“华龙一号”首堆工程核岛主回路设备安装顺序优化研究

□邢 辉 孙传艺

一、引言

福建福清核电厂项目规划建设6台机组，1～4号机组为M310改进型核电机组，5、6号机组采用三代堆型即“华龙一号”核电机组。福清核电5号机组是“华龙一号”首堆示范工程，采用单机组布置、双层安全壳，计划建设总工期为62个月(土建计划工期25个月，安装计划工期24个月，调试计划工期14个月)。福清5号机组2015年5月7日开始核岛第一罐混凝土浇筑，2017年5月25日实现了内穹顶吊装。

经统计国内27个核电机组实际的工期，土建阶段平均工期为22.3个月，安装阶段平均工期为31.8个月，调试阶段平均工期为14.1个月，总工期平均为68.2个月。国内27个核电机组的计划总工期在52至62个月之间，土建计划工期19.5至23个月，安装计划工期为20.5至25个月，调试计划工期12至14个月。可以发现土建、调试阶段的实际工期与计划工期基本一致，安装阶段的实际工期与计划工期偏差较大。

从进度控制角度来说，安装阶段应为核电建造阶段重点控制阶段。核岛主设备安装一般均在安装阶段的关键路径上。本文将详细分析研究核岛主设备安装顺序的优化。

二、核岛主设备安装顺序在进度计划中的优化分析

(一)核岛主设备安装介绍。核岛主设备主要包括反应堆压力容器、蒸汽发生器、主泵泵壳、稳压器，由于稳压器的安装一般不在关键路径上，本文的分析不包含稳压器。

从“华龙一号”工程反应堆压力容器、蒸汽发生器、主泵泵壳安装主要的先决条件分析，各个主设备的引入安装没有先后顺序的硬性要求。只是由于主设备运输通道、吊车资源不能同时引入多个主设备。

(二)核岛主设备安装顺序在进度计划中的优化研究。

1.核岛主设备安装顺序优化前进度计划安排。福清核电项目1～5号机组核岛主设备安装进度计划安排的顺序：3台泵壳→反应堆压力容器→3台蒸汽发生器，具体时间安排详见表1。

表1 福清1～5号机组核岛主设备安装进度计划安排

从表1可以看出，3台主泵泵壳安装计划工期为1.5个月，反应堆压力容器安装计划工期为1个月，3台蒸汽发生器安装计划工期为1.5个月。主设备安装在进度计划中的安排为连续的，即3台主泵泵壳安装、反应堆压力容器安装和3台蒸汽发生器安装共需4个月。

2.核岛主设备安装顺序优化前主管道焊接进度计划安排。主设备安装完成后，将开始进行主管道的焊接工作。每个环路由主管道的冷段、热段和过渡段组成：热段连接压力容器和蒸汽发生器；冷段连接反应堆压力容器和主泵泵壳；过渡段连接蒸汽发生器和主泵泵壳。

典型主回路管道环路焊口焊接顺序为：第一，主管道冷段、热段焊接顺序:F4(C4)→F1(C1)；第二，蒸汽发生器就位，主管道过渡段40°弯头U1焊口即可进行现场焊接；第三，主管道冷段、热段以及过渡段40°弯头全部焊接完成之后，进行主管道过渡段水平段、过渡段垂直段的焊接，焊接顺序：U4→U2、U6；第四，主管道冷段、热段不能与过渡段40°弯头同时焊接。

每个环路共8个焊口，其中冷段2个焊口(F1、F4)、热段两个焊口(C1、C4)、过渡段4个焊口(40度弯头U1、U2、U4、U6)。三个环路共24个焊口。

一般主管道冷热段焊接计划工期1.5个月，过渡段40度弯头U1焊口1个月，一个环路的过渡段(U2、U4、U6)2个月。首次焊接前准备工作7天。

3.核岛主设备安装顺序优化后主管道焊接进度计划安排。以福清5号机组为例，A版计划引入顺序为3台泵壳→反应堆压力容器→3台蒸汽发生器，B版计划引入顺序为3台蒸汽发生器→反应堆压力容器→3台泵壳。

福清5号机组A、B版计划核岛主设备安装进度安排，见表2。

表2 福清5号机组A、B版计划核岛主设备安装进度安排

A版计划主设备引入顺序为3台泵壳→反应堆压力容器→3台蒸汽发生器。A版计划这种主设备引入顺序，蒸汽发生器安装完成后，可以焊接过渡段40度弯头U1焊口或者热段，由于主管道冷热段焊接处在安装阶段主关键路径，一般安排先行焊接。由于主管道冷热段与过渡段40度弯头U1口焊接不能同时进行，待主管道冷热段焊接完成后，按照硬性逻辑，需要接着进行过渡段40度弯头U1口焊接，过渡段40度弯头U1口焊接完成后进行过渡段(U2、U4、U6)焊接。

因此，A版计划其主管道焊接顺序和工期为：冷热段焊接工期1.5个月→过渡段40度弯头U1焊接工期1个月→过渡段(U2、U4、U6)焊接工期2个月，单环路三段工期串行共4.5个月。

B版计划主设备引入顺序为3台蒸汽发生器→反应堆压力容器→3台泵壳。B版计划中由于先引入蒸汽发生器，过渡段40度弯头U1焊接在反应堆压力容器安装(1个月工期)的同时进行，反应堆压力容器安装和主泵泵壳安装完成后，即可进行冷热段的焊接，过渡段40度弯头U1焊接工期1个月不占主管道焊接的关键路径。

B版计划其主管道焊接工期为冷热段焊接工期1.5个月→过渡段(U2、U4、U6)焊接工期2个月，单环路三段工期串行共3.5个月。

图1 福清A、B计划主设备安装及主管道焊接工期

福清5号机组A、B版计划主管道焊接进度安排可以看出，主设备安装顺序的调整对主管道冷热段焊接完成时间无贡献(B版计划主设备安装开始前比A版计划提前一个月)，但是对主管道过渡段焊接完成有1个月的贡献。

福清5号机组(B版计划)核岛主设备安装顺序调整是基于其对主管道过渡段焊接有1个月的贡献而做出的。主管道过渡段焊接完成后紧后工作主要有：主泵阻尼器安装/主泵安装、主辅系统核回路冲洗相关管线与主管道的连接等，是仅次于“主管道冷热段焊接完成→堆腔钢结构施工/密封环安装/换料水池池底钢覆面安装→堆内构件安装等工作→冷试开始”这条主关键路径的工作。因此，主设备引入顺序的调整是必要的。

三、结语

通过分析，将核岛原主设备引入顺序“3台泵壳→反应堆压力容器→3台蒸汽发生器”调整为“3台蒸汽发生器→反应堆压力容器→3台泵壳”，调整后的主管道焊接过渡段40度弯头U1焊接工期1个月不占主管道焊接的关键路径，对主管道焊接完成有一个月的工期贡献。

与主设备安装相关的任何因素的变化都将直接或者间接影响主设备安装的进度[1]。当出现与进度计划安排不一致情况时，及时进行分析优化设备安装顺序，分析时需要对所有未安装主设备的各项先决条件进行分析，使得主设备及支撑引入工期最短，最大程度减少工期损失。为进一步科学合理压缩华龙一号项目建设的总工期，进而降低工程造价，提高其经济性指标及市场竞争力提供了可能。