CN105416420A - 一种核电站薄壁设备运输方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种核电站薄壁设备运输方法及装置，包括动力模块运输车（SPMT），所述动力模块运输车（SPMT）为四组，所述动力模块运输车（SPMT）组成方形布置，所述动力模块运输车（SPMT）组由连接架连接，所述动力模块运输车（SPMT）上固定有钢板，所述钢板上铺设有焊接成型的托架，所述托架上设有底座，所述钢板与所述托架底座之间点焊固定，所述动力模块运输车（SPMT）上设有内挡架、外挡架。本发明的有益效果是：减小设备运输车组转弯半径，提高运输稳定性，防止薄壁设备在运输过程发生变形，降低运输风险。

Description

一种核电站薄壁设备运输方法及装置

技术领域

本发明涉及运输领域，尤其涉及一种核电站薄壁设备运输方法及装置。

背景技术

目前我国正在大力发展核电，代表电力科技含量最高水平的核电建设，日益采用模块化施工。突出表现在设备安装的模块化上，将以往很多在核岛等厂房内组装的设备改为现场模块化厂房内进行组装。组合模块重量达1000t，而且直径大，壁厚薄。组装完成后运输至吊装区域进行吊装就位，提高了建造质量、进度与效益。

薄壁设备现场组装要求径向安装偏差（错边）不大于3.2mm，轴线对口间隙0-5mm，要求精度非常高，如果出现整体或局部变形都将对整个安全壳的安装产生极大的影响，其安全运输有重要意义。对运输的基本要求是实现起运点到指定点（起吊点）的安全、平稳移动，设备变形偏差、应力在允许范围之内；

（1）薄壁设备直径约40m，壁厚只有44mm，外形尺寸大，结构很脆弱，极易变形，没有任何加固措施；

（2）选用何种车辆，对车辆性能有何种要求：目前世界上任何一种单车都无法完成，必须采用组合车辆；

（3）如何将这个庞然大物转移到车辆上：重达超过700t的薄壁设备无法采用直接吊装装车，主要考虑底部进车的方案，从设计设备拼装场地开始就要考虑如何装运；

（4）薄壁设备与车辆之间形成弧形的线接触，如何分布载荷到车辆上，如何保证车辆的承载中心与薄壁设备的重心吻合，保证车辆受力后的车板水平；

（5）动力模块运输车（SPMT）车组之间如何进行连接，如何进行联合控制，保证车辆同步；

（6）动力模块运输车（SPMT）运输平稳性保证薄壁设备尽量少受冲击。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种核电站薄壁设备运输装置，包括动力模块运输车（SPMT），所述动力模块运输车（SPMT）为四组，所述动力模块运输车（SPMT）组成方形布置，所述动力模块运输车（SPMT）组由连接架连接，所述动力模块运输车（SPMT）上固定有钢板，所述钢板上铺设有焊接成型的托架，所述托架上设有底座，所述钢板与所述托架底座之间点焊固定，所述动力模块运输车（SPMT）上设有内挡架、外挡架。

作为本发明的进一步改进，所述每个车组上平行放置两块8000mm×2400mm×30mm的钢板，所述钢板与所述动力模块运输车（SPMT）之间通过螺栓相互固定。

作为本发明的进一步改进，所述运输车组为两纵列6轴线车辆为基本单元，将两个基本单元左右连接，构成4纵列6轴线车组，该车组分别为一号车组、二号车组、三号车组、四号车组，每个车组包括模块6×2轴线车辆2辆、一套动力头PPU，4个这样的车组构成一个完整的运输车组，通过左右横向连接方式拼接。

作为本发明的进一步改进，所述薄壁设备上方设有三道钢丝绳，该钢丝绳包括手拉葫芦、定位套，所述钢丝绳与所述手拉葫芦分别与所述对称的定位套连接紧固。

作为本发明的进一步改进，所述内档架位于所述托架的内侧，所述外档架位于所述托架的外侧。

作为本发明的进一步改进，所述连接架呈正方形，该正方形的每个角连接一组所述动力模块运输车（SPMT）。

作为本发明珠进一步改进，所述托架为四个，每个托架呈梯形，四个梯形托架形成一个平形四边形。

作为本发明的进一步改进，所述动力模块运输车（SPMT）组上还包括挂车，所述挂车上设有运输拖板，所述运输拖板开有坡口，所述运输拖板上的坡口与所述水泥墩上的拖板坡口满焊连接。

