核電站中鋼製安全殼的吊裝方法與流程
2023-06-03 08:33:42
本發明涉及核電站建造領域，尤其涉及一種吊裝核電站中的鋼製安全殼的方法。
背景技術：
目前，在對核電站中鋼製安全殼進行吊裝時，常採用八角吊梁吊裝方法進行吊裝。如圖1所示，八角吊梁吊裝方法的採用的吊具包括分配器01、鋼絲繩02、八角吊梁03和可調拉杆04，其中，分配器01頂部的吊孔用於連接吊車的吊鉤，分配器01分出8根鋼絲繩02與位於分配器01下方的八角吊梁03連接，而八角吊梁03通過8根可調拉杆04與待吊裝的鋼製安全殼的吊裝模塊比如筒體或封頭連接。在進行吊裝前，先進行試吊，並在試吊過程中查看應力檢測裝置，以確認各吊點的受力偏差是否在允許範圍內，若受力偏差超出允許範圍，則調節可調拉杆，直至各個吊點的受力偏差都在允許範圍內，試吊完成，進行正式吊裝作業。
由於八角吊梁的結構尺寸較大，重量較大，運輸、現場存儲困難，組件較多，重複利用、組裝效率低；在試吊過程中，需對8根可調拉杆進行反覆調節，才能使各個吊點的受力偏差都在允許範圍內，耗費時間長且浪費人力。因此，在採用八角吊梁吊裝方法對核電站中的鋼製安全殼模塊進行吊裝時，耗費的人力多、時間長，吊裝效率低、成本高。
技術實現要素：
為縮短吊裝鋼製安全殼所需的時間，提高吊裝效率，減少人力浪費，降低吊裝成本，本發明提出一種核電站中鋼製安全殼的吊裝方法，該吊裝方法包括如下步驟：
步驟s1、在三維分析軟體中，根據所述鋼製安全殼的設計圖紙信息，建立所述鋼製安全殼的吊裝模塊模型；建立吊裝所述鋼製安全殼的吊裝模塊用的吊具的模型，並將所述吊具的模型與所述吊裝模塊模型裝配連接在一起；
所述吊具包括分配器、吊索、吊耳組件、上滑輪和下滑輪，所述分配器包括支撐件、連接吊耳、3個固定吊耳和3n個滑動吊耳，且n為正整數；所述連接吊耳固定設置在所述支撐件的頂部；所述固定吊耳和所述滑動吊耳固定設置在所述支撐件的側面上並呈均布設置，且相鄰的兩個固定吊耳之間設置有n個滑動吊耳；所述吊索包括鋼絲繩和與所述鋼絲繩兩端連接的固定裝置，所述固定裝置包括連接叉耳、掛架和吊裝連板，所述連接叉耳與所述掛架固定連接，所述掛架與所述吊裝連板通過連接銷軸連接，所述吊裝連板通過連接銷軸與所述鋼絲繩的端部連接；所述吊耳組件的數量為3(n+1)個，所述吊耳組件均布在所述吊裝模塊模型上的一個圓周上；所述上滑輪安裝在所述滑動吊耳上，所述下滑輪安裝在所述吊耳組件上；所述鋼絲繩交替穿過n+1個下滑輪和位於兩個相鄰的固定吊耳之間的n個上滑輪後，所述鋼絲繩的兩端通過所述固定裝置與兩個相鄰的固定吊耳連接。
步驟s2、利用所述三維分析軟體對吊裝過程進行模擬仿真，並在模擬仿真過程中加載風載、動載係數以及不均衡係數，得出所述滑動吊耳和所述吊耳組件的數量、所述分配器的高度、所述吊耳組件的安裝位置以及所述吊索的內力值f；
步驟s3、根據所述步驟s2中模擬仿真得到的數據製作所述分配器，將所述吊耳組件安裝在所述鋼製安全殼的吊裝模塊上，根據所述分配器的高度計算出所述鋼絲繩的長度，根據所述吊索的內力值f確定所述鋼絲繩的承載能力，並將所述吊具與所述吊裝模塊裝配連接；
步驟s4、將起重設備的吊鉤與所述分配器上的連接吊耳連接，並利用起重設備將所述吊裝模塊吊裝至安裝位置，吊裝完成。
採用該吊裝方法對鋼製安全殼的吊裝模塊進行吊裝，先利用三維分析軟體由分配器、吊索、吊耳組件、上滑輪和下滑輪形成的吊具吊裝吊裝模塊的過程進行模擬仿真，從而得出分配器中滑動吊耳的數量、吊耳組件的數量、吊耳組件在吊裝模塊上的安裝位置以及吊索中鋼絲繩的長度和承載能力，再根據模擬仿真結果製作分配器，安裝吊耳組件，並選用長度和承載能力均滿足吊裝需求的鋼絲繩連接分配器和吊耳組件，最後利用起重設備配合吊具將吊裝模塊吊裝至安裝位置。