世界首台AP1000主泵安装难点分析及对策
世界首台 AP1000主泵安装难点分析及对策
摘 要：AP1000主冷却剂系统2台主泵独立悬挂在蒸汽发生器底部。AP1000主系统的简化布置减少了主设备数量和主管道焊缝数量，增加了设备可靠性。但采用主泵独立悬挂在蒸汽发生器底部的布置结构，主泵须在蒸汽发生器就位、安全壳顶封头封闭后，通过设备闸门和蒸汽发生器腔室吊装就位，使得主泵安装成为整个AP1000核岛安装中的最主要特点和难点之一。本文主要结合三门1号机组主泵安装实践经验，介绍了世界首台AP1000主泵现场安装的主要工序和步骤，分析了AP1000主泵安装的主要优点和难点，并提出了主要难点的具体解决对策。
关键词：AP1000；主泵；安装；对中
Analysis and Countermeasure for Difficulty
Of First AP1000 Reactor Coolant Pump Installation
Wang Yuan
(Xiapu nuclear power company, Xiapu, Fujian, 355100)
Abstract: In AP1000 nuclear power plant, two reactor pumps are installed under steam generator bottom. Compared to other nuclear plants, there are less main equipments and less reactor coolant pipe welds in AP1000 reactor, which can improve the reliability of the nuclear steam supply system. However，for the reactor coolant pumps are installed under the steam generator bottom directly, not only the reactor coolant pumps must be installed after the steam generator installation and the containment vessel closed, but also it must be transported through equipment hatch and lifted through steam generator room, which makes the installation of reactor coolant pump become one of the difficult points of AP1000 construction. Based on Sanmen unit 1 construction experience, this article mainly describes the construction steps and technologies, analyzes the advantages and difficulties of AP1000 reactor coolant pump installation and raises the countermeasures for the core difficulties
Keywords: AP1000；Reactor coolant pump；Installation；Alignment;
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AP1000主泵以及安装专用工具
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AP1000主泵布置
AP1000主系统布置有2个回路，每个回路含1根热段主管道，两个冷段主管道，1台蒸汽发生器（SG）和2台主泵。
SG与主泵泵壳采用连体结构，2台主泵泵壳在工厂与SG焊接为整体并运输至施工现场。在SG安装完成后，再将主泵从SG底部垂直安装至泵壳内。AP1000主回路布置见图1。
图1 AP1000主回路示意图
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主泵安装专用工具
为实现主泵可抽出部件与主泵泵壳的精确对中，AP1000主泵安装过程中设计了专用工具，用于在蒸汽发生器腔室中接收、平移、顶升对中、主螺栓紧固等主泵安装工作。主泵安装专用情况见图2。
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图2 主泵安装专用工具示意图
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AP1000主泵安装主要步骤和难点分析
AP1000主泵的泵壳在SG制造厂完成了泵壳与蒸汽发生器焊接，泵壳随SG一起引入就位至指定房间，随蒸汽发生器同步完成调整和固定。蒸汽发生器安装完成后，将主泵的适配器（吸入口）安装至泵壳内部。
主泵现场安装主要为主泵可抽出部件（含主泵叶轮、导叶等水力部件和主泵电机）的安装。主泵可抽出部件水平运输至工程现场，采用运输托架通过反应堆厂房设备闸门水平运输至反应堆厂房，随后通过环吊将主泵吊装就位至蒸汽发生器腔室内提前安装好的主泵专用工具上，将主泵固定在主泵专用工具上，通过地坦克水平移动主泵至蒸汽发生器底部泵壳正下方，采用专用工具上螺旋千斤顶顶升主泵至泵壳内，安装主泵24个主螺栓和C型密封环焊接，最后完成热交换器等附件。主泵安装主要流程见图3。
图3主泵安装主要流程图
星际穿越是3d吗AP1000主泵安装全新的施工工艺增加了现场施工难度，三门1号机组作为世界首台AP1000机组，施工过程存在巨大挑战，具体如下：
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主泵安装精确对中顶升
AP1000主泵适配器与热屏导叶设计间隙仅0.38mm～0.64mm，主泵叶轮与适配器设计间
隙0.70mm～0.83mm。在主泵顶升前，需将主泵适配器提前安装至主泵泵壳内，在主泵顶升过程中无法直接观察到适配器与主泵叶轮、适配器与热屏导叶的间隙，整个主泵顶升过程属于“盲顶”，主泵顶升过程中如果对中存在细微偏差，或者顶升电机不同步都将可能造成顶升过程中叶轮与适配器磕碰，损伤主泵部件。因此主泵安装顶升过程中的精确对中是最主要难点之一。
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主泵水平运输、翻转和吊装难度大
AP1000主泵是在钢制安全壳顶封头就位后通过设备闸门运输至反应堆厂房，且由于首台AP1000主泵交付进度滞后，主泵安装时反应堆厂房内物项基本都安装完成，整个主泵水平运输、翻转和最终吊装就位的空间都非常有限。三维建模分析发现：1）主泵无法采用常规机械运输至反应堆厂房；2）主泵翻转竖立无法定点翻转；3）主泵在蒸汽发生器腔室吊装时，与蒸汽发生器和腔室墙体的间隙不足10cm，碰撞风险很高。因此，如此尺寸和重量的大型主设备在狭小空间内实现水平运输、翻转和吊装也是AP1000主泵特有的难度之一。
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AP1000主泵安装难点的应对措施
为应对主泵安装难点，实现主泵在厂房内顺利翻转、吊装就位，并最后实现精确对中顶升，直至主泵安装完成，提出了下述四点关键应对措施：
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主泵精确对中顶升主要措施
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明确主泵顶升过程中主要控制参数
根据主泵热屏导叶和适配器的装配间隙，和主泵主螺栓尺寸与主泵法兰螺栓孔尺寸，为保证主泵本体精准顶升，明确控制三个关键参数，进行过程监控：
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主泵叶轮与适配器的同轴度。主泵叶轮与适配器同轴度选取0.25mm进行控制，以确保顶升过程中叶轮和热屏导叶不会与适配器发生磕碰。
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泵壳底部法兰面与主泵法兰面的平行度。按照设计计算，顶升过程中必须保证两个法兰面平行度控制在1.5mm范围内，这也是顶升过程中最先要保证的尺寸。
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主泵螺栓孔与泵壳螺栓孔的方位角偏差。主泵主螺栓孔直径比主螺栓螺纹直径大17mm，主法兰螺栓所在圆周直径1.83米，计算得到圆周度0.5°，即顶升过程主泵主螺栓孔与泵壳螺栓孔的圆周度偏差不能超过0.5°，以便主螺栓顺利安装。
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激光3D建模技术实时监控
主泵顶升过程中测量的三个关键尺寸精度都要求非常高，而且主泵叶轮与适配器同轴度在顶升过程中不可视，因此采用激光3D建模技术对顶升过程中三个关键尺寸进行实时监控。
在主泵到场后，利用激光跟踪仪分别对吸入适配器本体、主泵泵壳法兰面、主泵本体进行测量建立3D模型，适配器安装后，再次利用测量，建立主泵泵壳和吸入适配器的3D模型。

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