CN104200021A - 一种核岛主回路设备安装的模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核岛主回路设备安装的模拟方法，利用建模软件对核岛厂房土建结构、核岛主回路设备及吊装工机具进行1∶1实体建模；建模软件中将吊装工机具与核岛厂房土建结构进行组装；在建模软件中对核岛主回路设备在引入、吊装及就位过程中与核岛厂房土建结构及其他设备的接口尺寸进行量化；在建模软件中加入核岛主回路设备的安装工艺流程，模拟核岛主回路设备的安装过程。本发明可以实现对核岛主回路设备在引入吊装及就位过程中与核岛厂房土建结构及其他设备的接口尺寸进行量化，验证核岛主回路设备引入工艺，进而对安装工艺进行必要优化。

Description

一种核岛主回路设备安装的模拟方法

技术领域

本发明涉及一种核电领域，尤其涉及一种核岛主回路设备安装的模拟方法。

背景技术

在现有“二代加”百万千瓦级CPR1000核电站建造初期，为实现核岛主回路设备(压力容器、蒸汽发生器、稳压器、主管道等)顺利引入反应堆厂房，采用了模拟件进行现场吊装模拟，由于1:1制作核岛主回路设备模拟件难度极大，经济性较差，施工现场使用脚手架管制作简易模型，进行吊装演练。因此，该模拟演练的侧重点在于设备吊装引入过程的人员组织、吊装指挥及工机具等进行演练，而对于主回路设备在引入过程中与反应堆厂房土建结构、其他设备的接口关系则无法进行模拟。

为了建造国内额定功率1600MW级第三代EPR(欧洲压水堆)核电机组，为了实现“大功率低成本”及“安全性”方面的要求，EPR核岛主回路采用4列布置的同时，主回路设备的外形尺寸也进一步增大，因此，反应堆厂房内布置更为紧凑，空间狭小，这对核岛主回路设备的引入、就位造成极大困难。因此，与CPR1000核电机组核岛主回路设备在反应堆厂房引入、就位所采用的“地面翻转、垂直就位”的施工工艺不同，EPR核岛主回路设备采用“空中翻转”及“倾斜引入”技术，克服了蒸汽发生器、稳压器无法垂直吊装就位的难题。另外，在EPR主回路设备引入过程中与土建结构及其他设备接口间隙极小，稳压器与土建结构最小间隙仅为26mm，压力容器与堆腔水池最小间隙67mm，非常有必要在安装准备阶段对主回路设备引入全程进行模拟，对关键接口尺寸进行量化。显然，现有的简易实物模拟是无法达到量化的要求，这对EPR主回路设备的引入存在较大风险。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种核岛主回路设备安装的模拟方法，可以实现对核岛主回路设备在引入吊装及就位过程中与核岛厂房土建结构及其他设备的接口尺寸进行量化，验证核岛主回路设备引入工艺，进而对安装工艺进行必要优化。

本发明采用如下技术方案：

一种核岛主回路设备安装的模拟方法，包括以下步骤：

(100)、利用建模软件对核岛厂房土建结构、核岛主回路设备及吊装工机具进行1:1实体建模；

(200)、在建模软件中将吊装工机具与核岛厂房土建结构进行组装；

(300)、在建模软件中对核岛主回路设备在引入、吊装及就位过程中与核岛厂房土建结构及其他设备的接口尺寸进行量化；

(400)、在建模软件中加入核岛主回路设备的安装工艺流程，模拟核岛主回路设备的安装过程。

优选地，所述核岛厂房土建结构包括反应堆厂房和燃料厂房；所述核岛主回路设备包括压力容器、蒸汽发生器、稳压器和主管道；所述吊装工机具包括外部提升装置、滑架系统装置、临时提升装置、液压拖车和旋转装置。

优选地，所述核岛主回路设备为蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的安装工艺流程包括以下步骤：

