CN112820430B - 高温气冷堆石墨和碳堆内构件安装建造方法及安装小车 - Google Patents
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Abstract
本发明核电工程建造技术，具体为一种高温气冷堆石墨和碳堆内构件安装建造方法及安装小车，搭建石墨和碳堆内构件安装清洁区，利用安装小车进行准备区的吊装预组装，之后换上电葫芦进行过渡区的吊装转运，进行堆芯区的调整安装时，单层的石墨和碳堆内构件16安装时，堆芯区通过“从内向外”(或“从外向内”)的顺序进行调整安装；每层石墨和碳堆内构件16的所有砖安装完之后，砖的环向和径向缝隙要满足1.8mm～2.2mm，已在高温气冷堆核电示范工程中得以实施并成功应用，使得石墨和碳堆内构件安装施工难度降低、施工作业环境改善、质量安全风险大为降低和关键路径工期缩短明显。
Description
技术领域
本发明属于核电工程建造技术，具体涉及一种高温气冷堆石墨和碳堆内构件安装建造方法。
背景技术
高温气冷堆是我国拥有自主知识产权、具有第四代技术特征的先进核能技术，具有固有安全特性，应用领域广泛，商业化前景非常广阔，高温气冷堆核电站示范工程作为十六个国家科技重大专项之一计划于2018年前后建成。高温气冷堆反应堆金属堆内构件堆芯壳是核电站的核心部件之一，是保证反应堆安全运行的重要保障，其吊装作业是安装施工的难点，是影响整个核电站建造进度的关键路径。研究如何缩短石墨和碳堆内构件安装的施工周期，确保安全并提高其建造质量，对于提高高温气冷堆核电站的工程建造水平与市场竞争力具有重要意义。
高温气冷堆核电站示范工程反应堆压力容器内部设计有金属堆内构件以及石墨和碳堆内构件，石墨和碳堆内构件由石墨砖及碳砖通过榫、键、套筒、套环等上、下、左、右相互连接堆砌而成，整体结构近似圆柱形，总高16.8米，外径5米，在堆芯中央有一堆芯腔，当量直径3米，等效高度为11.8米。石墨和碳堆内构件各种砖形状复杂，共有200多种类型3133个之多，榫、销、键、套管、棒等附件上万件。组装完成后总重380t，其中石墨材料部件重252t，碳材料部件128t。石墨和碳堆内构件的安装具有精度要求高，清洁度等级要求高，零部件多，结构复杂，施工周期长的特点。同时设计对石墨和碳堆内构件的安装及清洁要求较高；按照从下向上的安装顺序，依次将各安装层的石墨和碳堆内构件使用自制吊梁及转运装置吊入堆芯进行就位，就位后使用架设在压力容器上法兰的激光跟踪仪配合对砖体进行适时的测量及调整，调整后对当前层的所有安装参数进行复测，重复上述操作直至53层石墨和碳堆内构件全部安装完成。首先，要求每一层砖正式安装前，需在准备区进行清洁检查并预组装，预组装合格后方能进行正式安装，砖块在准备区开箱后，需要将其搬运并进行预组装，砖块重量超过了人力所能搬运的重量；所以需要一套既可以实现全方位砖块吊装安装又便于操作的轻小型起重设备以及相应的安装建造方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种高温气冷堆石墨和碳堆内构件安装建造方法及安装小车，能够减少核岛厂房内行吊的使用次数，还可以在同一时间分别执行设备预组装、吊装和调整安装三项工作，节约工期。
本发明的技术方案如下：
一种高温气冷堆石墨和碳堆内构件安装建造方法，包括如下步骤：
1)搭建石墨和碳堆内构件安装清洁区
1.1)安装清洁区包括两个压力容器舱室、两个蒸汽发生器舱室的中间区域和两个压力容器舱室的中间区域；
1.2)安装清洁区用篷布盖起来，输送压缩空气；
