面朝黃海，背靠云臺(tái)山，位于江蘇省連云港市的田灣核電站是我國(guó)不可多得的沿海優(yōu)良核電廠址之一，規(guī)劃建設(shè)有8臺(tái)百萬(wàn)千瓦級(jí)壓水堆核電機(jī)組，6臺(tái)已投入商業(yè)運(yùn)行。5月19日上午10時(shí)39分，田灣核電7號(hào)機(jī)組穹頂球帶成功吊裝，標(biāo)志著該機(jī)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(guó)核工業(yè)集團(tuán)有限公司下屬中國(guó)核能電力股份有限公司投資控股，是目前全球在運(yùn)和在建總裝機(jī)容量最大的核電基地。7、8號(hào)機(jī)組的建設(shè)者們堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，盡全力打造出全球核電的“標(biāo)桿工程”“精品工程”。
穹頂?shù)跹b相當(dāng)于“在鋼絲上行走”
田灣核電7、8號(hào)機(jī)組皆采用第三代核電技術(shù)，增強(qiáng)了機(jī)組應(yīng)對(duì)嚴(yán)重事故和超基準(zhǔn)設(shè)計(jì)事故的能力。其核反應(yīng)堆廠房為雙殼結(jié)構(gòu)，穹頂?shù)跹b分為球帶和球冠兩個(gè)部分。根據(jù)場(chǎng)地條件，穹頂建設(shè)采用套裝法，即在同一拼裝場(chǎng)地上，球冠在球帶內(nèi)部進(jìn)行拼裝，球帶和球冠分2次吊裝。
“這次球帶吊裝可以說是國(guó)內(nèi)穹頂?shù)跹b難度相當(dāng)大的一次。除了自重達(dá)375.5噸的球帶，還要同時(shí)吊起在球帶內(nèi)已安裝好的、重達(dá)144.26噸的設(shè)備，包括16臺(tái)穹頂非能動(dòng)熱交換器、44件貫穿件、4臺(tái)氫氣復(fù)合器等。”中國(guó)核工業(yè)華興建設(shè)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“中核華興”)田灣核電項(xiàng)目部項(xiàng)目副經(jīng)理裴習(xí)平告訴記者，為了保證機(jī)組運(yùn)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(zhǎng)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(shè)備，以保證吊裝精準(zhǔn)性。”
在吊裝前一天，本次起吊工作的總指揮、中核機(jī)械工程有限公司2000噸履帶式起重機(jī)機(jī)長(zhǎng)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(lái)最難的一次。“最大的難度在于行走。這次起重機(jī)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(lái)，吊機(jī)帶載行走距離最長(zhǎng)的一次。”這位獲得過“全國(guó)技術(shù)能手”稱號(hào)的機(jī)長(zhǎng)告訴記者，由于場(chǎng)地限制，起重機(jī)的履帶到路基箱邊緣距離只有50厘米，相當(dāng)于“在鋼絲上行走”。該型號(hào)起重機(jī)的正常偏差為行走20米偏離20厘米，如何在風(fēng)速和球帶重力的影響下，保證起重機(jī)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(yàn)。
吊裝當(dāng)天，文欣在早晨6點(diǎn)便與同事到達(dá)起重機(jī)就位，進(jìn)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(wú)誤后，二人登上駕駛室就位。
7時(shí)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(shí)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(shí)針旋轉(zhuǎn)180度后，行走18.3米，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)54度，讓球帶正對(duì)核島廠房安全殼鋼襯里筒體，將球帶緩緩放下5.9米，對(duì)齊角度后，平穩(wěn)落于筒體頂部完成吊裝，總用時(shí)3小時(shí)20分鐘。
“整個(gè)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(dòng)作，整個(gè)過程安全、有序、可控，吊裝精度控制在毫米級(jí)。”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(shí)地利人和’三個(gè)要素。今天風(fēng)和日麗，風(fēng)速每秒不超過3米，滿足吊裝風(fēng)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(zhǔn)調(diào)度下，行走偏差不到10厘米。”