(401)、将蒸汽发生器移动到外部提升装置的正下方，旋转蒸汽发生器使其前吊耳和后吊耳呈水平状态；

(402)、通过外部提升装置提升蒸汽发生器并将其放到滑架系统装置上的平板车上，平板车可以沿滑架系统装置的轨道移动，平板车运输蒸汽发生器经燃料厂房进入反应堆厂房；

(403)、蒸汽发生器与反应堆厂房内的临时提升装置联钩；

(404)、通过临时提升装置水平提升蒸汽发生器，使其在反应堆厂房内空中翻转，蒸汽发生器与主管道对接安装。

优选地，步骤(401)包括以下工序：

工序1：使用液压拖车将蒸汽发生器运输到外部提升装置的正下方；

工序2：拆除蒸汽发生器前后鞍座的抱箍，利用外部提升装置将蒸汽发生器提升并移动至旋转装置上；

工序3：启动旋转装置，旋转蒸汽发生器使其前吊耳和后吊耳轴水平；

工序4：利用外部提升装置将蒸汽发生器移动至液压拖车的鞍座上，重新安装抱箍，固定蒸汽发生器与鞍座。

优选地，步骤(402)包括以下工序：

工序1：使用外部提升装置提升蒸汽发生器到合适的高度，并平移至滑架系统装置的正上方，蒸汽发生器的轴线与滑架系统装置的轴线重合；

工序2：将蒸汽发生器放到滑架系统装置轨道上的平板车上；

工序3：平板车沿着滑架系统装置的轨道运输蒸汽发生器经燃料厂房进入反应堆厂房。

优选地，步骤(403)包括以下工序：

工序1：滑架系统装置将蒸汽发生器移动到临时提升装置的第一吊臂的连钩位置，第一吊臂与蒸汽发生器的前吊耳连接，拆除前鞍座，；

工序2：滑架系统装置将蒸汽发生器移动至蒸汽发生器的后吊耳与临时提升装置的第二吊臂对应的位置，第二吊臂与蒸汽发生器的后吊耳连接，拆除后鞍座。

优选地，步骤(404)包括以下工序：

工序1：临时提升装置的第一吊臂和第二吊臂同时提升蒸汽发生器到合适的高度；

工序2：保持第二吊臂不动，第一吊臂提升蒸汽发生器的前部，使蒸汽发生器翻转至45°角状态；

工序3：往反应堆厂房中心移动蒸汽发生器；

工序4：旋转蒸汽发生器，使其位于蒸汽发生器房间的正上方；

工序5：蒸汽发生器进入蒸汽发生器房间；

工序6：翻转蒸汽发生器，调整第一吊臂和第二吊臂，使蒸汽发生器呈直立状态，完全由第一吊臂承重；

工序7：直线下降蒸汽发生器，旋转第一吊臂，使蒸汽发生器的热段管嘴与主管道的热段管嘴的角度一致，蒸汽发生器的过渡段管嘴与主管道的过渡段管嘴的角度一致；

工序8：完成蒸汽发生器与主管道的对接。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种核岛主回路设备安装的模拟方法，可以实现对核岛主回路设备在引入、吊装及就位过程中与核岛厂房土建结构及其他设备的接口尺寸进行量化，模拟设备引入、吊装及就位全过程，实现了传统简易实物模拟无法达到的关键接口尺寸量化及新安装工艺验证的目标。

