CPR1000核电机组主蒸汽系统管道安装浅述
作者：袁满王永明王洪林马智斌
来源：《华中电力》2014年第01期
摘要：福建宁德核电厂一期工程规划建设两台1000MW等级的CPR1000机组，主蒸汽系统（VVP）是常规岛部分一个非常重要的系统，其主要功能是从核岛接口输送蒸汽到汽轮机主汽阀、汽轮机的轴封系统、汽水分离再热器的新蒸汽段、蒸汽转换器、除氧器以及汽机旁路系统，其安装的工艺复杂、难度大、过程控制严格、质量要求高。
本文阐述宁德项目主蒸汽系统管道安装的主要方法、接口处理原则、工作范围、介绍安装期间的重要现场设计变更以及对工程造成的影响，介绍安装期间发生的问题以及处理措施，希望能够给同类型机组的施工策划提供有效可行的借鉴。
关键词：核电主蒸汽冷拉口平衡符合法
概述：
从核岛三台蒸汽发生器来的三根主蒸汽管线（501、502、503）在常规岛内导入主蒸汽联箱。
从主蒸汽联箱引出四根管道（508、509、510、511）与汽轮机四个主汽阀相连接。
另外还有两根母管（514、519）分别引到凝汽器的两侧，与这两根旁路母管连接的还有通向除氧器的供汽/排放管线（525、526、527、529）、通向蒸汽转换器系统的加热蒸汽管线（528）、通向汽水分离再热器的新蒸汽管线（001、002、008、009）和通向凝汽器的12条蒸汽旁路排放管线，这两根母管由一根平衡管（524管线）连接在一起。
施工工序及难点介绍：
1、跨岛管道吊装
主蒸汽系统跨岛管道指的是连接常规岛与核岛之间的一部分管道，共3条管线，其吊装属高风险作业。
由于其管道跨岛连接，且7m间隙施工涉及单位众多、专业交叉，逻辑错综复杂，需提前与各方沟通，梳理施工逻辑并且严格执行才能保证现场安装工作有序进行，1号机跨岛管道吊装借鉴岭澳二期3号机施工经验，施工逻辑如下：
1）中核华兴完成防甩钢结构C1、C2吊装；
2）中核华兴完成主蒸汽防甩钢结构C3、C5吊装并且完成安装；
3）我方完成501、502、503管线前三段管道吊装；
4）核岛土建承包商完成防甩钢结构C4、C6的吊装并安装完成；
5）我方完成跨岛管道三根水平管道吊装，并做好安全存放工作；
6）常规岛土建承包商完成电缆桥架钢结构施工。
7）其他工作都已完成，剩余时间交给常规岛安装承包商完成电缆桥架安装。
经过1号机跨岛管道吊装，我们及时总结施工中遇到的一些问题以及不足并加以优化、改进，在2、3号机跨岛管道吊装中，对这些问题作出针对性的调整：首先是提前将三套恒力吊架根部安装好，这样三根立管就位时，直接将恒力吊架安装到位，既减小了用钢丝绳吊挂的风险又方便了后续核岛钢结构施工；其次就是立管吊装时，将恒力吊架的管夹组件提前与管道捆绑在一起，这样立管吊起后，直接将管夹与提前安装好的吊杆组合起来即可，为后续的管道对口和支吊架安装减小了施工难度、缩短了施工时间。
2、冷拉口施工问题
根据《火力发电厂汽水管道应力计算技术规程》DL/T5366-2006及《火力发电厂汽水管道设计技术规定》DL/T 5054-1996中的说明，设计温度在430℃及以上的管道宜进行冷紧，对于其他管道，当需要减小工作状态下对设备的推力和力矩时，也可进行冷紧。
设计冷紧的作用主要有以下两个方面：一、冷紧可以减小管道运行初期的热态应力，促使管道的冷热态应变达到最佳的自均衡，减小管道运行初期在工作状态下可能出现的屈服塑性变形和初始热胀应力所产生的蠕变，对于蠕变条件下工作的管道的长期安全运行是有利的；二、冷紧还可以减小管道运行初期在工作状态下对设备和端点的推力，可以作为防止管系产生弹性转移和局部过应变的一项措施。
3、平衡负荷法安装问题
