Библочная компоновка (АС с реакторами ВВЭР-1000)

Характерна для первых АЭС с реакторами ВВЭР-1000 (после головного 5-ого блока Ново-Воронежской АЭС). Главный корпус запроектирован с установкой в нем основного оборудования двух энергоблоков: два реакторных отделения (РО) в цилиндрических защитных оболочках, общий двухблочный спецкорпус и машинное отделение (с этажеркой деаэраторов и электротехнических устройств) с размещением в нем всех турбоагрегатов. Компоновка сомкнута, перечисленные здания вплотную примыкают друг к другу. Конструктивное решение машинного отделения (МО) и этажерки такое же, как на тепловых электростанциях: здание каркасное, поперечные рамы - с шагом 12 м, жесткость в продольном направлении обеспечивается распорками, подкрановыми балками, связями по колоннам, в поперечном направлении, главным образом, - жестким защемлением ригелей в колоннах.

Спецкорпус решался в сборно-монолитных конструкциях, реакторное отделение – в монолитных железобетонных конструкциях. Арматура последних, несъемная опалубка-облицовка из стального листа, элементы жесткости из прокатных профилей объединялись в блоки значительной массы, которые и поступали в монтаж.

Грузоподъемные характеристики основных кранов на реакторном отделении определялись по условиям монтажа наиболее тяжелых монтажных армо-металлических блоков, единиц оборудования (купол защитной оболочки, балки полярного крана и др.). Организационно-строительные проблемы возведения главного корпуса во многом связаны с наличием «мертвых зон» при расположении кранов вне периметра здания, ограниченным фронтом работ.

Достаточно характерная схема механизации, с использованием отечественных наиболее мощных в то время кранов, для последовательного возведения энергоблоков с шагом ввода 2 года, реализована в начале 70-х годов при сооружении Южно-Украинской АС.

При разработке схемы строителями были отмечены недостатки компоновочного решения, усложняющие организацию строительства. Было предложено несколько изменить компоновку, предусмотрев разрыв шириной 12 м между спецкорпусом и (МО) с этажеркой. В разрыве предполагалось пустить башенный кран БК-1000 (в ряде ниже рассмотренных схем использовался так же кран БК-1000А – модификация БК-1000; при описании индекс «А» иногда опускался), который осуществил бы монтаж этажерки и спецкорпуса.

Предложение по ряду причин, главным образом связанных со сроками, появлением в главном корпусе помещений узлов бора, принято не было.

Следует заметить, что разработчики проектов организации строительства имеют дело, как правило, с готовыми проектами архитектурно-конструктивной части. При разработке же последних опять же, как правило, все максимально подчинено функционально-технологическим требованиям АС. В результате усложняется технология реализации проекта, его стоимость и, что более важно, увеличивается продолжительность строительства с соответствующими финансовыми издержками.

По проекту для возведения надземной части предусматривалось использовать тяжелые рельсовые краны БК-1000А (4 шт) и СКР-2200 (3 шт). Три крана БК-1000А намечалось смонтировать на специальной эстакаде, сооружаемой на спецкорпусе и этажерке электротехнических устройств. Под кранами предполагалось проложить железнодорожный путь для подачи в зону монтажа конструкций. Но и при такой расстановке в районе ряда Д образовывалась мертвая зона шириной 5 м.

Реализованная схема (рис. 11.1) учитывала сложившуюся обстановку и наличие кранов. Монтаж конструкции спецкорпуса производился по схеме «на себя» с использованием гусеничных кранов СКГ-1000ЭМ и МКГ-100М, установленных на фундаментной плите здания. Машинное и деаэраторное отделения возводились в основном краном СКР-2200, так же по схеме «на себя», при его перемещении в направлении 26-ой оси (традиционная для главных корпусов тепловых электростанций схема).

Рис. 11.1. Схема механизации при возведении библочного главного корпуса с двумя реакторными ВВЭР-1000. Южно-Украинская АЭС:

а – общая схема; б – схема возведения реакторного отделения №2

РО – реакторное отделение; СК – спецкорпус; ДО – деаэраторное отделение; МО – машинное отделение; УБ – пристройка узела бора; краны.

Поступивший позже на строительство кран СКР-3500 был установлен на первом энергоблоке с той же стороны, что и СКР-2200. Последний был переброшен на энергоблок №2. Кран СКР-3500 высокой грузоподъемности позволил завершить возведение (РО) №1. Наиболее эффективно он был использован для монтажа крупных блоков конструкций верхней части защитной оболочки, включая купол.