1.3)整个清洁区划分为安装准备区和堆芯安装区
安装准备区包括石墨和碳堆内构件临时存放区、准备区预组装区和过渡区；
堆芯安装区包括两个压力容器舱室内的施工区域；
2)准备区的吊装预组装
2.1)将石墨和碳堆内构件从O米处吊装转运至28米清洁区石墨和碳堆内构件临时存放区存放；
2.2)在安装小车上安装手拉葫芦；
2.3)将上述安装好手拉葫芦7的安装小车推至石墨和碳堆内构件临时存放区处，手拉葫芦连接石墨和碳堆内构件；
3)过渡区的吊装转运
3.1)安装小车上安装电葫芦；
3.2)在压力容器舱室凸台安装两条轨道；
3.3)安装好电葫芦的安装小车放置在轨道上；
3.4)将步骤2)已预组装好的石墨和碳堆内构件从内到外逐块从预组装平台上吊装转运至过渡区；
3.5)利用轨道上的小车将石墨和碳堆内构件从过渡区处吊装转运至压力容器舱室的堆芯安装区；
4)堆芯区的调整安装
4.1)安装小车上安装电葫芦，放置在轨道上；
4.2)石墨和碳堆内构件就位于堆芯后，利用步骤4.1)中的小车进行石墨和碳堆内构件的调整安装；
4.3)每层石墨和碳堆内构件的所有砖安装完之后，砖的环向和径向缝隙要满足1.8mm～2.2mm。
所述步骤1.2)中输送压缩空气须经网眼名义尺寸小于或等于20～30μm的过滤装置。
所述步骤1.2)中输送的压缩空气在20℃时相对湿度小于50％。
所述步骤3)、4)中轨道的两端焊接止挡。
所述步骤3)、4)中安装小车上可以安装限位板，限位板卡住与其配合的轨道。
所述步骤3)、4)中的轨道为槽钢，其焊接在压力容器舱室凸台的轨道支承结构上。
所述4)中，单层的石墨和碳堆内构件安装时，堆芯区通过“从内向外”或“从外向内”的顺序进行调整安装。
所述步骤4)中，在进行石墨和碳堆内构件内、中、外三环的安装时，从0°或90°或180°或270°的轴线位置的砖为起点，顺或逆时针方向按照设定位置进行安装。
一种高温气冷堆石墨和碳堆内构件安装小车，包括主梁、分别设于主梁两端的支腿、连接主梁和支腿的斜撑、设于支腿下端的底梁，以及设于每侧底梁两端的万向轮。
所述的在底梁上设有限位板，其包括前板和后板，两者通过连接板连接，底梁位于前板和后板之间和连接板下方，并且前板和后板的长度大于底梁上表面到轨道上表面之间距离。
本发明的显著效果如下：
在预组装区设计了一台准备区预组装小车；其次，由于石墨和碳堆内构件施工清洁区的建立，使得核岛吊车无法满足其在堆芯的吊装工作，又根据准备区组装小车设计制作了过渡区吊装小车；其三，为了进一步提高工作效率，又在制作了一台可以衔接准备区和过渡区的堆芯区安装小车。综上，在28米清洁区内因不同的工作性质设计制作出了三台小车，这一整套系统既能满足石墨和碳堆内构件在准备区的预组装和过渡区的吊装转运以及在堆芯区的安装调整，同时也缩短了整个核电项目建造工期的关键路径。
压力容器舱室凸台为圆环形的台面，因此不便于小车在上面直接行走，因此设计了轨道，轨道采用合适的槽钢焊接在轨道支承上，可以使改装过的万向轮在槽钢的槽口内平稳行走。
由于前板和后板之间的长度大于底梁上表面到轨道上表面之间的距离，在小车可能发生倾翻时，限位板可牢牢卡住轨道支承小车。
堆芯区安装小车与过渡区小车极为相似，两者共用一副轨道，都采用电动葫芦，其优势在于；在设备(石墨和碳堆内构件)就位后调整时，可进行微量调节；小车在落钩过程中更加平稳，同时也减少了工作人员的劳动强度。在两台小车的协同配合下，堆芯部位的工作效率得到了进一步提高。
每块砖都比较重，人力无法调整，所以在安装过程中都要利用堆芯区安装小车在任何位置进行石墨和碳堆内构件的调整安装，可以减少工作人员的劳动强度，进一步提高了堆芯工作的效率；
