田灣核電7號機組穹頂球帶成功吊裝
項目建設(shè)2023-05-22
面朝黃海，背靠云臺山，位于江蘇省連云港市的田灣核電站是我國不可多得的沿海優(yōu)良核電廠址之一，規(guī)劃建設(shè)有8臺百萬千瓦級壓水堆核電機組，6臺已投入商業(yè)運行。5月19日上午10時39分，田灣核電7號機組穹頂球帶成功吊裝，標(biāo)志著該機組從土建施工高峰全面轉(zhuǎn)入安裝階段。
田灣核電站由中國核工業(yè)集團有限公司下屬中國核能電力股份有限公司投資控股，是目前全球在運和在建總裝機容量最大的核電基地。7、8號機組的建設(shè)者們堅持技術(shù)創(chuàng)新，盡全力打造出全球核電的“標(biāo)桿工程”“精品工程”。
穹頂?shù)跹b相當(dāng)于“在鋼絲上行走”
田灣核電7、8號機組皆采用第三代核電技術(shù)，增強了機組應(yīng)對嚴重事故和超基準(zhǔn)設(shè)計事故的能力。其核反應(yīng)堆廠房為雙殼結(jié)構(gòu)，穹頂?shù)跹b分為球帶和球冠兩個部分。根據(jù)場地條件，穹頂建設(shè)采用套裝法，即在同一拼裝場地上，球冠在球帶內(nèi)部進行拼裝，球帶和球冠分2次吊裝。
“這次球帶吊裝可以說是國內(nèi)穹頂?shù)跹b難度相當(dāng)大的一次。除了自重達375.5噸的球帶，還要同時吊起在球帶內(nèi)已安裝好的、重達144.26噸的設(shè)備，包括16臺穹頂非能動熱交換器、44件貫穿件、4臺氫氣復(fù)合器等。”中國核工業(yè)華興建設(shè)有限公司(以下簡稱“中核華興”)田灣核電項目部項目副經(jīng)理裴習(xí)平告訴記者，為了保證機組運行后的安全性，本次吊裝落位后，球帶和核島廠房筒體的周長偏差不能超過2厘米，同一角度的半徑偏差不能超過1厘米，“我們使用了間隙板、徑向限位、環(huán)向限位等設(shè)備，以保證吊裝精準(zhǔn)性。”
在吊裝前一天，本次起吊工作的總指揮、中核機械工程有限公司2000噸履帶式起重機機長文欣向記者坦言，這次吊裝的難度是自己從事吊裝工作以來最難的一次。“最大的難度在于行走。這次起重機自身帶載710噸超起配重，需要帶載行走96.6米，是我從事吊裝工作30年以來，吊機帶載行走距離最長的一次。”這位獲得過“全國技術(shù)能手”稱號的機長告訴記者，由于場地限制，起重機的履帶到路基箱邊緣距離只有50厘米，相當(dāng)于“在鋼絲上行走”。該型號起重機的正常偏差為行走20米偏離20厘米，如何在風(fēng)速和球帶重力的影響下，保證起重機行走近百米的距離偏差控制在50厘米以內(nèi)，是吊裝面臨的巨大考驗。
吊裝當(dāng)天，文欣在早晨6點便與同事到達起重機就位，進行全車檢查，查看油路是否漏油、電器原件是否滲漏、電路和儀表是否正常等情況。檢查無誤后，二人登上駕駛室就位。
7時19分，伴著一聲鳴笛，2000噸履帶式吊車用18根鋼絲繩，緩緩將穹頂球帶從地面吊至17米高，順時針旋轉(zhuǎn)17度，緩慢行走78.3米后，將球帶抬高至下口距地面50.5米的高度，逆時針旋轉(zhuǎn)180度后，行走18.3米，順時針旋轉(zhuǎn)54度，讓球帶正對核島廠房安全殼鋼襯里筒體，將球帶緩緩放下5.9米，對齊角度后，平穩(wěn)落于筒體頂部完成吊裝，總用時3小時20分鐘。
“整個起吊過程采用了起鉤、旋轉(zhuǎn)、帶載行走、調(diào)整等一系列高精度動作，整個過程安全、有序、可控，吊裝精度控制在毫米級。”結(jié)束起吊工作后，文欣笑著告訴記者，“吊頂很成功，可以說集齊了‘天時地利人和’三個要素。今天風(fēng)和日麗，風(fēng)速每秒不超過3米，滿足吊裝風(fēng)速低于8.8米每秒的條件，2條履帶行走所需的100米地基左右高度差為0，在地面指揮的精準(zhǔn)調(diào)度下，行走偏差不到10厘米。”
在起重機行走過程中，地面測繪隊伍也時刻監(jiān)測行走路線和地基沉降情況。“球帶上的設(shè)備對放置位置的精度要求非常高，我們預(yù)埋了精密工程控制網(wǎng)，同時在工地上布置了4個監(jiān)測點安放全站型電子測距儀，時刻關(guān)注吊裝過程中起重機的姿態(tài)、高度、旋轉(zhuǎn)等過程，與塔吊實時聯(lián)系，并監(jiān)測地基承載力和沉降程度，保證吊頂安全。”中核華興田灣核電項目部施工支持分部書記馬明明說。