附图说明

图1是本发明实施例的模型总图。

图2是本发明实施例蒸汽发生器运输至外部提升装置下方的示意图。

图3是本发明实施例蒸汽发生器运旋转至水平的示意图。

图4是本发明实施例外部提升装置提升蒸汽发生器至平板车上的示意图。

图5本发明实施例滑架系统装置运输蒸汽发生器至燃料厂房的示意图。

图6本发明实施例蒸汽发生器后吊耳与燃料厂房的墙间距的示意图。

图7本发明实施例蒸汽发生器与临时提升装置的第一吊臂联钩的示意图。

图8本发明实施例蒸汽发生器与临时提升装置的第二吊臂联钩示意图。

图9本发明实施例临时提升装置水平提升蒸汽发生器的示意图。

图10本发明实施例提升第二吊臂使蒸汽发生器呈45°角的示意图。

图11本发明实施例向反应堆厂房中心方向移动蒸汽发生器的示意图。

图12本发明实施例旋转蒸汽发生器使其位于蒸汽发生器房间上方的示意图。

图13本发明实施例蒸汽发生器进入蒸汽发生器房间的示意图。

图14本发明实施例蒸汽发生器倾斜就位的示意图1。

图15本发明实施例蒸汽发生器倾斜就位的示意图2。

图16本发明实施例蒸汽发生器调整至直立状态的示意图。

图17本发明实施例蒸汽发生器在蒸汽发生器房间内旋转的示意图。

图18为图17中D区的放大图。

图19本发明实施例蒸汽发生器垂直支撑于主管道上的示意图。

图20为图19中E区的放大图。

附图标记说明：

1……蒸汽发生器 2……液压拖车   3……外部提升装置

4……燃料厂房   5……反应堆厂房 6……滑架系统装置

7……平板车            8……临时提升装置     9……回转式吊车

10……第一吊臂         11……第二吊臂        12……前吊耳

13……后吊耳         14……旋转装置       15……蒸汽发生器的热段

16……蒸汽发生器的过渡段         17……主管道的热段

18……主管道的过渡段

具体实施方式

下面结合附图中的图1-图18对本发明的核岛主回路设备安装的模拟方法作进一步详细说明。

本实施例的核岛主回路设备安装的模拟方法，请参考图1至图20，包括以下步骤：

(100)、利用Solidworks建模软件对核岛厂房土建结构、核岛主回路设备及吊装工机具进行1:1实体建模；

(200)、在建模软件中将吊装工机具与核岛厂房土建结构进行组装；

(300)、在建模软件中对核岛主回路设备在引入、吊装及就位过程中与核岛厂房土建结构及其他设备的接口尺寸进行量化；

(400)、在建模软件中加入核岛主回路设备的安装工艺流程，模拟核岛主回路设备的安装过程。

本实施例的核岛主回路设备安装的模拟方法，核岛厂房土建结构包括反应堆厂房5、燃料厂房4等；核岛主回路设备包括1个压力容器、4个蒸汽发生器1、4个主泵、主管道(冷段、热段、过渡段各4个)、1个稳压器，位于核岛反应堆厂房5内；吊装工机具包括外部提升装置3、滑架系统装置6、临时提升装置8、液压拖车2、旋转装置14、回转式吊车9等。本发明主要通过Solidworks软件模拟上述各设备从反应堆厂房5外移动至并就位于反应堆厂房5内各设备房间的全过程。

模型建立，利用Solidworks软件建立反应堆厂房5、燃料厂房4等土建结构三维模型，厂房三维模型采用整体拉伸，按照不同标高的水平剖面图进行切除建立；利用Solidworks软件建立蒸汽发生器1设备本体三维模型；利用Solidworks软件建立回转式吊车9、临时提升装置8、外部提升装置3、滑架系统装置6等吊装设备及吊装工机具的三维模型；将回转式吊车9、临时提升装置8、外部提升装置3滑架系统装置6按照图纸要求在Solidworks软件中与土建厂房结构进行组装。按照核岛主回路设备安装工艺步骤，

一、施工工艺

按照核岛主回路设备安装工艺步骤，在Solidworks软件中定义设备的整个引入过程，提前分析“空中翻转、倾斜就位”全新施工工艺在实际操作中的控制要点和主要风险点。

1、时间轴及动态模拟

在Solidworks软件中将核岛主回路设备在若干个典型位置点的状态定义为时间轴上的关键帧，然后将一系列关键帧进行串联，形成完整的设备吊装、引入及就位过程的动态模拟。在形成动态模拟前，需先定义各设备与专用工具间以及与土建结构特征量(特征面、特征点等)间的几何关系(平行、同心、角度等)，在每个关键帧上分别调用不同的几何关系，形成不同位置点上设备和土建结构的对应位置。

2、碰撞检查及识别量化

对各施工工艺阶段设备与土建结构或其他设备的碰撞检查和间距测量，识别和确定在设备引入过程中的潜在碰撞点和风险点，并将此风险点定义为关键接口，实现对关键接口位置的碰撞检查和间隙的量化。

如下是压力容器和稳压器在引入过程中“碰撞检查”及“间隙验证”的两个典型应用实例：

压力容器与反应堆水池Top Edge接口关系

利用Solidworks软件“碰撞检查”功能，模拟压力容器引入反应堆水池的过程，在压力容器与反应堆水池堆坑在同轴的状态下，软件显示压力容器管嘴将与反应堆水池顶部Top Edge发生干涉。通过Solidworks软件的多次模拟，确定当压力容器轴线与堆腔轴线距离约145mm时，压力容器管嘴与Top Edge的间距最大(约为67mm)，Solidworks软件实现了寻找最优位置的目的。

利用Solidworks软件中的“干涉检查”功能，发现稳压器在就位在稳压器房间过程中，稳压器与+20.7m横向支撑发生干涉，软件自动显示干涉区域为红色。

利用Solidworks软件中“间隙验证”功能，发现在+20.7m横向支撑不安装时，稳压器支撑与+20.7m板最大间距26mm。

3、工艺优化

对于软件识别出的潜在干涉位置，优化设备引入路径和逻辑。

如：稳压器+20.7m横向支撑与稳压器发生干涉，故+20.7m横向支撑的安装安排在稳压器引入后进行。

对于识别出的关键接口位置，在实际设备引入过程中进行专人重点监控。

对于间隙过小的、风险较大的位置采取必要的措施，增加间距，降低意外风险。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下以蒸汽发生器1为例，对本发明进行进一步的详细说明。蒸汽发生器1外形尺寸24.88米×6.12米×9米，设备净重约为525T，吊装重量约为550T。

