巴基斯坦某核電廠重件碼頭的裝卸工藝

蔣志同

（1.中船第九設計研究院工程有限公司，上海 200090；2.上海海洋工程和船廠水工特種工程技術研究中心，上海 200000）

核電機組的設備一般尺寸較大，重量較重，且不易拆分，選擇哪種運輸方式，是非常有重要的。水路運輸相對于公路、鐵路等其他運輸方式，對核電機組的設備限制較小，而且更加安全、經濟。航道一般不需要因運輸的重件重量加大而去加寬加深，水上運輸也不會對其他船舶航行造成影響，現在核電重件大部分都是通過水路運輸，所以重件通過碼頭的裝卸如何合理地設計將至關重要。

1 工程概述

本工程重件碼頭是巴基斯坦某核電廠運輸重大件的重要配套工程，位于取水明渠的東內護岸，順岸布置，受進水渠導流堤全掩護。核電廠規劃二臺1100MW 級機組，采用ACP1000 機型，根據工程建設規模，相應重件碼頭年卸船量按工程進度年運輸重大件220 件，其中80t 以上重大件36 件，建設5000DWT 級碼頭，設計船型為5000DWT 甲板駁，重大件全部通過碼頭上岸。本工程裝卸工藝主要考慮從5000DWT 甲板駁接卸核電重大件到碼頭的工藝。

2 貨運分析

根據核電廠機組和堆型，對重大件設備進行整理和分析，得出控制性重大件設備最寬設備為閘門筒體寬，寬度為8.7m；最高設備為壓力容器，高度為6.8m；最長設備為環吊大梁，長度為47m；最重設備為發電機定子，重量為526 噸。

3 船型分析

根據貨運量分析重大件設備的最大件、最高件、最長件，確定進出港船舶采用5000DWT 甲板駁。

本項目重大件主要來自國內貨運碼頭，經遠洋運輸船運至本項目臨近的碼頭后，轉運到5000DWT 甲板駁，再由5000t 甲板駁運至本工程重大件碼頭，船型尺度見表1：

表1 設計船型表

4 工藝方案

目前核電設備的裝卸船工藝一般分為滾裝工藝和吊裝工藝。滾裝工藝又有順岸靠泊和丁靠靠泊兩種。順岸靠泊需要足夠的通道和較大的轉彎半徑，會增加碼頭投資。丁靠靠泊需要水域有足夠的停泊和回旋水域。滾裝工藝碼頭優點是造價較低，碼頭不需要配套裝卸設備。但缺點易受氣象、水文條件限制，需要大量的準備工作，尤其核電廠的廠區面高程較一般工程高，導致水位與碼頭廠區面高程相差較大，卸船時間較短，安全性不易保證。

吊裝工藝按目前常用的重大件卸船工藝，可分為機械起重機設備（固定回轉式起重機、橋式起重機、履帶吊等）、浮吊（起重船）卸貨等多種形式。

由于本工程位置地形水域限制，以及裝卸設備的尺寸和重量，大致確定采用吊裝工藝類型。

4.1 吊裝工藝

4.1.1 固定回轉式起重機方案

固定回轉式起重機一般固定放置在碼頭上。該起重機配備主、副起升機構并可作旋轉和變幅運動，能覆蓋一定寬度的圓環作業區域。當船舶順岸靠泊于碼頭，起重機可直接將重大件從船上吊至碼頭平臺上的模塊車或平板車上。固定起重機式吊裝方式受潮位、波浪等影響較小，裝卸作業安全可靠、便捷，一年中絕大部分天數均可吊裝作業。

4.1.2 橋式起重機方案

重大件橋式起重機行走范圍一般能夠覆蓋水域和陸域，橋式起重機可在高架的軌道上行走，軌道梁支墩一側在陸域碼頭平臺上，另一側支墩深入水域。船舶停靠位置分為懸臂外和跨距內兩種形式，對于橋式起重機懸臂外停船，有船舶停靠方便的優點，但通常要求外伸懸臂較長，對橋式起重機的結構設計要求較高；跨距內停船對橋式起重機結構無特殊要求，但受到有限跨度的影響，船舶靠離泊較為不便。

使用該類型橋式起重機裝卸重大件，技術較為成熟，對水位的變化適應性較好。但是其受限于橋式起重機的軌道梁跨度，所適應的船型通常較小，船舶在軌道梁跨距內的停靠較為麻煩。同時由于需要在伸入水域側設置軌道梁支墩基礎，其后期改造為其他一般裝卸泊位的靈活性較差，常用于靠近廠區的有長期固定貨源的重大件裝卸船。