本发明还公开了一种核电站薄壁设备运输方法，包括如下步骤：

（1）.拼接运输车组：采用两纵列6轴线车辆为基本单元，然后将两个基本单元左右横向连接，构成4纵列6轴线车组，每个车组安装一套动力装置，4个这样的车组构成一个完整的运输车组；

（2）.每个车组上铺设托架的底部钢板，托架制造焊接：在运输前完成托架内外挡架的制作；

（3）.采用动力模块运输车（SPMT）组进入设备组装平台下部，顶升装车方式进行运输；

（4）.设备运输；

（5）.设备到达存放点卸车存放。

本发明的有益效果是：本发明综合各方因素，超前考虑技术方案，包括组合场地的合理设计方便车辆进入；

综合薄壁设备参数、车辆情况，设计了运输托架，车辆分布形式，车辆之间进行充分的刚性联接，保证了负荷的均布和车辆的平稳；在车辆上布置足够宽大，足够强度的钢板和托架，薄壁设备上方设计钢丝绳减少了薄壁设备变形的设计，进车过程顺序控制，从而提高运输稳定性，降低运输风险，解决了由于设备特点及运输环境限制所造成的不利影响，为这种大直径薄壁设备运输提供了良好的解决方案。

附图说明

图1是本发明6×4轴线动力模块运输车（SPMT）组结构示意图。

图2是本发明水泥支墩平面图。

图3是本发明整体结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明公开了一种核电站薄壁设备运输装置，包括动力模块运输车（SPMT）、多个水泥支墩1、薄壁设备，所述动力模块运输车（SPMT）为四组，所述动力模块运输车（SPMT）组成方形布置，所述动力模块运输车（SPMT）组由连接架3连接，所述动力模块运输车（SPMT）上固定有钢板，所述钢板上铺设有焊接成型的托架4，所述托架4上设有底座，所述钢板与所述托架底座之间点焊固定，所述动力模块运输车（SPMT）上设有内挡架11、外挡架12，所述多个水泥支墩1成环形布置，所述薄壁设备设在所述多个水泥支墩1上。

所述每个车组上平行放置两块8000mm×2400mm×30mm的钢板，所述钢板与所述动力模块运输车（SPMT）之间通过螺栓相互固定，在4台运输车组的固定钢板上划出运输托架4的定位轮廓线，然后将运输车板定位。运输车板定位后，将托架底座与车板上的钢板点焊固定，运输车组上固定钢板与运输托架4的定位最大允许偏差为±20mm。

所述运输车组为两纵列6轴线车辆为基本单元，将两个基本单元左右连接，构成4纵列6轴线车组，该车组分别为一号车组5、二号车组6、三号车组7、四号车组8，每个车组包括模块6×2轴线车辆9两辆，TJ-S2.43系列动力模块运输车（SPMT），该车辆的结构设计合理，有足够的静态、动态刚度及高稳定性和高可靠性，并采用先进技术，保证系统、机构具有良好的动态品质。该车辆自带动力，采用静液压驱动，可实现多模式独立转向和平台升降功能，遥控控制，可根据运输货物特征（外形尺寸，吨位等）对运输车组进行任意组合并车，从而可实现超大吨位设备的运输、一套动力头PPU，4个这样的车组构成一个完整的运输车组，通过左右横向连接方式拼接。

所述薄壁设备是一个直径39.624m，高11.7m，壁厚44mm，由36块材料为A738的钢板拼装而成，其自重量达730t，加上运输托架4和连接架3等装置运输总重量千吨之多。

所述薄壁设备上方设有三道钢丝绳2，该钢丝绳2包括手拉葫芦、定位套，所述钢丝绳2与所述手拉葫芦分别与所述对称的定位套连接紧固，拉紧薄壁设备上端的三道钢丝绳2，安装一环上的6个定位套，用钢丝绳2和20t手拉葫芦分别将对称的定位套进行连接紧固。