由此可見，該吊裝方法利用三維分析軟體模擬仿真得到吊具中滑動吊耳的數量、吊耳組件的數量、吊耳組件在吊裝模塊上的安裝位置以及吊索中鋼絲繩的長度及承載能力，方便吊裝人員根據滑動吊耳的數量確定分配器的結構，製作分配器，根據吊耳組件的數量和吊耳組件在吊裝模塊上的安裝位置安裝吊耳組件，根據吊索中鋼絲繩的長度及承載要求選用合適的吊索，進而避免吊具無法滿足吊裝需求而發生安全事故。利用該吊裝方法對鋼製安全殼的吊裝模塊進行吊裝時，採用的吊具結構簡單，質量輕且組裝方便耗時短，利用三維分析軟體對吊裝過程進行模擬仿真，得出在滿足吊裝需求的前提下吊具需滿足的結構參數，並根據這些結構參數製作組配吊具，可避免試吊過程，大大縮短了吊裝所需的時間，提高了吊裝效率，且該吊具中的吊索可通過滑輪實現平衡自調節，大大節約了人工調節所需的人力，減少人力浪費，進而降低了吊裝成本。
優選地，所述分配器中的支撐件包括上蓋板、下蓋板和圓筒體，所述上蓋板固定設置在所述圓筒體的上端，所述下蓋板固定設置在所述圓筒體的下端。這樣的分配器，結構簡單，製作方便。進一步地，在所述下蓋板上固定設置有由若干個加強筋板垂直連接形成的加強件，以增強分配器的支撐強度。
優選地，所述鋼絲繩的穿引端和所述固定裝置之間設置有鋼絲繩調節器。這樣，在進行吊裝時，可通過鋼絲繩調節器對鋼絲繩的長度進行微調，以使吊裝模塊保持平衡，受力均勻，進而減小吊裝模塊因吊裝產生的變形量。
優選地，所述吊耳組件包括設置有吊耳的吊板和加強板，且所述加強板位於所述吊板兩側並與所述吊板固定連接。這樣的吊耳組件結構簡單，在吊板兩側設置加強板，既可以提高吊耳組件的支撐強度，又可以提高吊耳組件與吊裝模塊之間的連接強度。
優選地，在所述步驟s2中，所述風載為六級風持續十分鐘時的風載值，所述動載係數為1.1，所述不均衡係數為1.2。
優選地，在模擬仿真過程中，依次選取3、4和5作為n進行模擬仿真，以確定n的優選值，進而確定滑動吊耳和吊耳組件的優選數量。進一步地，在模擬仿真過程中，所述分配器的高度的取值範圍為58-34m，且所述分配器的高度取值依次降低進行多次模擬仿真，以確定吊索中鋼絲繩的長度，便於吊裝人員選用長度合適的鋼絲繩。進一步優選地，當所述吊裝模塊為所述鋼製安全殼的筒體時，所述吊耳組件距離所述筒體加強部位上端的距離為0.1-0.83m；當所述吊裝模塊為所述鋼製安全殼的底封頭時，所述吊耳組件距離所述底封頭的上邊緣的垂直距離與所述底封頭的總高度的比值的取值範圍為0.1-0.7；當所述吊裝模塊為所述鋼製安全殼的頂封頭時，所述吊耳組件距離所述頂封頭的頂部的垂直距離與所述頂封頭的總高度的比值的取值範圍為0.1-0.7。這樣，可通過模擬仿真得出吊耳組件在吊裝模塊模型上的安裝位置，進而確定吊耳組件在吊裝模塊上的安裝位置。
優選地，所述三維分析軟體為ansys軟體，功能強大，操作簡單。
附圖說明
圖1為採用現有技術中八角吊梁吊裝方法進行吊裝時吊具的結構示意圖；
圖2為本發明核電站中鋼製安全殼的吊裝方法中利用吊具對鋼製安全殼的吊裝模型進行吊裝時的示意簡圖；
圖3為利用本發明核電站中鋼製安全殼的吊裝方法吊裝底封頭時的示意圖；
圖4為圖3中所示的吊具中的分配器的結構示意圖；
圖5為圖4中所示分配器的底部的結構示意圖；
圖6為圖3中所示的固定裝置的結構示意圖；
圖7為圖6中所示的固定裝置的左視示意圖；
圖8為圖3中a的放大示意圖。
具體實施方式
下面，以鋼製安全殼中的吊裝模塊底封頭為例，結合圖2-8，對本發明核電站中鋼製安全殼的吊裝方法進行詳細說明。
首先，在三維分析軟體中，比如功能強大且操作簡單的ansys軟體，根據鋼製安全殼的設計圖紙信息，建立鋼製安全殼的吊裝模塊模型；建立吊裝鋼製安全殼的吊裝模塊用的吊具的模型，並將吊具的模型與吊裝模塊模型裝配連接在一起。
