核电工程预装设备的安装方法探讨

徐晖

（秦山核电集团筹备组工程管理处，浙江海盐，314300）



核电工程预装设备的安装方法探讨

徐晖

（秦山核电集团筹备组工程管理处，浙江海盐，314300）

摘要：本文以方家山核电工程为例，对核电项目预装设备安装的特点进行了分析和阐述，着重介绍了预装设备安装工艺、设备成品保护等方面内容，并就施工过程中面临的主要问题进行了总结和反馈，具有一定参考价值，也为后续AP1000核电项目采用“开顶法”施工提供一些借鉴经验。

关键词：预装设备；吊装；安装；设备保护

引言

由于核电站核岛厂房内平面布置紧凑，房间和通道都比较狭小，安装施工难度大。部分工艺设备受设备尺寸参数限制以及运输路径的影响，必须在土建施工阶段同步引入就位[1]。在土建主体结构封顶或设备所在房间墙体浇注之后无法进入，需在厂房结构封闭前安装就位的工艺设备统称为预装设备[2]。预装设备安装工作属于介入性施工活动，是在土建主体结构施工过程中介入的安装活动具有安装工艺复杂、施工周期较长、交叉施工多、设备保护困难等特点[3]。

1　方家山核电工程预装设备

方家山核电工程是2台1000MW级的压水堆核电机组，其土建施工阶段预装工艺设备多为容器、箱、罐等静止设备，分别布置在反应堆厂房（RX）、核辅助厂房（NX）、柴油发电机厂房（DX）、电气厂房（LX）等核岛各子项中，共计47台，具体分布情况如下：反应堆厂房10台，核辅助厂房31台，应急柴油机厂房4台，电气厂房2台，详情见表1。

2　预装设备安装

2.1设备基础

设备基础的形式如图1，从左至右分别为抹平基础、裙座基础、鞍座基础[4]。

表1　方家山核电工程1、2号机组预装设备明细表

图1　设备基础形式

2.2垫铁布置

当需要布置垫铁时，垫铁组中最厚的平垫铁放在下面，最薄的平垫铁放在斜垫铁组和最下面平垫铁之间；垫铁组的面积可按下面的近似公式计算：

A=C×100（Q1+Q2）/R

其中，A：垫铁面积，mm2；

C：安全系数，可采用1.5～3；

Q1：设备的重量加在该垫铁组上负荷，N；

Q2：地脚螺栓拧紧后所分布在该垫铁组上的压力，N；

R：基础或混凝土的单位面积抗压强度，N/cm2。

以1号机组安注箱（1RIS001/002/003BA）垫铁布置为例分析。1号机组共有3台安注箱，设备安装在R111、R121与R131房间，安装标高为-3.5m，设备外形尺寸为4200×3900×6700mm，单台重量37.3t。

按垫铁组面积计算公式，安全系数C取1.5；Q1为850000N（设备充水重量为85t）；Q 2按照公式M = k×d×P/1 0 0 0 ,M为地脚螺栓拧紧力矩（890 N•m），d为地脚螺栓直径（45mm），P为拧紧力，k为系数，取0.2，经计算P=18×1000 M/kd=1780000 N；R为4000N/cm2。

将上述数据代入垫铁面积计算公式得A=[1.5×100×（850000+1780000）]/4000=98625mm2，选用120mm×70mm型号的垫铁，根据现场实际情况在三个设备基础上各布置18组垫铁；在垫铁布置完成后，测量三个设备基础上的垫铁上表面标高均应为-3.500m。安注箱垫铁布置示意见图2。

图2　安注箱垫铁布置示意图

2.3设备吊装工程

2.3.1吊装方式选择

预装设备吊装一般采用以下两种方式之一：塔吊吊装、大型履带式吊车吊装。设备吊装方案的确定应综合考虑现场各种因素进行选择。首先，应了解现场塔吊的布置和性能，重点了解塔吊的中心坐标、臂长及吊装性能，考虑到两种吊装方式的吊装成本，对于塔吊可吊的设备应优先考虑使用塔吊[4]。

2.3.2塔吊与联合吊装

塔吊吊装方式的确认主要考虑设备的重量和吊装半径，对于吊装半径需结合设备基础中心坐标和现场塔吊中心坐标进行核算，只有吊装半径小于塔吊臂长且在吊装位置塔吊吊装重量大于设备重量的情况才可使用塔吊进行吊装。对于设备重量的问题，除设备本身重量之外，还需考虑吊装索具和吊钩及专用吊具（如有）的重量[5]。塔吊吊装方式具体又可分为塔吊单体吊装和塔吊联合吊装。塔吊单体吊装是指现场只用一台塔吊即可将设备直接吊装就位的吊装方式，塔吊联合吊装是指通过二台或二台以上塔吊通过设备转运平台，以接力的形式将设备吊装就位。此方法适用于现场设备运输路径困难复杂的情况，通过两台塔吊相互配合方式可以避开单台塔吊臂长和性能的瓶颈，将单台塔吊无法完成的工作得以实现。如表1所示，方家山核电工程47台预装设备中有10台通过塔吊单体吊装，有6台通过塔吊联合吊装。