По мере высвобождения кранов на энергоблоке №1 их переставляли путем перегона на энергоблок №2: сначала СКР-2200, затем БК-1000А, который смонтировали на эстакаде в районе этажерки электротехнических устройств. Последним демонтировали, а затем установили на плите узла бора №2 кран СКР-3500.

При возведении главного корпуса, и в частности (РО), преобладали элементы небольшой массы, до 5т. Крупных монтажных блоков до 50-70 т были единицы. Отмечалась нехватка кранового времени из-за большой концентрации объемов работ, ограниченного фронта, большого числа вспомогательных подъемов (баллоны с газом, инструмент, оснастка и др.)

К недостаткам схемы механизации, которая в значительной степени является следствием компоновочного решения здания, можно отнести следующие:

· Необходимость размещения кранов в зоне возводимых конструкций;

· Трудоемкий, затратный по времени процесс передислокации ряда кранов для возведения второго энергоблока;

· Затрудненная подача конструкций под краны;

· Невозможность параллельного строительства двух энергоблоков;

· Недоиспользование грузоподъемных возможностей наиболее мощных кранов при одновременной недостаточности их характеристик для монтажа наиболее крупных строительных конструкций (купол защитной оболочки), оборудования (корпус реактора, парогенераторы).

3. Моноблочная компоновка (АС с ВВЭР-1000,
унифицированный проект)

Характерным для компоновки является отдельно стоящее общестанционное четырех блочное здание спецкорпуса, связанное с главными корпусами пешеходно-коммуникационной галереей. Каждый главный корпус состоит из (РО) и (МО) с этажерками (деаэраторной и электротехнических устройств). Защитная оболочка (РО) окружена обстройкой. Компоновка сомкнутая: (МО) торцом вплотную примыкает к обстройке (РО). Ширина здания - 66 м, что позволяет расположить основные монтажные краны вдоль длинных его сторон, вне периметра и исключить мертвые зоны.

Конструкции машинного отделения традиционные, здание каркасное. Обстройка и нижняя, цокольная часть реакторного отделения решены в сборно-монолитных железобетонных конструкциях. Защитная оболочка, стены и перекрытия внутри нее – армометаллические конструкции с листовой несъемной опалубкой-облицовкой той или иной степени предмонтажного укрупнения, заполняемые после установки бетоном (аналог конструкций реакторного отделения библочной комроновки).

Для реализации схемы механизации с основными монтажными кранами, используемыми при возведении надземной части предусматривалось первоочередное выполнение следующих работ:

· Разработку котлованов: под главный корпус, расположенные рядом здания дизель-генераторных и прилегающие подземные технологические коммуникации. Для скорейшего ввода в эксплуатацию основных кранов в местах их монтажа котлован целесообразно выполнять с вертикальными стенками.

· Прокладку инженерных коммуникаций между дизель-генераторными и главным корпусом.

· Прокладку циркуляционных водоводов, других коммуникаций к главному корпусу с устройством обратной засыпки.

· Устройство подъездного железнодорожного пути от укрупнительно-сборочных площадок стройбазы к (РО), что в свою очередь требует первоочередного выполнения участков пересечения коммуникаций с железнодорожными путями.

· Сооружение фундаментной плиты реакторного отделения и трубопроводов в теле пригруза и плиты кондесационного подвала машинного отделения.

· Опережающее возведение контурных конструкций подземной части главного корпуса для выполнения обратной засыпки.

Конструкции подземной части главного корпуса возводились, как правило, с использованием мобильных гусеничных кранов (ДЭК-251, ДЭК-50). В ряде решений, кроме того, на фундаментной плите (РО) устанавливался башенный кран КБ-674, который выполнял монтаж и надземной части до отметки 10.80. Этот кран демонтировался после ввода в эксплуатацию основных кранов.

Особенности схемы механизации связаны, главным образом, с (РО). Большой объем монтируемых конструкций при высокой массе укрупненных блоков предполагает использование достаточно мощных кранов, грузоподъемностью до 100-150 т, а при малом шаге ввода блоков в эксплуатацию и высокую ими насыщенность. Кроме того, характерным для ряда площадок является использование сверхмощных кранов, что позволяло устанавливать на штатное место в гермозоне реактор и другое крупнотоннажное оборудование до «закрытия» оболочки, а так же осуществлять монтаж купола целиком, а других элементов крупными блоками. В результате сокращались сроки строительства.

