钢安全壳模块运输工艺对比分析

王洪金 丁海明 徐方超 杨照东

（1.山东核电设备制造有限公司，山东 海阳 265118；2.烟台市核电设备工程技术研究中心，山东 海阳 265118）

0 引言

钢安全壳容器是AP1000系列非能动压水堆核电站的特有设备，是独立式的带上下椭球封头的圆柱形钢制容器，它既是防止放射性物质向环境释放的屏障，是最终热阱的非能动安全级换热界面，也是整个非能动安全壳冷却系统的重要组成部分。钢安全壳由5 个主要模块组建而成，由下至上依次为底封头、筒体一环、筒体二环、筒体三环、顶封头。每个模块都由预先成型的钢板组焊而成，随后运输至核岛吊装就位。

目前，液压平板车运输工艺在三代核电AP1000技术模块运输中被广泛应用，并取得了较好的工程经验和应用效果。重载运输系统运输工艺在船舶修建、海上钻井平台建造等方面广泛应用，在CAP1400核电项目钢安全壳筒体环运输过程中首次应用，达到了预期效果。

该文根据两种运输工艺在钢安全壳筒体环运输上的应用进行对比分析。

1 运输设备的差异

液压平板车运输工艺运输设备为SPMT自行式液压平板车或索爱勒平板运输车；重载运输系统运输工艺主要设备为主动或从动重载运输车及其轨道和控制系统等。

1.1 液压平板车

液压平板车运输工艺采用SPMT自行式液压组合挂车或索埃勒平板运输车，如图1所示，其主要组成部分包括：车架（车身）、悬挂总成系统、液压升降/承载系统、动力系统单元PPU（Power Pack Unit）、液压驱动系统（移动行走和升降）、电子液压转向系统、刹车制动系统、控制系统等组成。液压平板车有多重规格，核电钢安全壳筒体环运输常用的规格为2纵列6轴线模块（车板3 m×9 m），其主要特点有：单台液压平板车（2纵列6轴线）最大承载180 t，可根据需要横向或纵向拼接，满足运输载荷要求；液压车板调整高度范围为900 mm～1500 mm，甚至更大，可方便装货与卸货；驱动采用自行式驱动，不需要外部动力；每个悬挂可以实现单独转向，转向角度可达130°，可以实现车辆的整体横行，或者任意角度的斜行；通过多轴线轮胎与地面接触，增强通过性；由于液压模块车每轴线拥有8个轮胎，独有的液压系统可以将巨大的货物重量平均分配到每个轴线以及每个轮胎，避免单个车桥或者轮胎承受过大压力，确保重型货物的安全运输，同时也可以最大程度地降低车辆对路面形成的接地比压，降低重型运输过程中对路面的损伤。

筒体环运输采用4 组液压平板车组进行运输，每组包括两台液压平板车（2纵列6轴线）。

图1 2纵列6轴线液压平板车

1.2 液压平板车

重载运输系统运输工艺主要组成部分为重载运输系统，其由LCZY主动重载运输车、LCZY从动重载运输车、云型轨道、电力控制系统和遥控监控系统5 个部分组成，如图2所示。其主要特点为：重载运输系统可实现最多99 台重载运输车联动同步运行；重载运输系统自身不能提供动力，需要借助外部电源提供动力；重载运输车是重载运输系统的关键部分，其作用是承受载荷，通过轨道将载荷均匀地传至地面；锯齿形（云型）轨道部分牵引重载运输车作前进、后退运动，达到运输目的；由于重载运输车采用的针轮与云轨齿牙间的啮合力是系统内力，所以对地面无水平推力，也是该系统安全可靠的优点；单台重载运输车额定承重400 t，两个液压缸的顶升行程为240 mm，运输车承载台面尺寸为1 m×3.2 m（宽×长）；电气控制系统可以在总控台显示每台车的实际载荷，并可对每台车进行联动或独立控制；重载运输车可实现X、Y、Z 3个方向的浮动调整，调整范围为±50 mm。云型轨道规格：单根长6 m，宽1.2 m，重量400kg/m。重载运输车通过轨道将载荷传递到地面，降低了对地面的承载要求。

筒体环运输采用3 轨道6 台主动重载运输车或2 轨道4台主动重载运输车，配合一套控制中心和数量足够的轨道完成运输工作。

2 运输及加固用工装的差异

图2 重载运输系统

钢安全壳筒体环具有直径大、壁厚薄、重量大、上下开口等特点，运输过程中，为避免筒体环变形超过弹性变形范围，两种运输工艺均增加运输和加固工装，两种运输工艺用工装的差异较大。

2.1 运输用工装差异

液压平板车运输工艺在每个车组上方铺设钢板，钢板与车体采用螺栓连接，钢板上方焊接托架，托架包括内外挡架，托架地板上布置有坡口保护板。托架可以确保筒体环平稳的放置在运输车上，使筒体环载荷均布在车组上；坡口保护板可以防止筒体环在托架上移动。