在起重機(jī)行走過程中，地面測(cè)繪隊(duì)伍也時(shí)刻監(jiān)測(cè)行走路線和地基沉降情況。“球帶上的設(shè)備對(duì)放置位置的精度要求非常高，我們預(yù)埋了精密工程控制網(wǎng)，同時(shí)在工地上布置了4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)安放全站型電子測(cè)距儀，時(shí)刻關(guān)注吊裝過程中起重機(jī)的姿態(tài)、高度、旋轉(zhuǎn)等過程，與塔吊實(shí)時(shí)聯(lián)系，并監(jiān)測(cè)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(xiàng)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(biāo)桿工程”
作為國(guó)家重點(diǎn)能源項(xiàng)目，田灣核電7、8號(hào)機(jī)組施工過程中，一直將高質(zhì)量作為目標(biāo)和追求。各施工單位堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，不斷探索和推廣新工法，提升工程建設(shè)質(zhì)效。
鋼襯里是核電機(jī)組重要的保護(hù)措施，一座核電機(jī)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(jí)焊工將幾萬(wàn)米焊縫一點(diǎn)點(diǎn)焊接完成，做到一絲氣體也不漏。
由于7、8號(hào)機(jī)組堆型穹頂設(shè)計(jì)要求的特殊性，中核華興在7號(hào)機(jī)組反應(yīng)堆廠房鋼襯里筒體立縫、穹頂鋼襯里拼裝焊縫中應(yīng)用了激光智能跟蹤MAG焊(熔化極活性氣體保護(hù)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(fù)雜，我們自主研發(fā)出該項(xiàng)技術(shù)，并配套研發(fā)了帶軌道爬行機(jī)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(xiàng)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(diǎn)，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(zhǎng)度超千米，使用機(jī)器人自動(dòng)焊接了983.9米焊縫，一次性X射線拍片合格率高達(dá)99.385%，這是傳統(tǒng)手工焊接達(dá)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(guó)外進(jìn)口，在7號(hào)機(jī)組應(yīng)用的這套激光智能跟蹤MAG焊技術(shù)攻克了焊接防風(fēng)、焊接工藝順序、焊接輔助工裝等難題，填補(bǔ)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(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首創(chuàng)、國(guó)際領(lǐng)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(chǔ)。
在7、8號(hào)機(jī)組的施工建設(shè)中，大量應(yīng)用了機(jī)器人技術(shù)。由于核島通風(fēng)系統(tǒng)焊接風(fēng)管形式規(guī)格形式多樣、制作工序復(fù)雜、焊接工程量大，為提質(zhì)增效，中國(guó)核工業(yè)二三建設(shè)有限公司連云港項(xiàng)目部與中核設(shè)計(jì)焊接研究所共同研制了全系列風(fēng)管預(yù)制自動(dòng)焊機(jī)器人工作站。該工作站主要由3套焊接機(jī)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(dòng)焊接作業(yè)。機(jī)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(shí)兩側(cè)錯(cuò)峰開展焊接作業(yè)，進(jìn)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(fù)責(zé)同志說。
此外，在施工過程中，還優(yōu)化了風(fēng)管預(yù)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(yīng)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(chǎng)，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(shè)安全高效可持續(xù)的核電機(jī)組
安全穩(wěn)定運(yùn)行是核電發(fā)展的關(guān)鍵。田灣核電7、8號(hào)機(jī)組建設(shè)團(tuán)隊(duì)始終堅(jiān)持“安全第一、質(zhì)量第一”，致力于建設(shè)安全高效可持續(xù)的核電機(jī)組。
在建設(shè)工地上，記者看到不少設(shè)備上貼有二維碼。“為了實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)、隱患排查治理精細(xì)化管控，負(fù)責(zé)田灣核電建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的江蘇核電有限公司開發(fā)了工程安全雙重預(yù)防信息化系統(tǒng)和手機(jī)APP。安全員可以用手機(jī)掃描項(xiàng)目建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)安全隱患點(diǎn)或設(shè)備設(shè)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(duì)應(yīng)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(hào)機(jī)組安全員宋佳介紹，截至目前，項(xiàng)目共建立包含230多項(xiàng)具體風(fēng)險(xiǎn)對(duì)象、3000多條具體管控措施的信息化數(shù)據(jù)庫(kù)，制定了各類標(biāo)準(zhǔn)化隱患排查電子表單400多張。