在堆芯区调整安装的过程中，准备区预组装小车和过渡区吊装小车都在工作，形成了一个互不干扰又密不可分的安装小车系统。
石墨和碳堆内构件在安装准备区的吊装预组装、过渡区的吊装转运以及堆芯区的调整安装，三台小车形成了一个互不干扰又密不可分的安装小车系统，分别顺利完成了两个堆堆芯层石墨和碳堆内构件的安装。
附图说明
图1为安装小车示意图；
图2为准备区预组装小车示意图；
图3为过渡区和堆芯区吊装转运、调整安装小车布置示意图；
图4为限位板安装放大示意图；
图5为石墨和碳堆内构件安装示意图；
图6为28米清洁区三维整体布置图；
图中：1-主梁；2-斜撑；3-支腿，4-底梁；5-万向轮；6-准备区预组装平台；7-手拉葫芦；8-预组装小车；9-堆芯区安装小车；10-电葫芦；11-过渡区吊装小车；12-压力容器舱室凸台；13-轨道；14-止挡；15-限位板；15-1-前板；15-2-后板；15-3连接板；16-石墨和碳堆内构件；16-1-外环；16-2-中环；16-3-内环；17-2#堆蒸汽发生器舱室；18-28米反应堆检修大厅；19-清洁区边界；20-准备区预组装区；21-1#堆蒸汽发生器舱室；22-1#堆压力容器舱室；23-28米吊装口；24-石墨和碳堆内构件临时存放区；25-2#堆压力容器舱室；26-过渡区。
具体实施方式
下面通过附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，安装小车包括主梁1、分别安装在主梁1两端的支腿3、用于进一步稳固安装支腿3的斜撑2、安装在支腿3下端的底梁4，以及安装在底梁4两端的万向轮5。与轨道配合使用时，在底梁4上安装限位板15。
步骤一、搭建28米石墨和碳堆内构件安装清洁区
因石墨和碳堆内构件的安装具有精度要求高，清洁度等级要求高，零部件多，结构复杂，施工周期长的特点。同时设计对石墨和碳堆内构件的安装及清洁要求较高；故在28米反应堆检修大厅建立了特殊的安装清洁区。如图6所示。
1.1)在28米反应堆检修大厅18建立清洁区边界19，用清洁区边界19将两个压力容器舱室22、25和两个蒸汽发生器舱室17、21中间区域以及两个压力容器舱室22、25中间区域三个部分共同围成石墨和碳堆内构件安装清洁区；
1.2)安装清洁区规划好之后，整个安装清洁区用篷布盖起来，施工时往里面送干净的压缩空气(压缩空气必须经网眼名义尺寸小于或等于20～30μm的过滤装置，且20℃时压缩空气的相对湿度必须小于50％)，这样就满足了石墨和碳堆内构件的安装环境；
1.3)整个清洁区分为安装准备区和堆芯安装区；
安装准备区包括石墨和碳堆内构件临时存放区24、准备区预组装区20和过渡区26；其中过渡区26是指将石墨和碳堆内构件从准备区预组装区20吊装转运到压力容器舱室凸台12处的区域；石墨和碳堆内构件临时存放区24是指石墨和碳堆内构件从仓库运至反应堆厂房0米处，通过反应堆厂房100t行车从0米处经28米吊装口23吊装转运至28米检修大厅18处，因在28米需要开箱检查，故在安装准备区划分了石墨和碳堆内构件临时存放区24；
堆芯安装区包括压力容器舱室22、25内的施工区域，即从压力容器舱室堆芯2m至28m；如图6所示28米清洁区三维整体布置图。
步骤二、准备区的吊装预组装
2.1)用28米行车将石墨和碳堆内构件从O米处吊装转运至28米清洁区石墨和碳堆内构件临时存放区24存放，方便石墨和碳堆内构件的预组装；
2.2)在小车主梁1的中心下方安装手拉葫芦7，组装为准备区预组装小车8；
