性；由于液壓模塊車每軸線擁有8個輪胎，獨(dú)有的液壓系統(tǒng)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(yùn)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(yùn)輸過程中對路面的損傷。

筒體環(huán)運(yùn)輸采用4 組液壓平板車組進(jìn)行運(yùn)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(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸工藝主要組成部分為重載運(yùn)輸系統(tǒng)，其由LCZY主動重載運(yùn)輸車、LCZY從動重載運(yùn)輸車、云型軌道、電力控制系統(tǒng)和遙控監(jiān)控系統(tǒng)5 個部分組成，如圖2所示。其主要特點(diǎn)為：重載運(yùn)輸系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)最多99 臺重載運(yùn)輸車聯(lián)動同步運(yùn)行；重載運(yùn)輸系統(tǒng)自身不能提供動力，需要借助外部電源提供動力；重載運(yùn)輸車是重載運(yùn)輸系統(tǒng)的關(guān)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(yùn)輸車作前進(jìn)、后退運(yùn)動，達(dá)到運(yùn)輸目的；由于重載運(yùn)輸車采用的針輪與云軌齒牙間的嚙合力是系統(tǒng)內(nèi)力，所以對地面無水平推力，也是該系統(tǒng)安全可靠的優(yōu)點(diǎn)；單臺重載運(yùn)輸車額定承重400 t，兩個液壓缸的頂升行程為240 mm，運(yùn)輸車承載臺面尺寸為1 m×3.2 m（寬×長）；電氣控制系統(tǒng)可以在總控臺顯示每臺車的實(shí)際載荷，并可對每臺車進(jìn)行聯(lián)動或獨(dú)立控制；重載運(yùn)輸車可實(shí)現(xiàn)X、Y、Z 3個方向的浮動調(diào)整，調(diào)整范圍為±50 mm。云型軌道規(guī)格：單根長6 m，寬1.2 m，重量400kg/m。重載運(yùn)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(huán)運(yùn)輸采用3 軌道6 臺主動重載運(yùn)輸車或2 軌道4臺主動重載運(yùn)輸車，配合一套控制中心和數(shù)量足夠的軌道完成運(yùn)輸工作。

2 運(yùn)輸及加固用工裝的差異

圖2 重載運(yùn)輸系統(tǒng)

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

2.1 運(yùn)輸用工裝差異

液壓平板車運(yùn)輸工藝在每個車組上方鋪設(shè)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(nèi)外擋架，托架地板上布置有坡口保護(hù)板。托架可以確保筒體環(huán)平穩(wěn)的放置在運(yùn)輸車上，使筒體環(huán)載荷均布在車組上；坡口保護(hù)板可以防止筒體環(huán)在托架上移動。

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

2.2 加固用工裝的差異

液壓平板車運(yùn)輸工藝將4組運(yùn)輸車組通過車輛連接架連成整體，確保4組車直行和轉(zhuǎn)彎時同步；筒體環(huán)上口再用垂直于車輛前進(jìn)方向的3根鋼絲繩進(jìn)行預(yù)緊，避免運(yùn)輸過程中筒體環(huán)兩側(cè)變形較大。

重載運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸工藝全部采用主動重載運(yùn)輸車，未對各軌道各臺重載運(yùn)輸車進(jìn)行連接，而在筒體環(huán)下口（兩側(cè)軌道4臺運(yùn)輸車上方）進(jìn)行方形加固（四邊與對角線），從而避免了筒體環(huán)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(yùn)輸轉(zhuǎn)向后車輛重新布置，在筒體環(huán)上口增加兩條相互垂直的預(yù)緊鋼絲繩，防止筒體環(huán)下口兩側(cè)產(chǎn)生較大變形。

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

3 運(yùn)輸工藝方式差異

3.1 液壓平板車運(yùn)輸工藝

液壓平板車運(yùn)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(jìn)行運(yùn)輸，前面2組配置動力系統(tǒng)單元PPU，為牽引車組，后面2組為從動車組。筒體環(huán)載荷通過托架傳遞給平板運(yùn)輸車，從而通過輪胎傳遞給地面；該工藝用4組運(yùn)輸車通過控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)向；4組運(yùn)輸車通過多輪胎與地面接觸，降低了對地基承載力要求。

運(yùn)輸前，4組液壓平板車連接完成后進(jìn)行試車，確保各車組的頂升和運(yùn)行同步性；試車合格后，根據(jù)需要撤掉筒體環(huán)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(yùn)輸工作。

整個運(yùn)輸工期（從頂升到運(yùn)抵目的地）1 個工作日即可完成（正常情況下）。

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

3.2 重載運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸工藝

重載運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸工藝采用獨(dú)立于2 條或3 條軌道上的4 輛或6 輛重載運(yùn)輸車進(jìn)行運(yùn)輸，運(yùn)輸車組可通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行或獨(dú)立運(yùn)行；筒體環(huán)重量通過坡口保護(hù)裝置傳遞給運(yùn)輸車輛，再通過軌道傳遞給地面；運(yùn)輸車輛的行走路徑受軌道限制，只能沿直線行進(jìn)；軌道結(jié)構(gòu)剛性大，降低了車輛對地面的承載力要求。

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

該運(yùn)輸工藝轉(zhuǎn)彎處需將筒體環(huán)放置到臨時支墩上，卸載后，重新調(diào)整軌道、運(yùn)輸車、坡口保護(hù)器方向后再啟動二次運(yùn)輸。

受轉(zhuǎn)彎調(diào)整軌道、運(yùn)輸車、坡口保護(hù)器等工作的影響，運(yùn)輸總工期影響較大，約2～3個工作日。

圖3 坡口保護(hù)裝置-坡口保護(hù)器

圖4 坡口保護(hù)裝置-下部蓋板

運(yùn)至目的地后，可直接卸載后將相應(yīng)工裝拆除，完成運(yùn)輸工作；也可重新布置軌道及重載運(yùn)輸車，對筒體環(huán)下口水平度和整體形狀進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

4 結(jié)論

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

綜上所述，液壓平板車運(yùn)輸工藝應(yīng)優(yōu)化加固工裝設(shè)計和投入、做好工程規(guī)劃，降低工裝和押車時間成本，在工程中應(yīng)用會越來越多。重載運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸工藝應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化轉(zhuǎn)彎工藝，提高運(yùn)輸效率、節(jié)省時間和成本，后續(xù)的應(yīng)用市場也將越來越廣。