4.1.3 履帶吊方案

履帶吊為流動式設備，重件碼頭上不需要安裝固定的起重設備。對于重大件的吊裝，除了回轉平臺后的配重外，還需要在尾部加載額外的超起配重，故其超起工況需要的碼頭寬度通常較大。同時履帶吊起重量隨著幅度的增加降低較多，如1000t 的履帶吊載 40m 幅度時僅能起吊 330t 的重件。對于長度或者重量較大的構件，可能需要兩臺設備進行抬吊作業。履帶吊設備自重較大，設備轉場時需進行拆卸，同時履帶會對碼頭面層造成較大破壞。因此履帶吊常用于廠區建設期大件安裝，大件碼頭上使用較少。在核電領域，因為重大件的特殊性，重大件的卸船還沒有采用履帶吊的先例。

4.1.4 浮吊方案

浮吊也叫起重船，是由船體、起升機構和俯仰機構等組成，其作業范圍較大。作業時裝運大件的駁船平行靠泊碼頭，浮吊在駁船外側定位錨定，通過臂架俯仰變幅將重大件吊裝至碼頭水平運輸車輛上。采用浮吊的作業方式對碼頭的要求較低，碼頭上無需配置裝卸設備，碼頭平臺僅需滿足水平運輸車輛的通行即可。但核電站裝卸重大件作業前需安排浮吊起重船到港，租用價格較高，調遣周期較長，需要提前進行安排、協調。另外本項目為海外項目，調遣周期和費用都很難估量。

4.2 吊裝工藝方案對比

在保證重大件設備的安全運輸、經濟可靠的前提下，吊裝工藝方案進行以下對比，見表2。

表2 吊裝工藝對比表

經過表2比較，推薦采用固定回轉式起重機方案。

4.3 起重機參數的確定

根據貨運量分析重大件設備可知，最重設備為發電機定子，重量為526 噸，確定起重機最大起重量為620t。根據工藝布置和船型尺度，確定吊鉤的外伸距，主吊鉤吊裝620t 設備的最大外伸距離為27m，副吊鉤吊裝125t 重大件的最大外伸距離為38m。主吊鉤碼頭面起升高度大于32m，碼頭面以下最少11m。本起重機應能做360°旋轉及起升、變幅動作。除主鉤與副鉤，主起升機構與變幅機構不能聯合作業外，其余每兩個機構能聯合作業。各機構運行速度采用人工手柄分檔控制，各檔間的加減速度時間由PLC 控制。機構啟動時，速度逐漸遞增，最高速度為額定速度；機構制動在速度幾乎為零時，制動器制動，保證工作安全平穩。

起升機構、旋轉機構、變幅機構等主要驅動機構均采用交流變頻電機。電機防護等級為IP44，絕緣等級為F 級。各相關的機構設置必要的聯鎖及安全保護裝置。

4.4 水平運輸工藝

目前重大件的水平運輸基本采用自行式模塊運輸車或者牽引平板車。自行式模塊運輸車（SPMT）主要是由動力頭也稱動力單元（PPU）和帶有驅動車橋的液壓掛車組合而成。用戶可以根據運輸貨物特征（外型尺寸，噸位等）對多輛模塊運輸車組進行多模式的組合并車(長度或者寬度方向)。其可實現多種轉向模式，由于其靈活的轉向方式，其轉彎半徑通常可以比較小，機動、通行性較好。

同時，自行式模塊運輸車每軸均由獨立的液壓油缸控制，可以整體、局部抬高，以更好的適應重大件的頂起裝載作業，以及在不平整路面通行時始終保持車輛承載面水平。

牽引平板車可實現全掛和半掛牽引兩種模式，對于較遠距離的大件陸地運輸，牽引車+平板掛車方式速度可較高，效率更高，造價相對較低。其缺點是轉彎時主要靠車輪“八字轉向”，轉彎半徑較大。

由于模塊式運輸車優點眾多，并廣泛使用，本項目優先使用模塊式運輸車，對小型重件運輸可采用牽引平板車。

4.5 裝卸工藝流程

甲板駁（貨船）→固定回轉式起重機→模塊式運輸車（牽引平板車）→運至廠區。

5 碼頭平面布置

根據裝卸工藝方案，經綜合考慮，重件碼頭布置在取水明渠東護岸內，因受到取水導流堤掩護，作業條件較好。碼頭平面布置較簡單，長度為125m，寬度為40m，固定旋轉式起重機布置在碼頭前沿13.5m 處，額定起重量為620t，最大外伸距為27m。碼頭后方布置寬9m 的通道連接碼頭前沿與廠區道路。

6 結束語

核電站設備具有超重、超長、超寬等特點，其運輸、裝卸技術要求較高。核電重大件碼頭的設計要根據工程地點、電廠總體布置、核電機型、設備重量和尺度等多種因素進行綜合分析，確定重大件的裝卸工藝及裝卸設備。

根據裝卸工藝確定碼頭平面布置及調整部分陸域布置，裝卸設備的選用要安全可靠、經濟耐用、技術成熟。