2.3)在准备区将预组装小车8推至石墨和碳堆内构件临时存放区24处，将石墨和碳堆内构件16连接在手拉葫芦7上，工作人员手扶支腿3将小车推运横移至准备区预组装平台6上方，对石墨和碳堆内构件16进行预组装，见图2：准备区预组装小车示意图；
在转运组装过程中既可以对石墨和碳堆内构件16进行清洁检查，又避免了石墨和碳堆内构件16的漏装或误装；同时保证了其在堆芯安装的准确就位，也保证了石墨和碳堆内构件16安装的工程质量。
步骤三、过渡区的吊装转运
如图3所示过渡区和堆芯区吊装转运、调整安装小车布置示意图：
3.1)改装过渡区吊装小车11；
在安装小车主梁1上安装电葫芦10，在每一侧的底梁4上安装两个限位板15，两个限位板15位于两个万向轮5之间；如图4所示，限位板15包括前板15-1和后板15-2，两者通过连接板16-3连接，底梁4位于前板15-1和后板15-2之间和连接板15-3下方，并且前板15-1和后板15-2的长度大于底梁4上表面到轨道13上表面之间距离，这样限位板15可牢固地卡住轨道支承，防止小车倾翻，保证小车可以安全行驶；
3.2)因压力容器舱室凸台12为圆环形的台面，故在压力容器舱室凸台12上安装两条轨道13，轨道13采用合适的槽钢焊接在压力容器舱室凸台12的轨道支承上；轨道13的两端焊接止挡14，止挡14的作用是能够保证过渡区吊装小车11两端的行走限位；轨距为小车两端底梁4之间的距离，满足堆芯区石墨和碳堆内构件16的安装位置；
3.3)将组装好的过渡区吊装小车11安装至轨道13上，限位板15的前板15-1和后板15-2的下端分别位于轨道13的外侧和内侧；
3.4)将石墨和碳堆内构件预组装平台6上已预组装好的石墨和碳堆内构件16按照各安装层的安装要求从内到外逐块从预组装平台6上吊装转运至过渡区26；
3.5)利用过渡区吊装小车11将石墨和碳堆内构件16从过渡区26处吊装转运至压力容器舱室1(或2)堆芯安装区；
3.6)在吊装转运堆芯的过程中，准备区预组装平台6已经准备好下一次需吊装转运的石墨和碳堆内构件16；两者互不影响，进一步提高了石墨和碳堆内构件16吊装、安装的效率。
步骤四、堆芯区的调整安装
4.1)堆芯区安装小车9和步骤三中过渡区吊装小车11的制作工艺一样，区别在于堆芯区安装小车9的电葫芦的遥控器经过改装，可以在堆芯对石墨和碳堆内构件16的安装位置进行调整；
4.2)堆芯区安装小车9采用步骤三中的方法安装至轨道13上；
4.3)石墨和碳堆内构件16就位于堆芯后，利用堆芯区安装小车9进行石墨和碳堆内构件16的调整安装，即单层的石墨和碳堆内构件16安装时，堆芯区可通过“从内向外”(或“从外向内”)的顺序进行调整安装；
4.4)利用堆芯区安装小车9进行石墨和碳堆内构件16的从内、中、外三环的安装时，从0°(或90°、180°、270°)轴线位置的砖为起点，顺或逆时针方向按照设定位置进行调整安装；
如图5所示，石墨和碳堆内构件安装示意图：
外环16-1指由石墨和碳堆内构件16的30块砖组成的圆环；
中环16-2指由石墨和碳堆内构件16的30块砖组成的圆环；
内环16-3指由石墨和碳堆内构件16的15块砖组成的圆环；
4.5)每层石墨和碳堆内构件16的所有砖安装完之后，砖的环向和径向缝隙要满足1.8mm～2.2mm，块砖上的孔道位置度也需满足施工技术要求，安装过程中需边测量边利用小车调整；
测量技术为现有成熟技术不再赘述，每块砖都比较重，人力无法调整，所以在安装过程中都要利用堆芯区安装小车9在任何位置都可以进行石墨和碳堆内构件16的调整安装，可以减少工作人员的劳动强度，进一步提高了堆芯工作的效率。