所述的内挡架11、外挡架12，所述内档架11位于所述托架4的内侧，所述外档架12位于所述托架4的外侧，将组合好的内挡架11、外挡架12吊装就位安装位置，焊接固定，然后对4组车辆进行连接，达到刚性连接的目的。

所述连接架3呈正方形，该正方形的每个角连接一组所述动力模块运输车（SPMT）。

所述托架4为四个，每个托架4呈梯形，四个梯形托架形成一个平形四边形，该运输托架4放置在运输车辆上，承载薄壁设备，防止薄壁设备自重变形。

所述动力模块运输车（SPMT）组上还包括挂车，所述挂车上设有运输拖板，所述运输拖板开有坡口，所述水泥墩1上设有拖板，该拖板开坡口，所述运输拖板上的坡口与所述水泥墩1上的拖板坡口满焊连接，焊接完毕后保证焊缝平滑，对焊缝进行100%的目视检查。

本发明还公开了一种核电站薄壁设备运输方法，包括如下步骤：

（1）拼接运输车组：采用两纵列6轴线车辆为基本单元，然后将两个基本单元左右连接，构成4纵列6轴线车组，每个车组安装一套动力装置，4个这样的车组构成一个完整的运输车组。包括动力头PPU（powerpackunit）1台、模块车辆6×2轴线2辆，通过左右横向连接方式拼接；

（2）设计放置在运输车辆上，承载薄壁设备，防止薄壁设备自重变形的运输托架。每个车组上铺设托架的底部钢板，托架制造焊接：在运输前完成托架内外挡架的制作；

（3）采用动力模块运输车（SPMT）组进入薄壁设备组装平台下部，顶升装车方式进行运输；

（4）设备运输；

（5）设备到达存放点卸车存放。

运输方案综述：薄壁设备组合平台设计支墩1承载方式，均布拆除部分支墩1后空间可以是动力模块运输车（SPMT）车组进入，采用4组动力模块运输车（SPMT）进入薄壁设备组装平台下部，顶升车板，将载荷由支墩1转移到车辆上，采取封车、加固等防滑移措施，车组联合控制移动车辆进行运输。车辆分两批，每批两组进车，首批拆除1号车组5、2号车组6位置的支墩1，进1号车组5和2号车组6，然后拆除3号车组7、4号车组8位置的支墩1，进3号车组7和4号车组8，将运输车组挂车高度调整至1050mm按顺序进场，按指定为止停靠车辆，最大允许偏差为±20mm，运输车组分别启动液压系统，起升挂车高度值1170mm，具体以现场实测结果为准，车辆站位检查完毕并合格后，方可进行封车工装的连接工作。

启动液压装置，使得4台运输车组提升薄壁设备第一环，使薄壁设备第一环与水泥墩1完全脱离，运输车组的液压系统在顶升过程中，作业人员密切注意关键部位的安全状态，若发现状况，应立即停止顶升，待问题解决后方可继续顶升，连接4台运输车组的电缆和气管，利用计算机编程将4台运输车组的转向、驱动和制动等连成一体，并使用一台操作箱控制4台运输车，使全部车辆的行驶和转向等功能同步，运输时，严格控制车速，直行不大于0.5km/h，弯道不大于0.5km/h，匀速行驶，薄壁设备第一环运至核岛后，按照吊装方案的要求进行索具连接，待设备吊离车板后，由操作人员开走运输车辆，并清理作业现场，运输作业完成。

本实施例计算方式如下：

运输车组负荷率计算：

运输设备总重为G=设备总重+钢板重量=730+51=781t，则运输车组负荷率为：η=781/（432×4）=45.2%；

运输车组牵引力验算:

