核电站半地下结构三联体凝汽器安装关键技术研究

1引言

由我公司负责施工的国和一号示范工程项目，本工程共有三台凝汽器，凝汽器整体净重约2600t，每台凝汽器包括两个独立壳体，每个壳体有两组相同且彼此独立的单行管束。每台凝汽器之间由底部出水装置和中间连接件相互连通，三台凝汽器横向布置在相对应的汽轮机低压缸下面，凝汽器喉部与低压缸为刚性连接，凝汽器热井底部采用地脚螺栓和滑动垫板刚性连接的形式。

凝汽器由上喉部模块、中喉部模块、下喉部模块、旁路扩散装置、热井模块、壳体模块、凝结水出水装置、水室、疏水扩容器装置模块、抽汽管系、中间连接件、低压加热器等组成的焊接结构体，采用模块化制造工艺；凝汽器整体体积大、重量大、结构复杂，是由多部件模块及大量散件拼装而成，现场组装工序较为复杂且对安装精度要求高。

2核电站三联体凝汽器安装工序

2.1热井壳体组合托运及下落

核电站半地下结构三联体凝汽器一个热井壳体模块分别由热井模块（一、二）壳体模块（一、二）组成，凝汽器壳体模块（一、二）重140t，热井模块（一、二）重30t，热井及壳体模块组合完成后共计340t，凝汽器热井底部托盘重13t，托运总重量353t，热井组合模块尺寸16.38m*11m*2.5m，壳体组合模块尺寸16.38m*11m*5.7m，因组合模块吨位重，尺寸大，必须保证拖运就位一次成功。

2.2下喉部及双联低加斜穿就位

下喉部及双联低加长度均超出吊装口，无法直接吊装到位，若想水平推进，平台上部重叠平台构成的双层平台危险系数大增，拟用斜穿的方式进行下喉部及双联低加的安装，模块重量较大，尤其双联低加为圆柱的形状，对斜穿过程中的固定措施，斜穿过程中的空间距离控制要求十分严格。

2.3中间连接件吊装

A、B和B、C凝汽器之间设有中间连接件模块来相互连通，连接件模块分为上中下三个部分，共有6套中间连接件，其重量在8.3t-14.8t，尺寸较大，安装形式为模块组装，每一件模块都需要单独吊装就位，因为中间连接件的基础位置在凝汽器之间，其垂直方向上有土建混凝土结构横梁，横梁从厂房标高4.5m处到10m平台，坐标与中间连接件的安装位置相近。行车处于14m层，10m平台以上无障碍，但10m层的以下吊运均需将吊物吊起至10m层以上，从一个吊装孔起吊，再下放至另一个吊装孔。

3主要技术研究成果

3.1疏水扩容器预置技术

研制疏水扩容器预悬挂技术。采用先预存、焊接，后预悬挂技术，对疏水扩容器模块进行模块化安装。先将疏水扩容器两部分预存于凝汽器托运平台上方，组合焊接完成后通过新增临时吊耳悬挂倒链和行车配合将模块预悬挂。疏水扩容器模块组合时尽量靠近平台处，并预先在凝汽器支撑平台外侧型钢上铺设道轨做滑道，道轨高度与拖运轨道高度齐平。

用两根钢丝绳栓挂疏水扩容器模块一顶部外侧的临时吊点，用钢丝绳栓挂在顶部内侧临时吊耳上，然后用汽机房行车主钩栓挂钢丝绳，在顶板孔洞处固定倒链，倒链挂设钢丝绳于平台外侧伸出，钩挂住扩容器模块二上的上部和下部临时吊耳，钢丝绳与层平台棱角接触位置做护瓦防割。同时起升行车和倒链，将疏水扩容器水平提起到一定高度后，通过行车主钩起升配合倒链落放，使其成为直立状态并保持平衡，调整方向正确后向预置位置移动，移动至凝汽器坑边缘后尽量向坑边缘处落放在道轨上，拆除疏水扩容器模块二下方的倒链。