用自主研發(fā)的施工技術(shù)打造“標(biāo)桿工程”
作為國家重點能源項目，田灣核電7、8號機組施工過程中，一直將高質(zhì)量作為目標(biāo)和追求。各施工單位堅持技術(shù)創(chuàng)新，不斷探索和推廣新工法，提升工程建設(shè)質(zhì)效。
鋼襯里是核電機組重要的保護措施，一座核電機組需要幾千塊鋼板拼裝成鋼襯里。在傳統(tǒng)的施工過程中，需要熟練的核級焊工將幾萬米焊縫一點點焊接完成，做到一絲氣體也不漏。
由于7、8號機組堆型穹頂設(shè)計要求的特殊性，中核華興在7號機組反應(yīng)堆廠房鋼襯里筒體立縫、穹頂鋼襯里拼裝焊縫中應(yīng)用了激光智能跟蹤MAG焊(熔化極活性氣體保護電弧焊)技術(shù)。“筒體或弧形穹頂?shù)匿撘r里焊縫拼接過程比較復(fù)雜，我們自主研發(fā)出該項技術(shù)，并配套研發(fā)了帶軌道爬行機器人。”中核華興鋼結(jié)構(gòu)管理部副總工程師陳小華告訴記者，與傳統(tǒng)的手工焊技術(shù)相比，該項技術(shù)具有焊接效率高、飛濺小、熔深大、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，大大縮減了工期，也減少了人力投入，降低了工程成本。
“穹頂球帶的焊縫總長度超千米，使用機器人自動焊接了983.9米焊縫，一次性X射線拍片合格率高達99.385%，這是傳統(tǒng)手工焊接達不到的高質(zhì)量。”陳小華介紹，以往的激光智能跟蹤技術(shù)都需要依靠國外進口，在7號機組應(yīng)用的這套激光智能跟蹤MAG焊技術(shù)攻克了焊接防風(fēng)、焊接工藝順序、焊接輔助工裝等難題，填補了激光智能跟蹤MAG焊在鋼襯里安裝仰縫位置焊接的空白，實現(xiàn)了國內(nèi)首創(chuàng)、國際領(lǐng)先，也為該技術(shù)在后續(xù)三代核電鋼襯里焊接的推廣奠定了基礎(chǔ)。
在7、8號機組的施工建設(shè)中，大量應(yīng)用了機器人技術(shù)。由于核島通風(fēng)系統(tǒng)焊接風(fēng)管形式規(guī)格形式多樣、制作工序復(fù)雜、焊接工程量大，為提質(zhì)增效，中國核工業(yè)二三建設(shè)有限公司連云港項目部與中核設(shè)計焊接研究所共同研制了全系列風(fēng)管預(yù)制自動焊機器人工作站。該工作站主要由3套焊接機器人焊接系統(tǒng)、5套焊接工裝及配套激光視覺跟蹤系統(tǒng)構(gòu)成，可開展不同種類的自動焊接作業(yè)。機器人還首次采用一套焊接系統(tǒng)搭配兩套工裝夾具使用，可同時兩側(cè)錯峰開展焊接作業(yè)，進一步提高焊接效率。“焊接過程穩(wěn)定、質(zhì)量可靠，效率較手工焊工藝提高了3倍。”該工作站有關(guān)負責(zé)同志說。
此外，在施工過程中，還優(yōu)化了風(fēng)管預(yù)制流水線等工藝，采用模塊化施工技術(shù)，有效節(jié)省了反應(yīng)堆廠房關(guān)鍵路徑工期，通過BIM(建筑信息模型)技術(shù)模擬施工現(xiàn)場，提前發(fā)現(xiàn)和解決施工可能存在的問題，大大提升了施工質(zhì)效。
建設(shè)安全高效可持續(xù)的核電機組
安全穩(wěn)定運行是核電發(fā)展的關(guān)鍵。田灣核電7、8號機組建設(shè)團隊始終堅持“安全第一、質(zhì)量第一”，致力于建設(shè)安全高效可持續(xù)的核電機組。
在建設(shè)工地上，記者看到不少設(shè)備上貼有二維碼。“為了實現(xiàn)安全風(fēng)險辨識、隱患排查治理精細化管控，負責(zé)田灣核電建設(shè)和運營的江蘇核電有限公司開發(fā)了工程安全雙重預(yù)防信息化系統(tǒng)和手機APP。安全員可以用手機掃描項目建設(shè)現(xiàn)場安全隱患點或設(shè)備設(shè)施上張貼的二維碼，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)顯示的定制化排查表單，對應(yīng)條款逐一檢查，發(fā)起線上整改流程后，便可完成排查。”田灣核電站7、8號機組安全員宋佳介紹，截至目前，項目共建立包含230多項具體風(fēng)險對象、3000多條具體管控措施的信息化數(shù)據(jù)庫，制定了各類標(biāo)準(zhǔn)化隱患排查電子表單400多張。