以浓缩液监测槽为例叙述其吊装特点。

9 TEP007 BA浓缩液监测槽是立式设备，设备外形尺寸为2880×2880×2820mm，重1.624t，为1号机组和2号机组共用。设备采用3#塔吊直接吊装就位，9TEP007BA浓缩液检测槽吊装平面布置示意图见图3。经核算3#塔吊距ND239房间浓缩液监测槽基础约为53m；根据塔吊的性能表，采用臂长70m、Ⅱ倍率：当臂长为70m，工作半径为53m时，额定起重量为4.240 t（插入法）：设备自重为1.624t，故满足浓缩液监测槽的吊装要求。

图3　9TEP007BA浓缩液检测槽吊装平面布置示意图

2.3.3 履带式吊车吊装

对于使用大型履带式吊机吊装的设备，首先应考虑吊车的站位，吊车站位选择主要依据吊机的性能和现场道路基础的承载能力。在确定了吊车站位之后，根据吊车性能及设备吊装半径选择吊机的吊装模式。如表1所示，方家山核电工程核岛厂房47台预装设备中共有31台设备采用大吊车进行吊装。

以2DX厂房主贮油罐柴油吊装为例分析施工工艺特点。

2号机组柴油发电机厂房L H P、L H Q系统共有2台柴油机主贮油罐，设备代号2 L H P 1 0 4 B A、2 L H Q 1 0 4 B A，外形尺寸14800×5640×6400mm，设备重量101.5t，分别位于2DA厂房D021房间、2DB 厂房D041房间内，为土建施工过程中的预装设备，安装标高均为8.3m。

采用400t级履带式起重机，分别站位于2号机组核岛北侧和西侧，进行2DX厂房两台柴油机主贮油罐吊装作业。400t级履带式起重机采用SDB工作模式，主臂70m，在起重机15m 回转半径放置超起吊篮。加载超起配重至超起吊篮总重为210t。柴油机主贮油罐卸车、二次倒运、正式吊装、设备就位平面布置图见图4，吊装立面示意图见图5。

2DB厂房主贮油罐2LHQ104BA设备卸车和吊装就位时起重机站位于站位点①。进行2DA厂房主贮油罐吊装时，装载设备的运输车先从岩石道路行驶至运输车站位点后，400t级履带式起重机开始进场站位。2 D A厂房主贮油罐2LHP104BA 卸车时起重机站位于站位点②。卸车完毕，待运输车驶离现场后，调整起重机吊臂与起重机行走方向相同，起重机负载行走至设备吊装站位点③。

2 D B厂房柴油机主贮油罐吊装过程为：（1）起重机站位于回转中心站位点①进行试吊和卸车；（2）卸车工作结束以后，起重机站仍位于回转中心站位点①将设备吊装就位。

2 D A厂房柴油机主贮油罐吊装过程为：（1）起重机站位于回转中心站位点②进行试吊和卸车试吊和卸车；（2）卸车工作结束以后开始二次倒运，起重机沿预定行走路线缓慢行走，到达并站位于起重机站位点③；（3）起重机站位于回转中心站位点③将设备吊装就位。

图4　柴油机主贮油罐吊装平面布置图

图5　柴油机主贮油罐吊装A向立面示意图

2.4预装设备就位后的保护和保养

2.4.1设备就位后的保护

由于预装设备安装正处于土建施工阶段，存在土建和安装相互交叉施工的问题，另外由于厂房结构尚未封顶，受天气等因素影响也较大。因此，设备引入就位进行初步安装（包括找平、找正和找标高）后，做好设备实物保护工作就显得尤为重要，需从软保护和硬保护两个方面采取措施。

（1）设备的软保护主要考虑设备的防水、防腐蚀、防污染等要求，针对罐类设备主要采取塑料布和蓬布遮盖，对于需防火的则要求采取石棉布遮盖。针对不锈钢设备还需做好隔离，防止碳钢不锈钢直接接触污染。对于设备地脚螺栓螺纹的保护则采用涂抹黄油，再用布料绑扎，防止锈蚀，特殊螺栓需用钢套管套好，防止撞伤丝扣。对设备进行保护时还应特别检查设备接管口的封堵情况，若出厂时没有牢靠封堵措施，则应用包扎物封堵，防止异物进入设备。

（2）设备的硬保护主要是为防止土建单位在设备上部施工过程中坠落的脚手架、木方等杂物直接撞击设备表面损伤设备。设备的硬保护主要采取搭设脚手架铺设木方的方式，木方搭设原则要求尽量密实，不得存在大的空隙。