Имели место следующие схемы механизации.

Схема с краном К-10000 (Запорожская АС). Грузовой момент крана 10000 тм, максимальная грузоподъемность 240 т на вылете стрелы до 44 м и 120 т на вылете до 82 м при отметке основной стрелы 91 м. Длина основной стрелы позволяет включить в монтажную зону полностью все реакторное отделение. Кран с базой 31х18 м устанавливается на рельсовых путях вдоль фронта реакторных отделений и, при необходимости, может одновременно использоваться на двух соседних энергоблоках (рис. 11.2).

Рис 11.2. Схемы механизации с краном К-10000 при возведении главного корпуса АЭС с ВВЭР-1000 (унифицированный проект):

РО - реакторное отделение; МО - машинное отделение; ДЭ - деаэраторная этажерка; ЭЭ - этажерка электротехнических устройств.

Кран К-10000 использовался для монтажа наиболее тяжелых крупногабаритных конструкций гермозоны, таких как шахта реактора (блоки массой 126 т и 180 т), бассейн выдержки (блоки до 170 т), сухая защита – 110 т блоки купола оболочки (блоки 135 и 85 т) и другие. Широко применялся способ заброски и частичной установки технологического оборудования в процессе возведения помещений при отсутствии перекрытий над ними.

Кроме крана К-10000, использовались башенный кран БК-1000 (и его модификация БК-1000А), так же вдоль фронта реакторных отделений, и стреловые краны СКР-2200 и СКР-3500, рельсовые пути которых прокладывались вдоль осей А и Г здания, вне периметра. БК-1000 осуществлял монтаж цокольной части и затем перемещался на следующий энергоблок. Стреловые краны вели монтаж конструкций гермозоны, обстройки (РО), а так же (МО) и этажерки. В последний период строительства главного корпуса дополнительно был смонтирован башенный кран КБ-674, который использовался для монтажа конструкций обстройки.

Укрупнительная сборка армо-металлических блоков проектной разрезки в монтажные осуществлялась на полигоне строительно-монтажной базы козловым краном КС-50-42. Транспортировка – на сцепе железнодорожных платформ, оснащенном грузовой рамой (рис. 11.3).

При разработке проекта организации строительства АС большое внимание уделялось вопросам инженерной подготовки, связанным с повышением монтажной блочности с целью максимального использования грузоподъемных характеристик кранов. Однако полностью решить проблему не удалось, что иллюстрируется следующими данными (без учета заброски технологического оборудования):

Масса грузов, т Количество подъемов

До 5 ………………………………………23134 (88,5%)

5-10 ……………………………………… 2156 (8,2 %)

10-25 ……………………………………… 700 (2,7%)

25-50 ……………………………………….104 (0,4%)

Свыше 50 …………………………………...42 (0,2%)

Практически все тяжеловесные подъемы относятся к гермозоне (РО).

Проблемы возникали при перебазировке кранов с блока на блок. Даже переброска по рельсовым путям с использованием домкратных систем на поворотах и разворотом ходовых тележек была связана с заметными трудозатратами и потерей времени.

Схема с козловым краном К2х190 (Балаковская АЭС). Особенность крана в том, что, имея пролет 80 м, он охватывает все реакторное отделение, позволяя вести монтаж конструкций и оборудования сверкрупными блоками, массой до 380 т. Наряду с козловым краном, при возведении главных корпусов использовались краны БК-1000, СКР-2200 и СКР-3500. БК-1000 - обычно на начальном этапе, до разворота работ по гермозоне и оболочке. Как и в других схемах механизации, рельсовые пути кранов прокладывались с внешних сторон здания, вдоль осей А и Д (рис. 11.4).

С учетом возможностей специально запроектированного и построенного крана К2х190, была разработана так называемая плазовая технология предмонтажного укрупнения блоков.

