田灣核電7號機組穹頂球帶成功吊裝
項目建設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號機組的建設者們堅持技術(shù)創(chuàng)新，盡全力打造出全球核電的“標桿工程”“精品工程”。
穹頂?shù)跹b相當于“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)，增強了機組應對嚴重事故和超基準設計事故的能力。其核反應堆廠房為雙殼結(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噸的設備，包括16臺穹頂非能動熱交換器、44件貫穿件、4臺氫氣復合器等。”中國核工業(yè)華興建設有限公司(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)向限位等設備，以保證吊裝精準性。”
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。今天風和日麗，風速每秒不超過3米，滿足吊裝風速低于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。“球帶上的設備對放置位置的精度要求非常高，我們預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號機組堆型穹頂設計要求的特殊性，中核華興在7號機組反應堆廠房鋼襯里筒體立縫、穹頂鋼襯里拼裝焊縫中應用了激光智能跟蹤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號機組應用的這套激光智能跟蹤MAG焊技術(shù)攻克了焊接防風、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。
在7、8號機組的施工建設中，大量應用了機器人技術(shù)。由于核島通風系統(tǒng)焊接風管形式規(guī)格形式多樣、制作工序復雜、焊接工程量大，為提質(zhì)增效，中國核工業(yè)二三建設有限公司連云港項目部與中核設計焊接研究所共同研制了全系列風管預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)負責同志說。
此外，在施工過程中，還優(yōu)化了風管預制流水線等工藝，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號機組建設團隊始終堅持“安全第一、質(zhì)量第一”，致力于建設安全高效可持續(xù)的核電機組。
在建設工地上，記者看到不少設備上貼有二維碼。“為了實現(xiàn)安全風險辨識、隱患排查治理精細化管控，負責田灣核電建設和運營的江蘇核電有限公司開發(fā)了工程安全雙重預防信息化系統(tǒng)和手機APP。安全員可以用手機掃描項目建設現(xiàn)場安全隱患點或設備設施上張貼的二維碼，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，制定了各類標準化隱患排查電子表單400多張。
由于施工現(xiàn)場有多家建設單位參與，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、北斗導航系統(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)出預警時，快速找到相應施工責任方，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)負責同志介紹，正在建設的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)略目標發(fā)揮重要作用。(中國紀檢監(jiān)察報 記者 張馳)
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