平衡负荷法安装管道是采用弹簧称定量测量的方法消除水平管道安装过程中由于焊接变形而产生的的应力，使焊接变形产生的应力对管道的影响降低到最小的程度。
在宁德核电常规岛安装项目中，平衡负荷法主要适用于蒸汽联箱至主汽门之间水平管道的安装。
按照程序，以下管段需采用平衡负荷法进行安装：
508管线：SP-02，SP-03，SP-04，SP-05，SP-06，SP07；
509管线：SP-02，SP-03，SP-04，SP-05，SP-06，SP-07，SP-08；
510管线：SP-02，SP-03，SP-04，SP-05，SP-06，SP-07，SP-08；
511管线：SP-02，SP-03，SP-04，SP-05，SP-06，SP-07；
实际操作中，508-W007、509-W009、510-W009、511-W007四个焊口因现场条件无法实施平衡安装法，后经与工程公司沟通，采用将该四个焊口两端连接管段在自由状态下进行现场组合预制，再将该现场预制管段作为一个整体与相邻管段采用“平衡安装法”进行安装。
用平衡法安装弯管时，需使用3个手拉葫芦和2个弹簧秤，其测量方法与安装直管段的平衡法相同。
如图5所示挂设手拉葫芦及设置弹簧秤：
图5 主蒸汽平衡负荷法安装过程五
“管接管”的平衡安装法，要求上一段管道的焊口热处理及NDE都已完成才能进行下一管段的安装，这是为了最大限度的保证测量的准确性，从而达到消除焊接应力的目的。
4、阻尼器安装
液压阻尼器是用于保护管道系统和其他设备，避免震动引起的损害。
其基本工作原理是：当管道或设备部件突然发生振动，阻尼器就会在被保护部件与钢结构之间形成近于刚性的连接，将动态载荷传递到结构件上，从而起到保护作用，阻尼器示意图如下：
阻尼器的安装工作自2012.4.9号开始，至2012.6.4号全部安装、调整完成，共花费513工日。
在1号机主蒸汽系统阻尼器安装中，遇到如下问题：1、设计变更多，因核电设计特点为参数低、流量大，因此阻尼器根部选型均为大型H型钢，又因为供货及设计原因导致安装开始时大部分系统已经安装完成，导致阻尼器根部与其他系统管道、支吊架及热工、电气桥架多处碰撞，1号机共29套阻尼器，有18套发生设计变更；2、阻尼器安装方向问题，在阻尼器安装初期，我方并未收到任何的厂家安装说明文件，一直以广电院的图纸作为施工唯一依据，根据广电院的安装图，阻尼器活塞端的耳子应与根部连接，而根据工程公司后来提供的厂家安装说明中，明确要求阻尼器套筒（即活塞杆）端的耳子应连接到管夹（即安装靠近有热位移的设备或管道），另一侧耳子（或带延长杆端）安装在根部或钢梁上，这样，我们针对此事发出澄清及设计变更，将已安装完成的阻尼器按厂家要求的正确方向重新安装；3、安装过程中，当需要调整阻尼器长度时，要把阻尼器一端吊起，用重力或稍加重力，自然慢慢拉出到安装长度。
突然加速拉伸或压缩，反而会使阻尼器锁住，不能移动。
这跟阻尼器的工作原理正好一致，根据阻尼器的工作原理，阻尼器在管道热位移时，会随着管道一起位移，只有很小的摩擦阻力，不承受静态载荷，而当管道或设备部件突然发生振动时，阻尼器油腔内的阻尼器油流动产生的压力就会施加在阀门盘上，使主阀门关闭，阻尼器油停止流动，位移锁定，阻尼器就变成一个刚性连接来限制位移以此达到保护系统刚性结构支承的目的。
以上为宁德核电1号机主蒸汽系统实际施工中遇到的一些典型问题以及解决方法，希望可以为同类型机组的施工提供借鉴。
参考文献：
[1]《火力发电厂汽水管道应力计算技术规程》DL/T5366-2006
[2]《火力发电厂汽水管道设计技术规定》DL/T 5054-1996
[3]《电力建设施工技术规范》“第5部分管道及系统”（DL/T5190.5-2012）。