核电示范工程凝汽器双联低加及中间连接模块吊装方法创新研究与应用

[摘要] 随着核电技术水平的不断发展，三代核电项目具备规模大、周期长、科技含量高等特点。本示范工程是国家重大科技专项“大型先进压水堆及高温气冷堆核电站”的成果之一，是是中国自主设计的最大功率（截至2020年）的核电机组，以本项目为载体，研究应用了核电示范工程地下结构三联体大型凝汽器双联低压加热器、中间连接模块吊装的新方法，模拟计算了吊装方案的应用效果，分析了该技术的可行性，创新了施工方法，通过项目工程的实际应用验证了方案的安全性、实用性和经济性。

[关键词] 低压加热器；模拟计算；可行性；中间连接模块；优质高效

引言：本示范工程核电项目是我国引进消化吸收国际先进三代核电技术的基础上，依托国家大型先进压水堆核电站重大专项开发的、具有自主知识产权的大型先进核电型号。本工程常规岛共设计A、B、C三台凝汽器，凝汽器整体净重约2600t，共有57个大型模块组成，采用半地下结构布置形式，增加的大型模块吊装的施工难度。三台凝汽器横向布置在相对应的汽轮机低压缸下面，共有3台双联低加、6套中间连接模块。凝汽器内凝汽器低压加热器重126t，长20.5m，直径为2.66m，设备重心距离几何尺寸中心线2m的偏心结构；中间连接装置模块最大规格长度×宽度×高度为13m×2.37m×4.76m，重量14.8t，安装位置位于汽轮机本体轴承座基础正下发，无法直接吊装就位。相比其他类型机组，本工程凝汽器双联低压加热器具有超长、超重、施工难度系数大，新增中间连接装置模块，安装位置特殊等特点。通过设备结构及布置特点、汽轮机基础结构尺寸特点等多方数据对比，提出凝汽器低压加热器斜穿方案、研制中间连接装置吊装新工具创新吊装方法等方案，通过课题模拟及计算，安全高效、具有可行性，新方案的应用革新了传统安装方法。

1.吊装用钢丝绳选取安全系数计算

通过低压加热器重心与设备几何尺寸重心位置可知，低加的重心不在加热器的中心位置，属于偏心设备，增加了吊装的难度。根据双联低加重量，在水平吊装和最大倾斜角度两种状态下，模拟计算主副钩吊点受力计算选用合适的钢丝绳。计算过程如下：

水平状态下：行车主钩受力F1，副钩受力F2，则： F1+F2=126t， 300·F1=4200·F2

小钩处受力F=F2/cos6°=8.46t，大钩处受力F=126-8.46=117.54t

主钩负荷117.54÷310=37.9%，副钩负荷8.46÷30=28.2%。

双联低加穿装最大倾斜状态下：

低加最大倾斜角度24°，低压加热器中心向偏离重心侧偏离515mm，此时行车主钩受力F1，副钩受力F2，则：F1+F2=126t，815·F1=3685·F2，因此F1=103.18t，F2=22.82t，

主钩负荷103.18÷310=33.28%，副钩负荷22.82÷30=76%。

主行车主钩拟使用2根钢丝绳（6×36WS+FC公称抗拉强度为1770N//mm²直径φ72mm）缠绕后4股起吊作为吊点，副钩吊点拟使用2根钢丝绳（6×37+FC公称抗拉强度为1770N//mm²直径为φ48mm）缠绕在设备上4股起吊作为吊点。6×37+1FC公称抗拉强度为1770N/mm²φ72mm的钢丝绳，根据GB20067-2017查表，钢丝绳的破断拉力为3030KN，[S]≤αP/K计算，该钢丝绳许用拉力[S]=0.82*3030/6=414.1kN；副钩选用6×37+FC公称抗拉强度为1770N/mm²直径为φ48mm的钢丝绳，根据GB-T20118-2017查表，钢丝绳的破断拉力为1200KN，根据[S]≤αP/K计算，该钢丝绳许用拉力[S]=0.82*1200/8=123kN。钢丝绳许用拉力具满足起吊要求。