目前，石墨和碳堆内构件安装建造方法已在高温气冷堆核电示范工程中得以实施并成功应用，使得石墨和碳堆内构件安装施工难度降低、施工作业环境改善、质量安全风险大为降低和关键路径工期缩短明显。该发明对提高我国核电工程的建造水平与高温气冷堆核电的经济性，以及推动高温气冷堆重大科技专项的实施与商业化推广具有重要意义。
Claims (8)
1.一种高温气冷堆石墨和碳堆内构件安装建造方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)搭建石墨和碳堆内构件安装清洁区
1.1)安装清洁区包括两个压力容器舱室、两个蒸汽发生器舱室的中间区域和两个压力容器舱室的中间区域；
1.2)安装清洁区用篷布盖起来，输送压缩空气；
1.3)整个清洁区划分为安装准备区和堆芯安装区
安装准备区包括石墨和碳堆内构件临时存放区、准备区预组装区和过渡区；
堆芯安装区包括两个压力容器舱室内的施工区域；
2)准备区的吊装预组装
2.1)将石墨和碳堆内构件从O米处吊装转运至28米清洁区石墨和碳堆内构件临时存放区存放；
2.2)在安装小车上安装手拉葫芦；
2.3)将上述安装好手拉葫芦的安装小车推至石墨和碳堆内构件临时存放区处，手拉葫芦连接石墨和碳堆内构件；
3)过渡区的吊装转运
3.1)安装小车上安装电葫芦；
3.2)在压力容器舱室凸台(12)安装两条轨道(13)；
3.3)安装好电葫芦的安装小车放置在轨道(13)上；
3.4)将步骤2)已预组装好的石墨和碳堆内构件从内到外逐块从预组装平台上吊装转运至过渡区；
3.5)利用轨道(13)上的安装小车将石墨和碳堆内构件从过渡区处吊装转运至压力容器舱室的堆芯安装区；
4)堆芯区的调整安装
4.1)安装小车上安装电葫芦，放置在轨道(13)上；
4.2)步骤3)中石墨和碳堆内构件就位于堆芯后，利用步骤4.1)中的安装小车进行石墨和碳堆内构件的调整安装；
4.3)每层石墨和碳堆内构件的所有砖安装完之后，砖的环向和径向缝隙要满足1.8mm～2.2mm。
2.如权利要求1所述的一种高温气冷堆石墨和碳堆内构件安装建造方法，其特征在于：所述步骤1.2)中输送压缩空气须经网眼名义尺寸小于或等于20～30μm的过滤装置。
3.如权利要求1所述的一种高温气冷堆石墨和碳堆内构件安装建造方法，其特征在于：所述步骤1.2)中输送的压缩空气在20℃时相对湿度小于50％。
4.如权利要求1所述的一种高温气冷堆石墨和碳堆内构件安装建造方法，其特征在于：所述步骤3)、4)中轨道(13)的两端焊接止挡(14)。
5.如权利要求1所述的一种高温气冷堆石墨和碳堆内构件安装建造方法，其特征在于：所述步骤3)、4)中安装小车上可以安装限位板(15)，限位板(15)卡住与其配合的轨道(13)。
6.如权利要求1所述的一种高温气冷堆石墨和碳堆内构件安装建造方法，其特征在于：所述步骤3)、4)中的轨道为槽钢，其焊接在压力容器舱室凸台(12)的轨道支承结构上。
7.如权利要求1所述的一种高温气冷堆石墨和碳堆内构件安装建造方法，其特征在于：所述步骤4)中，单层的石墨和碳堆内构件安装时，堆芯区通过“从内向外”或“从外向内”的顺序进行调整安装。
8.如权利要求1所述的一种高温气冷堆石墨和碳堆内构件安装建造方法，其特征在于：所述步骤4)中，在进行石墨和碳堆内构件内、中、外三环的安装时，从0°或90°或180°或270°的轴线位置的砖为起点，顺或逆时针方向按照设定位置进行安装。
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