本实施例的核岛主回路设备安装的模拟方法，请参考图1-图20，蒸汽发生器1的安装工艺流程包括以下步骤：

(1)、将蒸汽发生器1移动到外部提升装置3的正下方，旋转蒸汽发生器1使其前吊耳12和后吊耳13呈水平状态；

(2)、通过外部提升装置3提升蒸汽发生器1并将其放到滑架系统装置6上的平板车7上，平板车7可以沿滑架系统装置6的轨道移动，平板车7运输蒸汽发生器1经燃料厂房4进入反应堆厂房5；

(3)、蒸汽发生器1与反应堆厂房5内的临时提升装置8联钩；

(4)、通过临时提升装置8水平提升蒸汽发生器1，使其在反应堆厂房5内空中翻转，蒸汽发生器1与主管道对接安装。

本实施例的核岛主回路设备安装的模拟方法，请参考图2-图3，步骤(1)具体包括以下几个工序：

工序1：使用液压拖车2将蒸汽发生器1运输到外部提升装置3的正下方，纵向距滑架系统装置6的轴线为15000mm，横向与外部提升装置3的轴线重合；

工序2：拆除蒸汽发生器1前后鞍座的抱箍，使用外部提升装置3将蒸汽发生器1提升并移动至旋转装置14上；

工序3：启动旋转装置14，将蒸汽发生器1顺时针旋转78°，旋转角度根据具体情况调整，使蒸汽发生器1前吊耳12、后吊耳13轴水平；

工序4：利用外部提升装置3将蒸汽发生器1移动至液压拖车2的鞍座上，重新安装抱箍，可靠固定蒸汽发生器1与鞍座。

本实施例的核岛主回路设备安装的模拟方法，请参考图4-图6，步骤(2)包括以下几个工序：

工序1：使用外部提升装置3提升蒸汽发生器1到合适的高度，并平移至滑架系统装置6的正上方，蒸汽发生器1的轴线与滑架系统装置6的轴线重合；

工序2：将蒸汽发生器1放到滑架系统装置6轨道上的平板车7上；

工序3：平板车7沿着滑架系统装置6的轨道运输蒸汽发生器1经燃料厂房4进入反应堆厂房5。

本实施例的核岛主回路设备安装的模拟方法，请参考图7-图8，步骤(3)包括以下几个工序：

工序1：滑架系统装置6将蒸汽发生器1移动到临时提升装置8的第一吊臂10的连钩位置，蒸汽发生器1的前吊耳12与反应堆中心之间的距离为15120mm，第一吊臂10与蒸汽发生器1的前吊耳12连接，拆除前鞍座，第一吊臂10需承接蒸汽发生器1前部重量；

工序2：滑架系统装置6将蒸汽发生器1移动至蒸汽发生器1的后吊耳13与临时提升装置8的第二吊臂11对应的位置(第二吊臂11距反应堆中心约18660mm)，连接第二吊臂11与蒸汽发生器1的后吊耳13，拆除后鞍座。

本实施例的核岛主回路设备安装的模拟方法，请参考图9-图20，步骤(4)包括以下几个工序：

工序1：临时提升装置8的第一吊臂10和第二吊臂11同时提升蒸汽发生器1到合适的高度，约1.3米，请参考图9；

工序2：保持第二吊臂11不动，第一吊臂10提升蒸汽发生器1的前部，翻转蒸汽发生器1至45°角状态；

工序3：往反应堆厂房5中心移动第一吊臂10和第二吊臂11约6.5米；

工序4：环吊旋转41.92°，使蒸汽发生器1位于其对应房间的正上方；

工序5：沿着环吊轴线方向旋转108.08°，同时移动第一吊臂10和第二吊臂11，蒸汽发生器1进入蒸汽发生器房间；

工序6：利用第一吊臂10和第二吊臂11使蒸汽发生器1在对应的房间内翻转，不断调整第一吊臂10和第二吊臂11，直到蒸汽发生器1翻转至直立状态，完全由第一吊臂10承重，此时，第二吊臂11可倾斜9.34°角；

工序7：利用第一吊臂10下降蒸汽发生器1至一定位置，第一吊臂10旋转130.5°，使蒸汽发生器1的热段15管嘴和主管道的热段17管嘴的角度保持一直，蒸汽发生器1的过渡段16管嘴与主管道的过渡段18管嘴的角度保持一致；