2.行车大小钩联合吊装低压加热器

将凝汽器低压加热器从低压缸上部穿入凝汽器接颈内，需要在穿装过程中倾斜一定角度，因此需要使用汽机房行车大小钩配合起吊，以达到穿装目的。

主行车图纸的大、小钩横向中心距离2300mm，大钩吊钩中心标高约+29.90m，小钩吊钩中心标高约+31.400m。根据起吊图计算，行车主钩（310t）吊点在重心偏D列300mm，副钩（30t）吊点在重心偏B列4200mm处。

3.大小钩联合试吊

低加倾斜测试：主行车将水平状态的低加吊至低压缸基础靠B列侧纵梁正上方高度约500mm（重心对准基础梁）；缓慢提起主行车小钩约2000mm（低加轴线倾斜约24°）后静止5分钟。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。

4.凝汽器低压加热器穿装

（1）倾斜完成后平移低加使低加大钩端侧向TE轴侧方向移动，主副钩配合主行车移动，调整穿装状态。

（2）整体向TE轴侧平移低加3140mm，使低加上表面距离TE轴侧汽轮机基础距离为500mm，此时双联低加小钩侧已进入汽轮机基础内部。通过下降大钩使凝汽器低压加热器距离B侧基础梁约500mm。

5.凝汽器低压加热器就位

凝汽器低压加热器完全水平后，按照图纸要求利用行车将凝汽器低压加热器就位在侧板上。注意各个接口的找正。利用行车将凝汽器低压加热器就位、找正。

6.凝汽器中间连接件模块位置特点

在半地下式凝汽器的安装中，凝汽器中间连接件模块位于两台凝汽器之间，起到了重要的连接作用。由于中级连接件模块吨位重、尺寸大，且采用模块化组装方式，因此每个模块都需要独立吊装。然而，在实际的安装过程中，中级连接件模块就位位置上方有土建混凝土结构横梁，且混凝土横梁与连接件模块就位后位置距离较近，这使得主行车无法直接从上方进行吊装作业。

传统的吊装方法通常是通过主行车先将连接件模块吊至横梁下方，再利用倒链牵引就位。然而，这种方法存在明显的弊端。首先，安装风险高，主行车与倒链需反复配合，操作复杂，容易出现协调失误，增加安全风险。其次，安装耗时长，连接件模块安装过程中需反复调整主行车位置及倒链的牵引距离，这延长了整体安装时间。

7.双品“[”字形结构梁的研制

为了解决此难题，研究设计双品“[”字形结构梁吊装技术，通过中间连接件的重量及结构设计双品“[”字梁形式，并计算双品“[”字梁的结构特性以及安全性能，选择合适的型钢制作双品“[”字梁。主行车吊装双品“[”字梁后在吊装中间连接件，可直接省去倒链的牵引，大大缩短了安装时间，降低了安装风险，同时避免了主行车与倒链的频繁配合，简化了就位过程，降低了就位过程因协调失误导致的安全风险。

8.双品“[”字形结构梁的结构安全计算

双品“[”字形结构梁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513cm³，第一种支撑结构尺寸约为5米*4米*9米的长方体，上部横杆根部截面所受最大垂直弯矩：Mxmax=Fa ×L1 6675 120 6675 320 2937000 kg cm。上部横杆根部强度校核：

上部下部横杆梁强度、挠度经验算具满足要求。

上部横杆 4 个吊点，实际最大受力 P1=（18+8.7）/4=6.675t

上部横杆根部截面所受最大垂直弯矩：Mxmax=Fa × L1 6675 × 120 ＋6675×320Kg cm

承重能力达到实际要求，最高承重24.7吨，根据衰减系数计算：24.7×0.9 =22.23吨，可以吊装最重的（14.8吨）的中间连接件。

结束语

本方案为凝汽器内置凝汽器低压加热器的斜穿工作和凝汽器中间连接装置吊装积累了大量宝贵经验，革新了传统的施工方法，尤其对后续百万级机组常规岛凝汽器安装有着重要的指导作用，也希望本文能对其它类似电厂的凝汽器内置凝汽器低压加热器安装和凝汽器中间连接装置吊装有所帮助。这些创新不仅提高了施工效率和设备性能，还降低了施工成本和维护难度，为核电领域的技术进步和产业升级注入了新的活力。

参考文献：

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