2.4.2设备就位后的保养

由于预装设备自身的特殊性，后续的安装工作要等到土建工作结束、厂房移交后才能进行。而核电工程从土建开始到结束至少需要 2年左右的时间，在这段漫长的时间里，必须做好预装设备的维护保养工作，防止产生变形、生锈等现象，从而影响后期的设备安装。

针对有特殊保护要求的设备，如表1所示容积控制箱、衰变箱、硼酸注入箱等共23台需充氮保护的设备，还应定期检查其压力值变化情况，如发现压力降低过快等异常现象，应及时对设备和压力表的气密性进行检查并补充氮气，防止设备内部保护气体泄漏而造成内表面锈蚀。

3　工程实施的经验

结合方家山核电工程预装设备安装实践活动，本文提出以下几点经验：

（1）预装设备的基础复测时最常出现的问题是基础标高超差和地脚螺栓孔洞间距超差。对于整体找平层基础标高的控制尤为重要，从工程实践分析，在土建结构层施工时应预留约50mm的高度作抹灰层，由安装单位和土建单位联合对设备的基础“灰饼”（标高控制块）进行检查，合格后再做找平层，以避免基础的多次返工。

（2）对于地脚螺栓通过预埋钢套管固定的基础，在施工中发现由于钢套管的位置、垂直度施工超差造成设备基础不合格，需返修；对于此类基础，土建单位在施工时应引起足够重视，采取有效措施固定钢套管以保证钢套管相互之间的位置，以防在浇注混凝土时钢套管产生较大位移，导致超差。

（3）使用大型履带式吊车吊装前，一定要根据吊车的载荷特性性能表现和现场情况确定大吊车站位，还要注意吊车的吊臂在空中回转时是否被土建塔吊挡碍，必要时需土建单位的塔吊配合转动，大吊车工作时，附近塔吊一般应暂停作业。并且超起配重回转区域的地基必须平整，地面承载力15t/m2。吊装施工现场的杂物和障碍物需清理，确保起重机回转区域没有障碍物。

（4）预装设备的保护是一项时间跨度长，情况复杂的长期工作。由于厂房封顶之前雨水和土建养生水是无法避免，预装设备现场就位贮存阶段常遇见问题有：房间积水或地脚螺栓孔积水；地脚螺栓锈蚀；设备保护脱落、破损等，其中积水致使设备和地脚螺栓受潮或锈蚀的危害最为严重。所以预装设备现场就位后，必须做好所在房间的防雨防水措施，如门口、洞口设置翻边防水防漏，避免雨季或施工用水致使房间积水，防止设备受潮或产生锈蚀现象。

4　结束语

预装设备安装与土建主体结构施工交叉着同步进行，随着我国核电建设的不断深入，在此对方家山核电工程预装设备的安装工艺和保护措施进行总结，为今后核电项目的建设提供切合实际的经验反馈，有着积极的现实意义。尤其是第三代核电站AP1000采用开顶法建设，其预装设备的安装和成品保护的难度将超过现有的压水堆核电站，是核电建设者将要面临的重要课题。

参考文献

[1]刘庆山.机械设备安装工程[M].北京:中国建筑工业出版社,2007．

[2]刘进球,吴振明.机电设备安装工艺学[M]．北京：电子工业出版社,2006．

[3]核电秦山联营有限公司.秦山核电二期扩建工程项目管理实践[M].工程篇.北京:中国原子能出版社,2012:377-382．

[4]杨文柱.起重吊装简易计算[M].北京:机械工业出版社，2007．

[5]樊兆馥.重型设备吊装手册[M].北京:冶金工业出版社，2006．

徐晖(1983-)，工程师，哈尔滨工业大学工学硕士，秦山核电集团筹备组，主要从事核电项目管理和质量监督。

E-mail:xuhui@cnnp.com.cn

Analysing on Installation Features of Pre-installed Equipment of Nuclear Power Engineering

Hui Xu
(Qinshan Nuclear Power Group,Project Management Office,Haiyan,Zhejiang,314300,China)

Abstract:This article takes Fangjiashan nuclear power project as example,it analyzes and elaborates the installation characteristics of pre-installed equipments of nuclear power project.It focuses on the installation process of pre-installed equipment,equipment product protection and other aspects.And it sums and feeds back the main problems that were faced during the construction,which has a certain reference value,it also provides some lessons of experience for the subsequent AP1000 nuclear power project by using the open-top construction method.

Key words:Pre-installed equipment;Hoisting;Installation;Equipment protection

作者简介：

DOI:工业技术创新 URL:http//www.china-iti.com10.14103/j.issn.2095-8412.2016.01.002

中图分类号：TL48

文献标识码：A

文章编号：2095-8412(2016)01-644-06