整条运输线路按最大坡度按3%计算：

车组总重G=运输车辆自重+钢板重量+设备总重=192+51+730=973t

车组最大阻力=车组总重×（摩擦系数×启动系数+最大坡度）

F车=G×g×（μ1+μ2）=973×10×（0.02×4+0.03）=1070.3KN

运输的最大阻力F阻=F车+F风=1070.3+23=1093.3KN

其中：摩擦系数μ1取自机械设计手册(第五版)第一卷第一章摩擦因数；

启动系数μ2为牵引动力，本方案采用4台SPMT板，

单台模块的最大牵引力为F牵=320KN×4台=1280KN，大于运输的最大阻力F阻，所以满足薄壁设备第一环及其附件运输所需的牵引力；

运输车组稳定性验算：

薄壁设备第一环装载、运输的稳定性主要取决于薄壁设备第一环重心位置与组合挂车的液压承载区域，薄壁设备第一环运输车组的液压承载区域纵向38000mm，横向26000mm，纵向的稳定性大于横向稳定性，因此稳定性的验算以横向稳定性为例；

薄壁设备第一环的重心高度（到底部距离）为5850mm，钢板高度为50mm，运输车辆高度为1500mm，为安全起见，取设备装载后的重心高度=5850+50+1500=7400mm，设备装载后车组纵向倾翻临界角=arctg（组合挂车横向液压承载区域长度/2/设备装载后重心高度）=arctg（26000/2/7400）=arctg1.757=60.35°；

运输道路最大坡度3%=1.7°，安全系数=35.5，设备安全；

制动时的受力分析与风力验算：

薄壁设备第一环运输重量约730t，外形参数39624（内径）×11700mm。薄壁设备第一环重心到地面高7400mm，运输车组4组2纵列6轴线的动力模块运输车（SPMT），运输车辆长度38000mm，纵向液压区域长26000mm，运输车组总重973t，路面最大坡度≯3%，车组直行速度≯1km/h，假设平板车启制动时间为8秒，则启制动产生的最大加速度a=1×1000/3600/8=0.035m/s2，

