华龙一号压力容器水平垫板Ⅰ安装工艺

引言

华龙一号核电项目核岛主设备之一的反应堆压力容器容器组件（以下称“压力容器”）安装被持续关注。压力容器水平垫板Ⅰ安装是压力容器安装过程中的重要工序之一，使用传统工艺方法安装水平垫板Ⅰ，不仅安装工序复杂、操作难度大、安全风险高，而且还占用了大量资源，施工周期也较长。为深入的贯彻我国“创新”的发展理念，结合现场压力容器采用预引入法吊装就位的特点，充分利用现场已有的三维激光测量仪器等其他有利资源，核电项目积极在压力容器水平垫板Ⅰ安装工艺上创新。本文主要以压力容器水平垫板Ⅰ安装为例，从垫板安装数据采集、数据计算、垫板加工和安装方面详细阐述提前安装水平垫板Ⅰ的施工工艺，旨在降低水平垫板Ⅰ的安装难度和施工风险，确保压力容器安装活动顺利有序进行。

工程概况

压力容器水平垫板Ⅰ安装是压力容器安装中的重要工序之一，水平垫板Ⅰ的安装厚度决定了压力容器最终的安装能否满足设计要求，压力容器安装需满足压力容器吊篮支承面标高为+6061mm±1mm和水平度不大于0.30mm的要求，K2/K3核电项目每台压力容器配有6套水平垫板。

水平垫板Ⅰ安装工艺分析

水平垫板Ⅰ安装目的是满足压力容器吊篮支承面的安装标高+6061mm±1mm、吊篮支承面水平度≤0.30mm的技术要求。通过采用3D建模激光测量技术[1]进行水平垫板Ⅰ安装，以堆内构件吊篮支承面为基准，测量和计算出冷热段接管嘴座支承面与压力容器支承环支承面的间隙即为水平垫板安装厚度，而水平垫板安装厚度由水平垫板Ⅰ和水平垫板Ⅱ组成。为规避水平垫板Ⅰ加工出现偏差带来的垫板报废风险，在满足压力容器安装要求的条件下，将计算的水平垫板Ⅰ加工厚度再加上0.5mm余量。故水平垫板Ⅰ加工厚度计算公式为：

C=M-N-Z-B+0.5                     （1）
式中，M—吊篮支承面理论标高，为+6061mm；
N—吊篮支承面到冷热段接管嘴座支承面的实际距离，mm；
Z—压力容器支承环支承面的实际安装标高，mm；
B—水平垫板Ⅱ实际厚度，mm。

图1 水平垫板Ⅰ安装示意图

在压力容器就位前安装压力容器水平垫板Ⅰ的工艺过程分析如下： 为测量吊篮支承面与冷热段接管嘴座支承面的距离，首先建立压力容器三维建模测量空间坐标系。使用激光跟踪仪均匀测量压力容器吊篮支承面圆周上的10～20个点，拟合出压力容器吊篮支承面圆周和圆心，并以吊篮支承面圆心为原点，垂直于吊篮支承面指向压力容器法兰面方向的中心轴线为Z轴。测量压力容器0°方向上的堆内构件对中销凹槽边缘，拟合出凹槽中心点，连接吊篮支承面圆心和对中销凹槽中心点，即为X轴。通过压力容器中心点作X轴垂线，即为Y轴。至此，压力容器三维建模测量空间坐标系建立完成。

根据建立的测量空间坐标系测量压力容器6个冷热段管嘴座支承面的空间坐标，每个支承面上测量固定的6个标记点。根据空间坐标计算和模拟得出，冷热段接管嘴座支承面上的点到吊篮支承面的垂直距离N。

使用水准仪测量支承环上6个支承面的绝对标高值Z，测量点与压力容器冷热段接管嘴座支承面上的点位一一对应。

使用外径千分尺测量水平垫板Ⅱ的厚度B，水平垫板Ⅱ测量标记点位置应与压力容器支承环支承面、压力容器冷热段接管嘴座支承面上的标记点一一对应。 根据测得数据计算出水平垫板Ⅰ的加工厚度，并根据“先粗后精”的原则进行加工至计算值。然后再压力容器吊装就位前安装完成，压力容器一次就位合格。

主要施工技术特点

激光测量和三维建模技术

压力容器支承环灌浆养护完成后，采用激光跟踪仪对支承环6个支承座进行激光测量采集相关数据。压力容器到场后，对压力容器筒体进行激光测量采集相关数据。

分别对压力容器支承和压力容器筒体进行三维建模，各测量点布置尽量保持一致。同时，将压力容器模型导入支承环模型内，并计算获取6块水平垫板加工量。

水平垫板提前加工及安装技术

在压力容器吊装引入前，根据计算出的水平垫板Ⅰ厚度提前加工，加工完成后将水平垫板安装至支承环对应支承座上。压力容器到场后用岛外大型履带吊车吊装引入，压力容器就位后测量压力容器吊篮支承面标高及水平度均合格。

应用效果

在压力容器水平垫板安装过程中，应用激光测量和三维建模技术计算压力容器水平垫板Ⅰ加工厚度，进而提前加工并安装水平垫板。与常规法相比，简化施工工艺，减少大型履带吊或环吊的使用台班，减少设备吊装次数，降低施工风险，缩短主线工期。

压力容器安装属于核岛主设备安装关键路径，其工期的缩短意味着整个核岛建安工期的缩短，能够给电站的十分可观的收益。

激光测量和三维建模技术在压力容器中的成功应用，实现了实体设备精确数字化，能快速获得安装数据，大大提高了施工工效。

参考文献或注释：

[1]江苏理工学院，激光跟踪测量系统，江苏，CN201510524410.0，2016-07-13