最优质量华龙一号: 国内外示范工程进展及管理施工创新,整体吊装

中核集团是全球唯一一家连续30余年不间断从事核电建造的领先企业,拥有同时建造40余台核电机组的能力,代表着我国核电工程建设最高水平。从1985年承建秦山核电站这一原型堆到我国具有完全自主知识产权的第三代核电“华龙一号”、AP1000、第四代核电高温气冷堆,再到台山核电工程以及全面投产的田湾核电二期工程,中核集团凭借先进的核电工程管理体系和强大的工程建造能力,承担了祖国大陆所有核电站核岛建设任务以及中国出口巴基斯坦6台核电机组建设任务,有力保障了先进核电技术在我国首堆工程建设的顺利推进。

一、华龙一号国内示范工程进展

华龙一号示范工程福清核电5号机组自2015年5月7日开工以来工程建设进展顺利,设计、设备制造和建安施工等各项工作按照进度计划有序推进,工程安全和质量处于良好受控状态。反应堆压力容器、蒸汽发生器、主泵、汽轮发电机组等长周期关键设备制造进展满足进度计划要求,环吊已到场并组装、吊装就位。截至目前,福清5号机组核岛浇筑第一罐混凝土(FCD)、常规岛主厂房浇筑第一罐混凝土、联合泵房筏基浇筑、反应堆厂房内筒体混凝土施工开始、核岛安装开始、BOP(YA)安装开始等工程里程碑节点均按期或提前实现。福清核电6号机组于2015年12月22日核岛浇筑第一罐混凝土,标志着华龙一号示范工程进入全面建设阶段,目前也进展顺利。

华龙一号全球首堆示范工程福清核电5号机组重要节点如下:2015年5月7日核岛反应堆厂房浇筑第一罐混凝土;2015年10月30日常规岛主厂房筏基浇筑;2015年11月22日反应堆筒体钢衬里模块三成功吊装;2016年5月13日,反应堆厂房零米板浇筑完成;2016年10月15日,钢衬里直筒段安装完成;2017年2月14日,反应堆厂房内壳直筒段混凝土浇筑完成;2017年4月27日,穹顶预安装完成,返移交土建单位;2017年5月3日,反应堆厂房内部结构施工全部完成;2017年5月7日环吊电气梁吊装就位;2017年5月25日,实现穹顶吊装。2017年11月10日,福清5号机组首台蒸汽发生器引入16.5m平台,正式拉开华龙一号首堆蒸汽发生器安装的序幕;12月24日,二环蒸汽发生器完成翻转竖立,2018年1月7日最后一台蒸汽发生器顺利吊装就位,共历时58天,福清5号机组三台蒸汽发生器全部吊装就位,为后续一回路主管道全面焊接创造了条件。

2018年1月28日,华龙一号全球首堆示范工程福清5号机组反应堆压力容器成功吊入反应堆,标志着该机组进入到关键部件的全面安装阶段。2018年5月16日,“华龙一号”首堆示范工程福清5号机组稳压器顺利吊装。至此,“华龙一号”首堆示范工程一回路主设备(压力容器、蒸汽发生器、泵壳、稳压器)全部吊装就位完成。2019年1月30日,“华龙一号”全球首堆示范工程福清核电 5号机组第三台主泵电机吊装就位,至此“华龙一号”福清5号机组核岛主设备全部就位,为5号机组冷试节点按期实现奠定基础。

华龙一号福清核电6号机组重要节点如下:2015年12月22日浇灌反应堆厂房第一罐混凝土;2016年5月25日核岛反应堆厂房钢衬里模块一吊装;2016年7月12日,反应堆厂房内壳混凝土施工开始;2016年8月24日,常规岛主厂房筏基浇筑完成;2017年4月13日,反应堆厂房零米板浇筑完成;2017年4月24日,设备闸门套筒安装完成;2017年5月3日,反应堆厂房内壳第15层浇筑完成;2017年5月7日,6号机组反应堆厂房钢衬里第11段吊装就位,硼注箱吊装就位。2018年3月21日9时21分,“华龙一号”示范工程福清核电6号机组穹顶吊装成功。2019年1月30日,“华龙一号”福清6号机组第二台蒸汽发生器吊装就位,不仅为2环主管道热段以及过渡段组对、焊接奠定了基础,也为6号机组第三台蒸汽发生器引入16.5m平台创造有力条件。

二、华龙一号海外示范工程进展

华龙一号海外首堆巴基斯坦卡拉奇核电2号机组于2015年8月20日开工建设;