由于施工現(xiàn)場(chǎng)有多家建設(shè)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(hào)機(jī)組智慧工地管理平臺(tái)。“這是中核集團(tuán)核電項(xiàng)目首個(gè)智慧工地施工建設(shè)全周期、全方位的大數(shù)據(jù)庫(kù)。用無(wú)人機(jī)航拍工地現(xiàn)場(chǎng)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(chǔ)技術(shù)等一系列科技手段，制作出三維設(shè)計(jì)圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)工地的實(shí)時(shí)監(jiān)管。”江蘇核電副總工程師龐躍武說。
進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)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(luò)、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)等技術(shù)，通過芯片了解現(xiàn)場(chǎng)施工人員和車輛的位置、詳細(xì)身份、歷史軌跡等信息。“可以與工地現(xiàn)場(chǎng)攝像頭實(shí)時(shí)連接，查看施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的人數(shù)，還能根據(jù)工地現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備上傳到平臺(tái)的空氣溫濕度、有毒有害氣體等數(shù)據(jù)，隨時(shí)跟進(jìn)施工作業(yè)情況。”龐躍武說。
智慧工地將施工現(xiàn)場(chǎng)劃分出79個(gè)安全網(wǎng)格化區(qū)域，配備安全網(wǎng)格化負(fù)責(zé)人。“通過各個(gè)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(yù)警時(shí)，快速找到相應(yīng)施工責(zé)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(chǎng)還布置了86臺(tái)監(jiān)控設(shè)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(chǎng)的廣播會(huì)自動(dòng)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(fù)責(zé)人的手機(jī)上，同時(shí)智慧工地的后臺(tái)也會(huì)記錄這些信息。
“智慧工地還能彌補(bǔ)人員現(xiàn)場(chǎng)檢查的缺漏。”彭劍鋒介紹，2021年7月14日，連云港遭遇強(qiáng)降雨，智慧工地指揮中心值班人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控?cái)z像頭傳來(lái)的畫面發(fā)現(xiàn)，有施工人員躲進(jìn)了工地的某個(gè)洞內(nèi)避雨，此時(shí)洞口水位快速漲高并向洞內(nèi)倒灌。由于處置及時(shí)，10多名人員全部安全撤離，避免了淹溺險(xiǎn)情的發(fā)生。
“安全是最大的品牌。”江蘇核電有關(guān)負(fù)責(zé)同志介紹，正在建設(shè)的7、8號(hào)機(jī)組和已經(jīng)投入運(yùn)行的6臺(tái)機(jī)組安全生產(chǎn)形勢(shì)總體良好，綜合歷年檢測(cè)結(jié)果，安全、質(zhì)量、環(huán)保指標(biāo)全面受控，核電站運(yùn)行以來(lái)對(duì)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(hào)機(jī)組累計(jì)安全發(fā)電超過3700億千瓦時(shí)，可供超過1億戶中國(guó)家庭使用1.5年，減排效益相當(dāng)于新增種植超過10.2萬(wàn)公頃綠色森林。7、8號(hào)機(jī)組建成后，基地裝機(jī)總量將超900萬(wàn)千瓦，每年可提供清潔電力超過700億千瓦時(shí)，相當(dāng)于每年減少二氧化碳排放5740萬(wàn)噸，對(duì)構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系，推動(dòng)綠色低碳發(fā)展，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)發(fā)揮重要作用。(中國(guó)紀(jì)檢監(jiān)察報(bào) 記者 張馳)
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