由于施工現(xiàn)場有多家建設(shè)單位參與，為了提高工地管理效率，江蘇核電還開發(fā)出田灣核電站7、8號機組智慧工地管理平臺。“這是中核集團核電項目首個智慧工地施工建設(shè)全周期、全方位的大數(shù)據(jù)庫。用無人機航拍工地現(xiàn)場后，采用5G高速通信技術(shù)、AI視頻智能分析技術(shù)、三維融合定位技術(shù)、高清視頻監(jiān)控和云存儲技術(shù)等一系列科技手段，制作出三維設(shè)計圖，實現(xiàn)對工地的實時監(jiān)管。”江蘇核電副總工程師龐躍武說。
進入施工現(xiàn)場作業(yè)的人員佩戴的安全帽以及車輛上都安裝了芯片，智慧工地借助5G網(wǎng)絡(luò)、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)等技術(shù)，通過芯片了解現(xiàn)場施工人員和車輛的位置、詳細身份、歷史軌跡等信息。“可以與工地現(xiàn)場攝像頭實時連接，查看施工現(xiàn)場作業(yè)的人數(shù)，還能根據(jù)工地現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測設(shè)備上傳到平臺的空氣溫濕度、有毒有害氣體等數(shù)據(jù)，隨時跟進施工作業(yè)情況。”龐躍武說。
智慧工地將施工現(xiàn)場劃分出79個安全網(wǎng)格化區(qū)域，配備安全網(wǎng)格化負責(zé)人。“通過各個網(wǎng)格內(nèi)顯示的基本信息，智慧工地管理人員可以在系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警時，快速找到相應(yīng)施工責(zé)任方，提高工作協(xié)同效率。”江蘇核電安全工程師彭劍鋒告訴記者，施工現(xiàn)場還布置了86臺監(jiān)控設(shè)備，根據(jù)自主研發(fā)的人工智能算法，可以抓拍未規(guī)范佩戴安全帽、抽煙等7種違章行為，現(xiàn)場的廣播會自動提醒違章人員，并通過短信的形式將人員違章、施工隱患等信息發(fā)送至安全網(wǎng)格化負責(zé)人的手機上，同時智慧工地的后臺也會記錄這些信息。
“智慧工地還能彌補人員現(xiàn)場檢查的缺漏。”彭劍鋒介紹，2021年7月14日，連云港遭遇強降雨，智慧工地指揮中心值班人員根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控攝像頭傳來的畫面發(fā)現(xiàn)，有施工人員躲進了工地的某個洞內(nèi)避雨，此時洞口水位快速漲高并向洞內(nèi)倒灌。由于處置及時，10多名人員全部安全撤離，避免了淹溺險情的發(fā)生。
“安全是最大的品牌。”江蘇核電有關(guān)負責(zé)同志介紹，正在建設(shè)的7、8號機組和已經(jīng)投入運行的6臺機組安全生產(chǎn)形勢總體良好，綜合歷年檢測結(jié)果，安全、質(zhì)量、環(huán)保指標(biāo)全面受控，核電站運行以來對周圍環(huán)境未產(chǎn)生可察覺的影響。
據(jù)悉，田灣核電1至6號機組累計安全發(fā)電超過3700億千瓦時，可供超過1億戶中國家庭使用1.5年，減排效益相當(dāng)于新增種植超過10.2萬公頃綠色森林。7、8號機組建成后，基地裝機總量將超900萬千瓦，每年可提供清潔電力超過700億千瓦時，相當(dāng)于每年減少二氧化碳排放5740萬噸，對構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系，推動綠色低碳發(fā)展，實現(xiàn)碳達峰、碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)發(fā)揮重要作用。(中國紀(jì)檢監(jiān)察報 記者 張馳)
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