华龙一号海外首堆巴基斯坦卡拉奇核电2号机组于2015年9月18日核岛筏基B层混凝土浇筑;2016年2月16日核岛钢衬里模块1吊装;2016年2月29日常规岛第一罐混凝土浇筑;2017年2月2日核岛堆芯水池模块吊装成功;2017年5月24日核岛内部结构16.5m板浇筑完成;2017年7月26日核岛环吊整体吊装;2017年9月10日,卡拉奇核电2号机组首台蒸发器采用预引入法吊装成功;2017年9月30日,卡拉奇核电2号机组反应堆压力容器采用预引入法吊装成功;2017年10月13日,卡拉奇核电2号机组——海外华龙首堆完成穹顶吊装;2017年11月23日,卡拉奇核电2号机组开始主管道焊接;2018年4月24日,卡拉奇核电2号机组核岛内穹顶结构施工完成;2018年4月26日,卡拉奇核电2号机组主管道冷热段焊接完成;2018年6月18日,卡拉奇核电2号机组在全球首次完成主管道焊接完成;2018年10月28日,卡拉奇核电2号机组核岛预应力张拉完成;

2019年1月28日,卡拉奇核电2号机组堆内构件安装完成。

卡拉奇核电3号机组2016年5月31日核岛FCD;2018年8月18日首台蒸发器吊装完成;2018年9月5日压力容器吊装完成;2018年9月16日主管道焊接开始;2018年9月30日穹顶吊装完成;2019年1月17日主管道冷热段焊接完成。

中核集团积极参与到“一带一路”的国家战略中,华龙一号的“走出去”不断取得突破。除了巴基斯坦外,目前已与阿根廷、英国、埃及、巴西、沙特、阿尔及利亚、苏丹、加纳、马来西亚等近20个国家达成了合作意向。

三、国内华龙一号示范工程创新

(一)优化项目管理 保障首堆按期建成

中核集团通过不断优化项目管理模式、创新工程管理方式,在项目总体目标、组织体系、人员配置、协调机制、计划管理、风险识别和防控等方面进行了创新和改进,项目管理和风险防控措施落实到位,保障了华龙一号示范工程建设稳步推进,为后续华龙一号批量建设提供了宝贵的实践经验和参考依据。

需要特别介绍的是,目前首堆工程施工图设计的按期完成,是示范工程的攻坚课题。通过持续优化“互联网+”,采用三维设计平台并实现了异地同步进行设计的方式,使北京、卡拉奇、石家庄、成都、郑州等多地近千名华龙的现场工程和设计人员共同参与,在同一平台上,做到了及时沟通,加快了设计数据传递,减少了设计交换过程的反复,实现了设计信息及时共享,有效提升了设计效率,当前5号机组已完成了总设计任务的95%,保证了所有设计文件按期或提前进度计划出版,给现场的顺利施工创造了良好的条件。

在开展示范工程设计工作的同时,中核集团充分利用设计信息平台高效便捷的特点,将示范工程首台机组建设过程中遇到的技术问题及时汇总形成设计领域的大数据,不仅向设备制造方和工程建设方沟通反馈,还传递给了后续的核电项目,这为华龙一号核电项目标准化设计、批量化建设奠定了技术基础,提升了华龙一号建设与运行的经济性。

业主负责下的总承包管理模式

为做好华龙一号首堆示范工程的安全、质量、进度、投资四大控制,在福清核电5、6号机组项目准备阶段开始,福清核电业主重点分析了现有工程总承包模式的优势和不足,基于业主适度管控的前提,提出了业主负责下的总承包管理模式。该模式具有责权明晰、优势互补、风险共担的特点,明确了业主公司在工程管理中需要承担起的责任,同时要求业主在设计、设备、施工、调试四个专业领域应采取有选择性的管控与协调措施。

沙盘推演和经验反馈

福清核电在国内首次运用沙盘推演的方法对华龙首堆的建设进行模拟推演。

建造领域选取了可能发生的典型事件进行了文件查阅、访谈沟通、情景模拟、压力测试、追踪评价;设计领域选取了部分系统的设计组织、基准事故和严重事故设备鉴定条件设计组织、核岛DCS提资策划、主泵设计接口设计组织、常规岛DCS提资策划6类典型的设计组织与管理任务进行了沙盘推演;采购和监造领域对102项“三新”设备的制造组织和管理制定了推演计划并按计划实施。通过上述举措,总结归纳基础事实,测试管理团队的管理知识、经验和解决问题的能力,分析预测项目阶段性的发展趋势,从而达到事前管理、风险管控的目标,业主及参建各方对项目存在的风险进行了有效的识别并制定了应对措施,为后续首堆项目的顺利有序推进提供了保障。