扩容器放置稳固后，在行车不摘钩的状态下，施工人员于平台借助临时爬梯下至扩容器顶部穿设钢丝绳，钢丝绳两端各固定手动葫芦挂接至疏水扩容器模块一顶部，以及扩容器模块一背部，并拉紧固定以防止设备倾倒，倒链增设保险绳（与混凝土结构接触部位加护瓦防护），然后摘除行车大钩。

在外侧道轨上各设置一台重物推进器，启动重物推进器，将扩容器缓缓推入层间梁下预存位置，并尽量紧贴凝汽器坑边缘，确保疏水扩容器内侧与汽轮机基座柱内侧基本平齐后，再次检查拉紧防倾倒倒链。

3.2BIM建模模拟厂房和设备空间结构技术

采用Revit软件建立常规岛主厂房钢结构和常规岛地下结构模型，采用Inventor软件建立凝汽器模型。利用数字化模拟技术进行空间模拟推演和动态仿真，梳理明确地下结构内设备、管道、桥架、建筑结构之间的施工逻辑关联性，进一步明确凝汽器安装的工序及步骤，从而确定合理的施工方案来指导施工。

凝汽器安装工作具有内部零部件多、安装工序复杂、安装空间狭窄等特点，施工交叉量大、施工逻辑严谨、施工相互制约点多，因此对凝汽器安装过程的安全、质量要求高。

3.3中间连接件专用吊装工具研制

研制一种新型半工字结构吊装专用工具，来应对地下结构空间狭窄造成的设备安装困难。

采用双柱方形梁支撑结构，此类支撑结构由两根立柱和上下两组方形梁组成，其内部受力形式为：上部梁受立柱的拉力，立柱受下部梁的拉力，规格HW200*200*13*21H型钢的强度受截面性质影响，其截面模数为$513～cm^{3}$，支撑结构尺寸约为$5～m*4～m*9～m$的长方体。行车与专用工具以四根吊索连接，专用工具与吊物以四根吊索连接，此连接方式使吊钩、专用工具和中间连接件变成一个整体，摆动幅度很小。加固结构使用剪刀撑（X型），剪刀撑结构可以抵消方形梁每个角的扭转剪切力，使其不易旋转，在垂直方向上也能对称均衡的承担受力，保证方形梁不会发生形变。

该半工字结构新型吊装工具，解决了因地下结构空间狭窄常规起重设备无法直接吊装，调整困难等技术难点，保证了施工质量。

3.4下喉部及双联低加斜穿技术

下喉部模块进行分次吊装，使用汽机房行车悬挂钢丝绳及手拉葫芦，钩挂一侧在下喉部吊装吊耳处（出水侧），另一侧钢丝绳捆绑到下喉部内部支撑杆处（进水侧），利用主行车大小钩将水平状态的下喉部吊至低压缸基础纵梁正上方（重心对准基础梁），保持重心位置不变，调整行车大小钩，使出水侧下喉部边提升约4.8m（下喉部轴线倾斜约36°）后静止5min。倾斜及静止过程中均全面检查吊索吊具受力情况，有任何钢丝绳滑动等异常情况应停止倾斜。

继续通过平移、交替大小钩下降动作使下喉部插入低压缸基坑。当下喉部完全进入基坑后，将下喉部逐步调整为水平状态，下喉部完全水平后，按照图纸要求利用行车将下喉部就位在壳体模块上，并安装喉部封板。

4结束语

将数字化模拟技术应用到三联体凝汽器安装预演过程中，三维立体展现设备周边环境，极大的便利了现场施工规划设计。本研究成果可以提升施工企业在核电站在半地下结构三联体凝汽器类似的大吨位大体积模块式设备安装中的施工把控能力和施工效率，并推进数字化模拟技术在工程建造阶段的运用，社会效益及经济效益显著，将会逐渐被广泛应用于核电站凝汽器安装工程中。

参考文献

[1]《电力建设施工技术规范第3部分：汽轮发电机组》，DL5190.32019

[2]《电力建设施工质量验收规程第3部分：汽轮发电机组》DL/T5210.3-2018

[3]汽轮机凝汽器安装指导书，SNG-MS80-V8-HDEC0007