重载运输系统运输工艺在每台重载运输车上方设置坡口保护装置，坡口保护装置承受筒体环重量，并将重量传递到重载运输车的两个液压缸上。坡口保护装置包括两部分：上部坡口保护器和下部盖板，如图3和图4所示；下部盖板放置于重载运输车两个液压缸上，坡口保护器固定在筒体环下口。下部盖板与坡口保护器之间的静摩擦力可以提供足够的前进动力，无须固定措施。坡口保护装置制造、安装、拆除简单，节省装拆时间。

2.2 加固用工装的差异

液压平板车运输工艺将4组运输车组通过车辆连接架连成整体，确保4组车直行和转弯时同步；筒体环上口再用垂直于车辆前进方向的3根钢丝绳进行预紧，避免运输过程中筒体环两侧变形较大。

重载运输系统运输工艺全部采用主动重载运输车，未对各轨道各台重载运输车进行连接，而在筒体环下口（两侧轨道4台运输车上方）进行方形加固（四边与对角线），从而避免了筒体环变形引起的车辆同步性控制难度较大的问题；同时，考虑到运输转向后车辆重新布置，在筒体环上口增加两条相互垂直的预紧钢丝绳，防止筒体环下口两侧产生较大变形。

平板运输车运输工艺用工装（运输用工装和加固用工装）总重量约185 t。重载运输系统运输工艺用工装（坡口保护装置和加固钢丝绳等）总重量约36 t。

3 运输工艺方式差异

3.1 液压平板车运输工艺

液压平板车运输工艺采用连接为整体的4组液压平板车（每组4纵列6轴线）进行运输，前面2组配置动力系统单元PPU，为牵引车组，后面2组为从动车组。筒体环载荷通过托架传递给平板运输车，从而通过轮胎传递给地面；该工艺用4组运输车通过控制系统可实现同步转向；4组运输车通过多轮胎与地面接触，降低了对地基承载力要求。

运输前，4组液压平板车连接完成后进行试车，确保各车组的顶升和运行同步性；试车合格后，根据需要撤掉筒体环支墩，定位液压平板车组位置，重新连车，安装托架等工装；随后，开启运输工作。

整个运输工期（从顶升到运抵目的地）1 个工作日即可完成（正常情况下）。

筒体环吊装至核岛后，平板运输车组将运输工装运回组装场地附近拆解，完成最终运输工作。

3.2 重载运输系统运输工艺

重载运输系统运输工艺采用独立于2 条或3 条轨道上的4 辆或6 辆重载运输车进行运输，运输车组可通过控制系统实现同步运行或独立运行；筒体环重量通过坡口保护装置传递给运输车辆，再通过轨道传递给地面；运输车辆的行走路径受轨道限制，只能沿直线行进；轨道结构刚性大，降低了车辆对地面的承载力要求。

运输前，4台或6台重载运输车需进行同步性试车；试车合格后，完成坡口保护器安装、轨道布置、重载运输车布置、控制系统连接、外部电源连接等工作后，开启顶升和运输工作。

该运输工艺转弯处需将筒体环放置到临时支墩上，卸载后，重新调整轨道、运输车、坡口保护器方向后再启动二次运输。

受转弯调整轨道、运输车、坡口保护器等工作的影响，运输总工期影响较大，约2～3个工作日。

图3 坡口保护装置-坡口保护器

图4 坡口保护装置-下部盖板

运至目的地后，可直接卸载后将相应工装拆除，完成运输工作；也可重新布置轨道及重载运输车，对筒体环下口水平度和整体形状进行适当调整。

4 结论

通过以上几方面的对比分析可知：1）两种运输车辆各有自身特点，液压平板车运输工艺通过将4组车辆连成整体，尽量保证筒体环保持原有形状，确保筒体环运输过程不发生较大变形；该工艺用液压平板车整体尺寸较大，车辆运输需使用大型运输车辆。重载运输车运输工艺将筒体环加固成一个整体，使筒体环自身具有更大的强度和刚度，确保运输过程中变性较小；该工艺所用重载运输车设备更小、占用空间小，便于装车运输。2）液压平板车运输工艺加固和运输工装用量较大，工装准备时间长，工装费用投入较高；重载运输系统运输工艺工装用量较少，准备时间较短，工装费用投入较少。3）液压平板车运输工艺运输工期较短，如果工程项目进展顺利，不产生押车费用，成本较低；重载运输系统运输工艺因其转弯工作复杂，运输工期稍长，也可以通过改进转弯工艺降低时间投入，进而提高运输效率，降低工程施工总成本。

综上所述，液压平板车运输工艺应优化加固工装设计和投入、做好工程规划，降低工装和押车时间成本，在工程中应用会越来越多。重载运输系统运输工艺应进一步优化转弯工艺，提高运输效率、节省时间和成本，后续的应用市场也将越来越广。