TOP10管理办法

为进一步强化对紧急、重要问题的管控,推动高、优先级工程重大风险事项和重点问题及时解决,福清核电和总承包商联合签署发布“福清核电5、6号机组华龙一号示范工程TOP10管理办法”,建立起全周期、全范围、关键问题导向和关键责任到人的TOP10分级联动管理机制,在项目各层级应用TOP10方法,建立上下联动的TOP10管理制度、形成项目共用的项目TOP10清单。

工程各领域责任单位在项目工程建设过程中,按照问题的影响和紧急程度,列出本领域的TOP10问题,并采取管理措施加以解决。对项目关键路径产生影响或久拖不决的领域TOP10问题上升为项目TOP10。每月召开的总经理协调会及领域分会的首要任务即识别与协调TOP10问题。

多层级专项激励方案和多级协调机制

为鼓励对华龙一号示范工程项目建设做出额外的、突出的、特殊贡献的专门团队和个人,中核集团设立全周期专项激励基金,在业主和工程总承包方及相关方的工资总额外,对解决工程建设中特殊困难和问题的专门团队和个人设置专项奖励。专项激励方案发挥了项目建设大团队的最大积极性、推进工程建设的顺利进行,取得了良好的效果。

多级协调机制的建立,既设置了各类问题优先解决平台,也建立问题导向的分级协调机制,具体包括:由国家能源局牵头组织的华龙一号示范工程领导小组协调机制;由中核集团公司牵头组织的工程建设季度协调机制;项目层面的业主公司和工程总承包单位以及参建单位组织的高层协调机制;项目各领域的工作层协调机制。

(二)创新施工技术 助推强国重器建设

在华龙一号的建设上,除了在项目管理上进行优化和创新外,在施工技术上也有不少创新举措。

大体积混凝土

华龙一号RX筏基底板浇筑量之大国内罕有,面对超大体积浇筑、连续作业时间长、混凝土难以养护等挑战,福清核电施工现场先后多次组织方案评审、FCD浇筑前专项检查、两次FCD浇筑实体模拟演练等措施,在保证质量的前提下创造了核电大体积砼的浇筑速度。

双层安全壳

华龙一号安全壳厂房为双层安全壳,内层安全壳内径46.8m,壁厚1.3m,外层安全壳内径为53.0m,壁厚为1.8m。根据安全壳结构特点,内壳外壁、外壳内壁和外壁模板均采用定型悬臂模板体系,贯穿件等特殊部位加工特殊模板支设。

抗飞机撞击套筒

抗商用大飞机撞击机械连接套筒是华龙一号所特有的钢筋机械连接工艺,与普通套筒相比具有更高要求。在满足普通套筒技术要求的前提下,还需要满足瞬时加载冲击试验。抗飞机撞击机械连接套筒,其加工、安装均简单易行;加工机器为半自动化机器;现场连接时,套筒连接部分为精致螺纹,容易操作实施,能有效提高工作效率和质量。

钢衬里模块化吊装

华龙一号安全壳钢衬里应用模块化先进施工理念,通过模块化施工在地面拼装区域完成筒体整体拼装焊接,将模块整体吊装至安装位置,相对于1-4号机组钢衬里筒体板采用车间分块预制、分块吊装、现场拼装的工艺,5、6号机组采用了车间预制、地面组拼、整体吊装的施工方式,钢衬里加腋区和第一层为模块一,第二层和第三层为模块二,第四层和第五层为模块三。

通过模块化施工在地面拼装区域完成筒体整体拼装焊接,将模块整体吊装至安装位置,与传统的单块施工方法相比,给土建施工主工期创造更多的机动时间,保证土建施工的连续性,有利于公共资源的合理分配,可以有效节省工期、提升施工效率,同时减少钢结构安装和混凝土交叉施工的相互影响,降低作业安全风险,将为核岛土建施工主线工期节约达70天。

四、外华龙一号示范工程创新

(一)安全管理创新

巴方安全员的聘用及注册制度

自2016年初,中核中原K-2/K-3项目部现场各单位就开始尝试聘用巴方安全员加入各单位安全管理部门,以克服语言障碍,充实现场专职安全管理人员队伍。2017年以来,中核中原K目部对巴方安全员实行注册制度,定期对各单位的巴方安全管理人员进行不同模块的专项培训,如受限空间、动火作业、起重作业、脚手架、电气安全、安全文化等等,以增强巴方安全员的安全知识和技能。