Армометаллические блоки гермозоны, опорной плиты на отм.13.20, цилиндрической части, карниза и купола оболочки, собирались, укрупнялись на специально изготовленных металлических, жестких, мобильных (на рельсовом ходу) платформах – плазах-кондукторах, которые затем подавались в зону действия крана К2х190. Всего было изготовлено 4 платформы, с размерами в плане 42х67, 42х44, 36х36 и 14х36 м. Масса максимального монтажного блока превышала 300 т. Общая масса укрупняемых конструкций составила 6100 т. Площадка с плазами располагалась рядом со спецкорпусом. В процессе сборки блоков плазы опирались на фундаментные тумбы. Для перекатки плаз поддомкрачивался, подводились приводные и холостые тележки от кранов БК-1000 и с их помощью осуществлялась транспортировка. Для разворота плазов в процессе перемещения так же использовались домкраты (рис. 11.5).

Кроме строительных конструкций, краном К2х190 было смонтировано много единиц тяжеловесного технологического оборудования: парогенераторы (масса одного с коллектором 340 т), гидроемкости системы аварийного охлаждения зоны, компенсатор давления, корпус реактора, перегрузочная машина и другое. Оборудование было установлено на штатных местах до монтажа кругового (полярного) крана и закрытия купола. В результате удалось избежать трудоемкого, затратного по времени процесса монтажа через транспортный коридор с использованием кругового крана.

К недостаткам схемы механизации, кроме общих, характерных для схем со сверхмощными кранами, можно отнести следующие:

· При выполнении рабочих операций на реакторном отделении козловым краном, остальные краны здесь же использовать невозможно.

· По ряду причин, связанных с организацией строительства, реализовать на площадке в полном объеме плазовую технологию не удалось. Высока степень недоиспользования грузоподъемных характеристик козлового крана.

· Невозможно использовать козловый кран одновременно на двух соседних строящихся главных корпусах, что востребовано при коротком (год-полтора) шаге ввода энергоблоков в эксплуатацию.

· Перебазировка крана с блока на блок связана с большими трудозатратами и временем.

Следует заметить, что опыт с козловыми кранами при возведении реакторных отделений уже имел место. В частности, на одной из первых АС «Хантерстон» в Англии в 60-е годы использовался кран «Голиаф» с пролетом и высотой 60 м и грузоподъемностью 300 т. Аналогичный кран с подобными характеристиками был применен и на АС «Брадуэлл». Однако ,по итогам строительства стало ясно, что такие краны весьма металлоемки, имеют высокую стоимость, требуют длительного срока монтажа, до 12-18 месяцев. На последующих АС вместо козловых кранов использовались башенные.

Схема механизации с краном СС-4000 (Калининская АС, АС «Козлодуй» в Болгарии). Кран СС-4000 «Демаг» и его модификации является мобильным гусеничным краном с высокими техническими характеристиками. На основной стреле длиной 54 м грузоподъемность некоторых модификаций крана достигает 800 т. Краном СС-4000 осуществлялся монтаж наиболее крупных строительных блоков и оборудования. На энергоблоках АС «Козлодуй» это, в первую очередь, купол оболочки массой до 300 т, элементы цилиндрической части оболочки по 107-135 т, вентиляционная труба – 220 т, армометаллические блоки гермозоны – 50-220 т, а так же тяжеловесное оборудование – реактор, парогенераторы и др..

Предмонтажное укрупнение строительных конструкций осуществлялось рядом с главным корпусом. Со стороны оси «Г» главного корпуса располагалась площадка укрупнительной сборки блоков гермозоны и блоков покрытия машинного отделения – блок-ферм (объединение двух ферм с кровельными плитами). Площадки обслуживались двумя козловыми кранами. Почти вплотную к (РО) с угла между осями 5 и Г была предусмотрена еще одна площадка для укрупнения блоков плиты перекрытия на отм. 13.20 м, а затем и купола оболочки (рис. 11.6).

Кроме крана СС-40000 монтаж конструкций планировалось осуществлять шестью кранами БК-1000, по 3 вдоль рядов А и Г главного корпуса: 4 крана на реакторном отделении, 2 – на машинном. Фактически вместо одного БК-1000 был установлен башенный кран КБ-674, причем вдоль оси 5 РО. Кроме того, на эстакаде между РО и МО был смонтирован еще один кран БК-674.