工序8：下降蒸汽发生器1，完成蒸汽发生器与主管道的对接，使蒸汽发生器1垂直支撑于主管道上。

以上所述是本发明的优选实施方式，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰或等比放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种核岛主回路设备安装的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

(100)、利用建模软件对核岛厂房土建结构、核岛主回路设备及吊装工机具进行1:1实体建模；

(200)、在建模软件中将吊装工机具与核岛厂房土建结构进行组装；

(300)、在建模软件中对核岛主回路设备在引入、吊装及就位过程中与核岛厂房土建结构及其他设备的接口尺寸进行量化；

(400)、在建模软件中加入核岛主回路设备的安装工艺流程，模拟核岛主回路设备的安装过程。

2.根据权利要求1所述的核岛主回路设备安装的模拟方法，其特征在于：所述核岛厂房土建结构包括反应堆厂房和燃料厂房；所述核岛主回路设备包括压力容器、蒸汽发生器、稳压器和主管道；所述吊装工机具包括外部提升装置、滑架系统装置、临时提升装置、液压拖车和旋转装置。

3.根据权利要求2所述的核岛主回路设备安装的模拟方法，其特征在于：所述核岛主回路设备为蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的安装工艺流程包括以下步骤：

(401)、将蒸汽发生器移动到外部提升装置的正下方，旋转蒸汽发生器使其前吊耳和后吊耳呈水平状态；

(402)、通过外部提升装置提升蒸汽发生器并将其放到滑架系统装置上的平板车上，平板车可以沿滑架系统装置的轨道移动，运输蒸汽发生器经燃料厂房进入反应堆厂房；

(403)、蒸汽发生器与反应堆厂房内的临时提升装置联钩；

(404)、通过临时提升装置水平提升蒸汽发生器，使其在反应堆厂房内空中翻转，蒸汽发生器与主管道对接安装。

4.根据权利要求3所述的核岛主回路设备安装的模拟方法，其特征在于：步骤(401)包括以下工序：

工序1：使用液压拖车将蒸汽发生器运输到外部提升装置的正下方；

工序2：拆除蒸汽发生器前后鞍座的抱箍，利用外部提升装置将蒸汽发生器提升并移动至旋转装置上；

工序3：启动旋转装置，旋转蒸汽发生器使其前吊耳和后吊耳轴水平；

工序4：利用外部提升装置将蒸汽发生器移动至液压拖车的鞍座上，重新安装抱箍，固定蒸汽发生器与鞍座。

5.根据权利要求3所述的核岛主回路设备安装的模拟方法，其特征在于：步骤(402)包括以下工序：

工序1：使用外部提升装置提升蒸汽发生器到合适的高度，并平移至滑架系统装置的正上方，蒸汽发生器的轴线与滑架系统装置的轴线重合；

工序2：将蒸汽发生器放到滑架系统装置轨道上的平板车上；

工序3：平板车沿着滑架系统装置的轨道运输蒸汽发生器经燃料厂房进入反应堆厂房。

6.根据权利要求3所述的核岛主回路设备安装的模拟方法，其特征在于：步骤(403)包括以下工序：

工序1：滑架系统装置将蒸汽发生器移动到临时提升装置的第一吊臂的连钩位置，第一吊臂与蒸汽发生器的前吊耳连接，拆除前鞍座；

工序2：滑架系统装置将蒸汽发生器移动至蒸汽发生器的后吊耳与临时提升装置的第二吊臂对应的位置，第二吊臂与蒸汽发生器的后吊耳连接，拆除后鞍座。

7.根据权利要求3所述的核岛主回路设备安装的模拟方法，其特征在于：步骤(404)包括以下工序：

工序1：临时提升装置的第一吊臂和第二吊臂同时提升蒸汽发生器到合适的高度；

工序2：保持第二吊臂不动，第一吊臂提升蒸汽发生器的前部，使蒸汽发生器翻转至45°角状态；

工序3：往反应堆厂房中心移动蒸汽发生器；

工序4：旋转蒸汽发生器，使其位于蒸汽发生器房间的正上方；

工序5：蒸汽发生器进入对应的蒸汽发生器房间；

工序6：翻转蒸汽发生器，调整第一吊臂和第二吊臂，使蒸汽发生器呈直立状态，完全由第一吊臂承重；

工序7：直线下降蒸汽发生器，旋转第一吊臂，使蒸汽发生器的热段管嘴与主管道的热段管嘴的角度一致，蒸汽发生器的过渡段管嘴与主管道的过渡段管嘴的角度一致；

工序8：完成蒸汽发生器与主管道的对接。