核电机组凝汽器模块式安装方法的技术研究

张宏新 付宁

摘要：本项目针对AP1000核电站大型凝汽器安装中的关键技术难题，通过对模块化凝汽器安全可靠吊装就位技术、凝汽器水室装配技术的研究，研制了多项专用装置及工具，形成了一套完整的模块化凝汽器安装关键技术体系。该关键技术成果的应用显著提高了凝汽器安装质量和效率，降低了施工安全风险。项目研究成果已成功应用于全球首批AP1000第三代核电技术的山东海阳核电厂2号机组常规岛建安工程凝汽器施工项目，使得模块化凝汽器的安装质量和效率明显提高，凝汽器焊缝合格率100%，在运行过程中无泄漏发生，负荷在80%额定负荷下测定凝汽器真空严密性优良。

关键词：核电机组、凝汽器、模块化、安装

1 前言

目前共同应对全球气候危机、推动各国绿色低碳转型是全球多国的共识，对低碳清洁能源的需求不断提升。核能发电作为一种高效、绿色、清洁、环保的能源，越来越受到世界各国的关注，同时加快发展核能是实现碳达峰碳中和国家重大战略的重要选择。AP1000、CAP1400、华龙一号是目前世界三代核电技术的代表，也是引领我国未来核电规模化发展的主流技术。AP1000技术是我国最先投运的第三代核电技术。其最大的特点是设计简练，模块化建造，充分利用了诸多非能动的安全体系，比传统的压水堆安全体系更加简单有效，既进一步提高了核电站的安全性，同时显著降低了核电机组建设以及长期运营的成本。

我公司针对核电站凝汽器安装过程中存在的主要技术难题，依托海阳AP1000核电站项目，开展了核电站凝汽器安装关键技术研究，为同类型机组的安装提供技术支持和借鉴。

2 问题分析

公司承建的全球首批AP1000核电站-国家电投山东海阳核电站，该项目中一个机组有三台凝汽器组成，每台凝汽器的干重为670t，模块化到货拼装，最大重量达239t。凝汽器为模块化供货，共10个模块，包括膨胀节1块、接颈3块、下部本体2块和水室4块，单件重量大（达239t）、体积大（长18.1m、宽5.2m、高8m）。

在凝汽器安装过程中存在的主要问题如下：

（1）单件重量大、体积大、安装位置低。常规火电厂的凝汽器一般布置在地面，而该核电站凝汽器采用半地下布置方式，导致设备就位空间有限，设备吊装入位的难度增加。吊装顺序要求严格。由于组成凝汽器的10个模块尺寸较大，就位通道单一，顺序在前的模块制约后面模块的就位，各模块的就位次序有严密的逻辑关系。

（2）核电凝汽器水室安装于零米层以下的室内，造成了行车、汽车吊等大型吊装机械无法使用。一般凝汽器水室单台重量较大。采用常规装配方法，准备工作繁琐，吊装、倒运困难，操作起来不易控制，需要大量的人员配合，工期较长。且凝汽器水室在吊装转向过程中，经常会造成衬胶层摩擦、磕碰，影响后续装配。

针对以上两个技术难题，该项目从凝汽器的下部模块吊装就位、凝汽器水室拖运吊装两个方面开展研究与创新，构建凝汽器安装施工技术体系，保证核电站凝汽器的安装质量和安全，助力核电站的科学技术进步。

3 凝汽器模块化安装技术研究

3.1凝汽器下部本体模块吊装就位技术

针对凝汽器下部本体模块的吊装就位，项目组制定了安装方案：通过设计制作推拉平移专用辅助框架及平移轨道，以液压推进器为动力，借助汽机房行车调整模块转向。通过综合分析模块的就位空间条件及机械选型布置特点，经过分析比较、计算模拟，方案安全可靠。

该方案具体如下：针对凝汽器各模块的特点，在循环水出水侧（此区域楼板和板墙预留）和基础内搭设平移轨道，用主厂房行车吊装模块至轨道上，再用600t顶推一体化的夹轨装置和顶推油缸，用带快速接头的液压软管将其与电动泵站、控制阀的对应接口相连，启动泵站操作控制阀，夹轨装置先自动夹紧轨道，随着顶推油缸活塞杆的伸出，将凝汽器模块向前平移一个行程。反向操作控制阀，夹轨装置先自动松开轨道，顶推油缸活塞杆回缩，夹紧装置向前跟进一个行程。往复操作单一的控制阀，实现凝汽器模块的平移。