Краны БК-1000 №4 и БК-674 №6 введены в работу первыми и использовались для сборки конструкций плиты на отм. 13.20. Остальные краны вводились в эксплуатацию позже. Со стоянки №1, где осуществлялась сборка СС-4000, с его помощью осуществлялся монтаж конденсаторов, деаэраторов, сепараторов-пароперегревателей, другого тяжеловесного оборудования МО, а так же блоков покрытия. Одновременно на РО краны БК-1000 вели монтаж конструкций цокольной чести. Со стоянки №2 СС-4000 смонтировал несколько наиболее крупных блоков плиты на отм. 13.20, а так же блоки шахты реактора, бассейна выдержки, шахты мокрой перегрузки, часть блоков оболочки, парогенераторы, компенсатор давления, емкости САОЗ. Со стоянки №3, после демонтажа КБ-674 №7, СС-4000 смонтировал остальные блоки цилиндрической части защитной оболочки, включая купол, еще ряд блоков и оборудование главного циркуляционного контура, а так же полярный кран.

На АС «Козлодуй» железнодорожный транспорт не предусматривался. Оборудование, конструкции поставлялись водным путем по р. Дунай и автотранспортом. Для внутриплощадочных перевозок крупногабаритных тяжелых блоков использовались специальные модули-платформы на пневмоходу в комплекте с автотягачами, иногда сцепка из двух модулей.

Практика показала, что схема со сверхмощным мобильным краном является достаточно гибкой, позволяющей при необходимости оперативно осуществлять передислокацию крана, проводить работы в реакторном и в машинном отделении, а так же на соседних энергоблоках.

Недостаток рассмотренной схемы механизации, как и других со сверхмощными кранами, связан с недоиспользованием их возможностей. Средняя масса монтажных блоков относительно невелика. Подъемов близких к максимально возможым - единицы. Стоимость же таких кранов, затраты на их монтаж, устройство подкрановых путей велики. Так кран К-10000 почти в 8 раз дороже СКР-3500 и в 38 раз БК-1000, стоимость машино-смены выше соответственно в 3 и 10 раз. Удельные затраты на монтаж конструкций (руб/т) больше в 7-8 раз. Кран СС-4000 RL для АЭС «Козлодуй» был в 1983 г приобретен за 7 млн.марок ФРГ.

Схема механизации с кранами типа СКР и БК (Ровенская АЭС). В отличие от Запорожской и Балаковской АС, возводимых поточным скоростным методом с шагом ввода в эксплуатацию один-два года при 4-6 энергоблоках, для Ровенской АЭС скоростной метод не предусматривался. Это, в известной степени, определило и схему механизации. Сверхмощные краны отсутствовали. При возведении главного корпуса использовались только отечественные краны: два – СКР-3500 и три крана БК-1000 (рис. 11.7).

Подземная часть возводилась гусеничными кранами ДЭК-251, ДЭК-50, а после сооружения фундаментной плиты РО, и башенным краном КБ-674, установленным на ней. Последний был демонтирован с завершением работ на отм. 10.80 м. Конструкции до этой отметки и выше монтировали так же двумя кранами БК-1000, которые были собраны после выполнения обратной засыпки на РО. Далее, в пролете машинного отделения был смонтирован еще один кран БК-1000 и движением от РО на себя он осуществлял монтаж конструкций машинного отделения и этажерки.

На последних этапах, при возведении наиболее материалонасыщенных и трудоемких конструкций гермозоны дополнительно введены в работу сначала один, а затем и второй краны СКР-3500. С помощью этих кранов осуществлялся монтаж наиболее тяжеловесных крупногабаритных блоков.

Из-за отсутствия свермощных грузоподъемных мехаанизмов широко практиковался монтаж при спаренной работе как однотипных, так и разнотипных кранов с использованием специальной траверсы длиной 36 м. Так, наиболее тяжелые блоки цилиндрической части и карниза оболочки монтировались двумя БК-1000 или БК-1000 и СКР-3500, а купольные части массой до 150 т – двумя СКР-3500.

Монтаж конструкций машинного отделения и этажерки производился в основном краном БК-1000 №3, а кран №2 использовался только для монтажа блок-ферм покрытия. Последние собирались у ряда А, а затем, при спаренной работе кранов №№2,3, устанавливались в проектное положение. По окончании работ БК-1000 №3 был демонтирован краном №2. На Хмельницкой АЭС собранные блок-фермы краном СКР-3500 подавались на отм.42.00 этажерки, где осуществлялась их перестроповка на кран БК-1000 с последующим монтажом.

Опыт строительства энергоблока на Ровенской АЭС показал, что, используя для монтажа наиболее тяжелых элементов совместную работу двух-трех кранов. БК-1000, СКР-2200 и СКР-3500 можно полностью отказаться от сверхмощных кранов.