安全体验馆

2016年11月2日,中核中原K项目部安全体验馆举行开馆仪式。安全体验馆作为一种新的安全培训教育方式,不仅形象、直观,且寓教于乐,尤其在国外项目面临语言沟通障碍、理念思维差异等客观困难,通过体验的方式进行安全宣教,进一步提升现场安全培训教育效果。

可视化安全监督管理创新

K-2/K-3项目可视化安全监督管理创新与实践主要包括可视化视频监控系统、可视化门禁系统、可视化受限空间监督控制系统、可视化施工机械倒车影像创新和可视化现场群吊灯带定位创新。K-2/K-3项目部通过可视化安全监督管理创新对常规安全管理中存在的不可视、效率低、无法实时跟踪、人工控制任务繁重、易出错、工作盲区等问题采用可视化安全监督管理,对现场主要施工作业安全管理全过程监督控制,具备实时性、可追溯性,增加了现场安全隐患排查方式,确保了核电建设项目的生产安全。

班组“手指口述”班前会

中原公司K项目部开发了《工作安全分析管理程序》,印发了《班前会安全誓言卡》、《班前会安全交底记录本》,制作标准化的班前会讲台,并对所属承包商班组长组织开展班前会及JSA专项安全培训。K项目的班前会开展做到了整齐划一、标准规范,对当日作业的风险识别与安全技能宣贯起到了很好的动员与教育作用。

推行三大注册制

K项目部从2018年全面推广“注册班组长、注册安全员、注册起重司机及指挥”注册制,对相关人员进行集中培训和考核,并结合现场进行实操考核,考核合格后授权相关工作和作业,项目发放授权卡,对现场的安全管理工作进一步精细化管理。

(二)施工技术创新

主设备预引入创新

主设备预引入法是在保证安全和质量的前提下,中核中原在卡拉奇项目在穹顶吊装之前,采用堆芯水池模块化施工,采用重型吊车将SG/RPV及主管道等引入就位核岛内,实行土建与安装的深度交叉施工,有效降低关键路径上的主设备安装工期风险。K-2机组仅用21天就完成了3台蒸发器和压力容器吊装,创造了世界核电建造史的主设备吊装最快记录,并在全球首次完成核岛主管道焊接,将这一关键路径提前6个月完成。主设备预引入工法的成功实施,预计可创造14亿元的经济效益,这一创举在2018年9月中国核能行业协会组织的同行评估中被评为强项。

堆腔水池模块化

不锈钢水池钢覆面的施工,由传统的“后贴法”改为“地面模块化拼装”工艺,使“现场焊”改为“车间焊”,“高空作业”改为“地面作业”,使现场提前传统施工方法约14个月完成堆腔水池压力容器部分的不锈钢墙壁施工,采用3000t大吊车一次性整体引入就位,最大限度保证了质量及安全,缩短了施工工期。

环吊大梁整体吊装

2017年7月,海外华龙一号核电站K2机组核岛环吊大梁一次吊装就位。该环吊大梁整体吊装技术,属于同类核电站建设的首次工程实践。实施中克服高温天气、昼夜温差大导致整体尺寸难以调整及地基基础薄弱等重重困难,在地面进行了大梁的机械连接、电气接线、调试、运行小车穿钢丝绳等工作,提前完成运行小车20t吊钩、205t吊钩全部载荷试验,在穹顶吊装前实现了环吊可用。

主设备e型翻转支架

从安全性看,省去传统方法的翻转、抱环拆装等复杂过程,避免固定支架的扭动风险,吊装过程更加安全、高效。从经济、便捷性看,e型翻转支架精度要求低,加工制造相对简单,且利用重力和杠杆原理使e型架带动主设备翻转,避免了固定支架的严格对中及水平要求,降低劳动强度,减少人因失误概率。通过此法的应用,K3机组仅用19天就完成了3台蒸发器和1台压力容器吊装,打破K2机组21天的世界核电吊装记录,再次刷新了世界核电建造史的主设备吊装最快记录。

预应力张拉双平台施工

2018年,中核中原K项目牵头组织探讨水平钢束施工工艺改进的可行性,创新采用了水平预应力施工上下双层平台的方法,即在扶壁柱区域设置单层水平张拉平台的基础上,增设了下层张拉平台,解决了水平预应力施工无法形成上下同时流水作业的问题,有效缩短了预应力水平钢束施工工期。

在确保安全质量的基础上,创造了在4个月20天完成预应力张拉的历史记录,提前二级计划要求3个月,创造了“华龙一号”堆型预应力工程施工工期最短记录,较国内同类型机组预应力施工工期缩短2个月。将原本处于次关键路径的工作也变成了非关键路径。

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