乔 羽

（太原重工股份有限公司， 山西 太原 030024）

引言

核电站环行起重机（以下简称环吊）作为核电站最重要的起吊设备之一，位于安全壳厂房内部，在以承轨梁为基础拼接的环形轨道上做回转运动。环吊在核电站建设中主要用于反应堆厂房内压力容器等大型设备的吊运，核电站运行中主要用于压力容器顶盖等设备的吊运。为了在核电站建设期间安装、吊运重型机械设备，一些核电站设置有一个较大起重量的临时小车，如欧洲的EPR核电站环吊用600 t临时小车吊运重型机械设备；另有一部分核电站为模块化组装，用履带吊吊运重型机械设备，如美国的AP1000核电站；一些核电站直接把运行小车的额定起重量定得较大，能够直接吊运重型机械设备，如俄罗斯的VVER核电站；还有一些核电站的环吊设置一个能与运行小车并联使用的安装小车以增大起重量，来吊运重型机械设备，如国产化的CPR1000核电站以及M310核电站。

1 执行标准

CPR机组是中广核集团具有自主品牌的中国改进型压水堆核电站，其环吊的设计、制造、检验、验收主要执行标准主要有F.E.M1001《欧洲起重设备设计规范》（欧洲搬运工程协会）、AWSD1.1《美国钢结构焊接规范》、RCC-E《压水堆核电站核岛电气设备设计和建造规则》（法国）、GB/T3811《起重机设计规范》、GB/T14405《通用桥式起重机》、EJ/T801《核电厂专用起重机设计准则》等。参考执行标准主要有德国的KTA3902《核电站起重设备的设计》和KTA3903《核电站起重设备的检验、试验和操作》、美国的ANSI/ASME NOG-1《核电站用桥式和门式起重机制造标准》和NUREG 0554《核电站单一故障保护起重机》。

2 主要技术参数

CPR1000机组环吊起升机构的主要技术参数如表1所示。

表1 性能参数表

3 起升机构结构组成和性能特点

防城港核电站环行起重机上设置有217 t主起升机构按和10 t副起升机构，其中217 t主起升机构在核电站运行期间需要起吊临界载荷（又称危险载荷），根据EJ/T801标准的要求，应满足单一故障保护原则，即传动链上任意一个元件失效后，都要保证所吊运的载荷不坠落。

如下页图1所示，217 t主起升机构电动机和减速机的高速轴通过带制动盘的联轴器连接，减速机输出轴上安装有小齿轮，卷筒上安装有大齿轮，二者构成一个开式齿轮结构。减速机输入轴上两侧安装有两个制动器，卷筒尾部设有大型的制动盘，配合安全制动器构成安全制动系统，旋转限位开关和编码器同时安装在卷筒的尾部，起到信号检测和限制高度的作用。上滑轮装置位于一个横移机构上，沿卷筒轴线方向移动。起重量为10 t的副起升机构相对于217 t主起升机构，除了没有上滑轮装置横移机构外，其余均相同。本文以主起升机构为例，进行分析。

4 安全制动系统组成和特点

起升机构采用三级制动系统。两个高速轴制动器，分别在运行时制动和在紧急情况时制动，在正常工作时，紧急制动器在工作制动器上闸之后。根据相关设计要求，这两个制动器不仅每一个都能制动住全部载荷，并且安全系数需大于1.75，保证1.2倍的额定负载动载试验和1.5倍的额定负载的静载试验均能制动住。为保证该起升机构形式传动链上任何一个零部件故障或失效时负载不会下落，在卷筒尾部设置安全制动器。当起升机构传动链出现：电动机或者卷筒110%超速（升速、带负载或空载）、传动链损坏、停电或事故断电时，安全制动器立刻上闸。三个制动器均设置手动载荷释放及下降功能，如果出现整车断电或者出现事故时，制动器闸瓦可以打开，通过操作手柄，缓慢地释放载荷，保证载荷安全下降。

图1 217 t起升机构示意图

5 上滑轮横移装置组成和性能特点

环行起重机的承轨梁及轨道中心和安全壳中心相重合，同时反应堆也安装在安全壳中心。在制造及安装过程中，可能存在着轨道偏差、大车偏斜等因素，会在安全壳中心形成一个回转盲区，吊钩进入不了该工作盲区。为了能够正常和精确吊运反应堆压力容器及其顶盖，设计上滑轮横移装置。将上滑轮组和平衡杠杆装置安装一个下部设置滚轮的小平台上，并通过电动推杆进行驱动。考虑安装误差，满足技术规格书上滑轮组移动200 mm要求，设计保证上滑轮组可以移动240 mm。滚轮侧面安装有水平导向轮，保证横移装置的移动方向能够垂直与小车轨道。

6 钢丝绳平衡系统组成和特点

起升机构卷筒采用双联设计，一根左旋钢丝绳和一根右旋钢丝绳从两侧缠在卷筒上。一般钢丝绳的缠绕采用4、8等倍率，从而保证每一跟钢丝绳都能够分别绕在吊具两侧的滑轮上，并通过中部导向滑轮实现从左侧到右侧的导向，最后固定在平衡臂装置上。通过这样的缠绕方式，可以保证两根钢丝绳上收到的拉力相等，在平衡杠杆装置两端安装有液压油缸，如果一根钢丝绳因意外突然断裂时，对侧钢丝绳受力突然增大，同时此侧平衡臂下端的油缸可以承受住钢丝绳的全部载荷，减缓冲击，能够保证实现钢丝绳平稳，从而保持吊具装置的平衡，保证起吊重物的平衡，如图2所示。

图2 起升机构钢丝绳交叉缠绕示意图

7 结语

在核电站环行起重机起升机构设计和制造过程中，既满足了国际上相关标准，也满足了我国相关标准，并且遵循了单一故障的设计准则。该环吊已经安装试验完成，并达到相关设计性能指标。随着“十三五”国内核电建设再一次起步，研究该环吊起升机构的结构和性能特殊要求，对我国核电站其他环行起重机的设计和制造具有一定的参考价值和指导意义。