在此方案实施中设计了一套推拉平移施工系统，该施工系统主要由液压推进器、辅助框架、平移轨道组成。利用推进器做动力，模块放置轨道上后，在模块的一端布置液压推进器和辅助框架，推进器与辅助框架活动连接，推进器与轨道固定的位置为推进器的固定端，辅助框架设置在轨道上，并将辅助框架和待就位的模块可靠连接，且辅助框架在液压推进器的推进行程内。

模块化凝汽器下部组件分为两件，就位时利用厂房行车将其中一件放置在下方的拖运平台的轨道上。使用本系统中的专用装置将凝汽器下部组件推移至就位位置后，继续平移凝汽器下部组件，直至满足下部组件另一件的旋转空间后停止，待第二个组件移动至就位位置，使用此装置将凝汽器的第一个组件拉回就位位置，完成整个凝汽器下部模块的就位。整个过程中此推拉平移装置仅安装一次就可完成凝汽器下部模块的就位。

该技术有效解决了从汽机房外测吊装面临深基坑大吨位吊装作业布置吊车困难的难题。利用液压推动的方式移动，平稳可靠，无震动和倾斜，保证了安装质量。推进器受力作用点在凝汽器运输框架上，平移就位不会造成凝汽器变形。易于操作，节省人力及大型机械，工况改造时间及费用少，节约施工成本。

3.2凝汽器水室模块吊装就位技术

水室模块吊装就位的常规方案：采用卷扬机与链条葫芦配合进行吊装，需在零米层下方的钢梁上挂钢梁卡，采用多个20t链条葫芦将水室倒运至安装位置下方，调整链条葫芦链条的长度，进行水室在空中的水平转竖直的转向，转向完成后才可以进行下一步装配。此方案的准备、吊装、倒运工作繁琐，操作复杂、难度大，需要大量的人员配合，工期较长。且凝汽器水室在吊装转向过程中，由于水室收到摩擦、磕碰易造成衬胶层损坏，影响后续装配。

为了解决以上难题，开发了一种凝汽器水室装配系统，该系统包括设置于零米的卷扬机、置于凝汽器水室装配空间底部的钢轨、两个装配专用工具。

凝汽器水室具体吊装方案如下：

将凝汽器水室水平吊装至凝汽器拖运专用工具上，使用销子进行连接，然后使用卷扬机进行水平拖运，当拖运至安装位置下方后开始竖直起吊，水室顶部离开轨道后，将顶部连接的专用工具拆除，继续起吊，这样后面的专用工具就会随着水室顶部不断提高而向前移动，移动的过程中会自动转向，并且对凝汽器水室衬胶层有效防护。

4 应用情况

本项技术已成功应用于全球首批AP1000第三代核电技术的山东海阳核电厂常规岛建安工程，该项目于2010年9月16日开工，于2019年1月9日完成168小时满负荷试运具备商运条件。在该项目的凝汽器施工中，采用本技术成果后，模块化凝汽器的安装质量和效率明显提高，在运行过程中无泄漏发生，负荷在80%额定负荷下测定凝汽器真空严密性优良，机组正常运行。

5 总结

本项技术解决了空间受限条件下大型模块化凝汽器吊装就位技术，配合凝汽器水室装配专用工具，实现了设备平稳安装就位，防止了吊装过程中凝汽器水室衬胶层的损坏。该项目对凝汽器模块化安装具有重要指导作用，促进了我国核电站安装技术的进步，完善了核电站常规岛安装关键技术體系。

参考文献

（1）吉慧敏、周涛、刘健全.核电站凝汽器与火电厂凝汽器比较研究.《工程技术》.2018年第26期。

（2）付骏、黄勇、张从平.核电低压外缸与凝汽器喉部焊接变形控制.《东方汽轮机》。

作者简介

张宏新，性别：男，出生年月：1970年9月出生，民族：汉族，籍贯：山东省滕州市人，学历：本科，高级技师，主要研究大型火电项目、核电工程汽轮机安装技术及热机工程管理。

付宁，性别：男，出生年月：1990年2月出生，民族：汉族，籍贯：山东省烟台市栖霞市，学历：本科，工程师，主要研究汽轮发电机组安装。