薄壁设备第一环装车时，在车组上铺设钢板增加摩擦力，钢与钢的摩擦因素取0.15；

薄壁设备第一环正压力产生的摩擦力F摩=0.15×730×10=1095KN；

制动产生的惯性力F制=ma=（Q/g）×a=（7300/10）×0.035=26KN；

车辆行驶在斜坡上薄壁设备第一环产生的滑移力F斜=730×10×0.03=219KN；

风载荷Pw=BzUsUhqA(GB/T3811起重机设计规范)：

其中：Bz——风力系数，取1.20

Us——体型系数，取0.8

Uh——风压高度变化系数，取1.0

A——迎风面积，468㎡

q——计算风压，q=0.613V2=0.613×92=49.65N/㎡

V——计算风速，取9m/s

则：F风=Pw=1.20×0.8×1.0×49.65×468=23KN

总惯性力F总=F制+F斜+F风=26+219+26=268KN

F摩＞F总，所以薄壁设备第一环将不会发生任何唯一，制动安全，

运输车组倾覆力矩；

车组纵向中心距38000mm，车组横向中心距26000mm，以纵向稳定性为例进行计算：

运输时的重心高度=7400mm

制动时的倾覆力矩M倾=F总×H=268×7.4=1983.2KNm

抗倾覆力矩：M抗=7300×26/2=94900KNm

M抗＞M倾，车组稳定，薄壁设备第一环运输时不会倾覆。

运输车组最大车速

运输车组最大车速条件：F风+F斜+F制≤F摩

其中：F风——风载荷，为23KN

F斜——薄壁设备第一环倾斜时产生的力

F制——运输车组制动产生的力

F摩——薄壁设备第一环正压力产生的摩擦力

F制≤F摩-F风-F斜=1095-23-219=853KN

F制=ma=Qa/g

其中：Q——薄壁设备第一环运输重量，为7300KN

g——重力加速度，为10m/s2

a——最大制动减速度，Vmax=at，根据GB7258-2004对汽车列车制动时间要求，t=0.24s

则：Vmax=Fgt/Q=853×10×0.24/7300=0.28m/s=1.0km/h

运输薄壁设备第一环车速为1.0km/h，将可能会产生滑移，运输时必须严格控制车速在0.5km/h以内；

转向时最大车速：

转向时运输车组最大车速条件：F风+F斜+F离≤F稳

其中：F风——风载荷，为23KN

F斜——设备倾斜产生的力

F离——运输车组转向时产生的离心力

F稳——设备的摩擦力，为1095KN

F离≤F稳-F风-F斜=1095-23-219=853KN

F离=mV2/R=QV2/Rg

其中：Q——薄壁设备第一环运输重量，为7300KN

g——重力加速度，为10m/s2

R——货物重心转弯半径为34m

则：Vmax=6.3m/s=22.68km/h

车组转向时发生位移的最大车速22.68km/h。实际转弯时车速控制在0.5km/h以内不会产生滑移。

本发明的有益效果：综合各方因素，综合薄壁设备参数、车辆情况，超前考虑技术方案，包括组合场地的合理设计方便车辆进入，设计了运输托架，车辆分布形式，车辆之间进行充分的刚性联接，保证了负荷的均布和车辆的平稳；在车辆上布置足够宽大，足够强度的钢板和托架，薄壁设备上方设计钢丝绳减少了薄壁设备变形的设计，进车过程顺序控制，从而提高运输稳定性，降低运输风险。当今大件设备运输发展趋势是向重型化、模块化、智能化方向发展，传统运输方式已逐渐不能适应现在大件运输发展趋势，动力模块运输车（SPMT）可实现灵活可靠操纵，电子化程度高，还可进行实时状态监测和诊断，作为现在先进的运输技术运用越来越广泛，公司要想在今后的大件运输行业中占据一席之地，必须要掌握这种先进的运输方式。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种核电站薄壁设备运输装置，其特征在于：包括动力模块运输车，所述动力模块运输车为四组，所述动力模块运输车组成方形布置，所述动力模块运输车组由连接架连接，所述动力模块运输车上固定有钢板，所述钢板上铺设有焊接成型的托架，所述托架上设有底座，所述钢板与所述托架底座之间点焊固定，所述动力模块运输车上设有内挡架、外挡架。

2.根据权利要求1所述的一种核电站薄壁设备运输装置，其特征在于：所述每个车组上平行放置两块8000mm×2400mm×30mm的钢板，所述钢板与所述动力模块运输车组之间通过螺栓相互固定。

3.根据权利要求1所述的一种核电站薄壁设备运输装置，其特征在于：所述动力模块运输车组为2纵列6轴线车辆为基本单元，将两个基本单元左右连接，构成4纵列6轴线车组，该车组分别为一号车组、二号车组、三号车组、四号车组，每个车组包括模块6×2轴线车辆2辆、一套动力头PPU，4个这样的车组构成一个完整的运输车组，通过左右横向连接方式拼接。

4.根据权利要求1所述的一种核电站薄壁设备运输装置，其特征在于：所述薄壁设备上方设有三道钢丝绳，该钢丝绳包括手拉葫芦、定位套，所述钢丝绳与所述手拉葫芦分别与所述对称的定位套连接紧固。

5.根据权利要求1所述的一种核电站薄壁设备运输装置，其特征在于：所述内档架位于所述托架的内侧，所述外档架位于所述托架的外侧。

6.根据权利要求1所述的一种核电站薄壁设备运输装置，其特征在于：所述连接架呈正方形，该正方形的每个角连接一组所述动力模块运输车。

7.根据权利要求1所述的一种核电站薄壁设备运输装置，其特征在于：所述托架为四个，每个托架呈梯形，四个梯形托架形成一个平形四边形。

8.根据权利要求1所述的一种核电站薄壁设备运输装置，其特征在于：所述动力模块运输车组上包括挂车，所述挂车上设有运输拖板，所述运输拖板开有坡口，所述运输拖板上的坡口与水泥墩上的拖板坡口满焊连接。

9.一种核电站薄壁设备运输方法，其特征在于，包括如下步骤：

拼接运输车组：采用两纵列6轴线车辆为基本单元，然后将两个基本单元左右横向连接，构成4纵列6轴线车组，每个车组安装一套动力装置，4个这样的车组构成一个完整的动力模块运输车组；

每个车组上铺设托架的底部钢板，托架制造焊接：在运输前完成托架内外挡架的制作；

采用动力模块运输车组进入薄壁设备组装平台下部，顶升装车方式进行运输；

（4）.设备运输；

（5）.设备到达吊装作业区域进行吊装作业。