如圖2和3所示，吊具包括分配器1、吊索、吊耳組件、上滑輪4和下滑輪5。其中，如圖4所示，分配器1包括支撐件11、連接吊耳12、3個固定吊耳13和3n個滑動吊耳14，且n為正整數，比如1、2、3、4、5或6；連接吊耳12固定設置在支撐件11的頂部，且連接吊耳12上設置有與起重設備的吊鉤連接用的連接吊孔121；固定吊耳13和滑動吊耳14固定設置在支撐件11的側面上並呈均布設置，且相鄰的兩個固定吊耳13之間設置有n個滑動吊耳14。優選地，支撐件11包括上蓋板111、下蓋板112和圓筒體113，上蓋板111固定設置在圓筒體113的上端，下蓋板112固定設置在圓筒體113的下端。優選地，如圖5所示，在下蓋板112的底部設置有由若干個加強筋板垂直連接形成的加強件114，以增強分配器1的支撐強度。
如圖2和3所示，吊索包括鋼絲繩21和與鋼絲繩21的兩端連接的固定裝置22。其中，如圖6和7所示，固定裝置22包括連接叉耳221、掛架222和吊裝連板223，連接叉耳221與掛架222的上端垂直固定連接用於和分配器1中的固定吊耳13連接，掛架222的下端與吊裝連板223的上端通過連接銷軸活動連接，吊裝連板223的下端通過連接銷軸與鋼絲繩21的端部連接。優選地，吊裝連板223為三眼板。優選地，鋼絲繩21的定位端與固定裝置22固定連接，鋼絲繩21的穿引端與固定裝置22之間設置有鋼絲繩調節器(圖中未視出)，以對鋼絲繩的長度進行微調，使吊裝模塊保持平衡，受力均勻，進而減小吊裝模塊因吊裝產生的變形量。
如圖3和8所示，吊耳組件3包括設置有吊耳的吊板31和加強板(圖中未視出)，且加強板位於吊板31的兩側並與吊板31固定連接。這樣的吊耳組件3，結構簡單，且在吊板31的兩側設置加強板，既可以提高吊耳組件3的支撐強度，又可以提高吊耳組件3與底封頭6之間的連接強度。
上滑輪4和下滑輪5的結構相同。如圖3和8所示，下滑輪5包括滑輪叉耳51、滑輪支架52和滑輪53，其中，滑輪叉耳51與滑輪支架垂直固定連接，且滑輪叉耳51上設置有連接通孔；滑輪53通過滑輪轉軸安裝在滑輪支架52上。下滑輪5中的滑輪叉耳51通過連接銷軸與吊耳組件3中的吊板31活動連接。
如圖2、3和8所示，在將吊具和吊裝模塊底封頭6連接時，底封頭6的埠朝上，吊耳組件3均布在底封頭6的外壁上的一個圓周上，且吊耳組件3上安裝有下滑輪5。索具2中的鋼絲繩21交替穿過n+1個下滑輪5和位於兩個相鄰的固定吊耳13之間的n個上滑輪4後，鋼絲繩21的兩端通過固定裝置22與兩個相鄰的固定吊耳13連接。如圖2所示，在分配器1上兩個相鄰的固定吊耳13之間僅設置一個滑動吊耳14，此時吊裝模塊6上對應設置有六個下滑輪5，鋼絲繩21的定位端通過固定裝置22與分配器1上的兩個相鄰的固定吊耳13中的一個固定吊耳13連接，鋼絲繩21的穿引端先穿過一個下滑輪5，再穿過一個與和鋼絲繩21的定位端連接的固定吊耳13相鄰的上滑輪4，接著折返穿過與在先穿過的下滑輪5相鄰的另一個下滑輪5，然後通過固定裝置22與兩個相鄰的固定吊耳13中的另一個固定吊耳13連接。這樣，在吊裝過程中，吊索2中的鋼絲繩21可根據需要沿上滑輪4和下滑輪5滑動，自動調整每一段鋼絲繩段的長度，從而實現底封頭6的平衡自調節，調整簡單方便，且可避免底封頭6因在某一吊耳組件3處的應力過大而產生的形變量超出允許範圍。
接著，利用三維分析軟體對吊裝過程進行模擬仿真，並在模擬仿真過程中加載風載、動載係數以及不均衡係數，得出滑動吊耳和吊耳組件的數量、分配器的高度、吊耳組件的安裝位置以及吊索的內力值f。其中，加載的風載為六級風持續十分鐘時的風載值，動載係數為1.1，不均衡係數為1.2。在模擬仿真過程中，依次選取3、4和5作為n進行模擬仿真，即使分配器和吊裝模塊上的吊點數量為12、15和18，從而在保證吊索內力值f、底封頭的最大變形值和最大應力值較小的情況下根據仿真結果確定n的優選值，進而確定滑動吊耳和吊耳組件的優選數量。優選地，在模擬仿真過程中，分配器的高度的取值範圍為58-34m，且分配器的高度取值依次降低進行多次模擬仿真，比如20次模擬仿真，從而在保證吊索內力值f、底封頭的最大變形值和最大應力值較小的情況下根據仿真結果確定分配器的優選高度，進而根據分配器的高度取值計算出吊索中鋼絲繩的長度，以便於吊裝人員選用滿足承載要求且長度合適的鋼絲繩。優選地，當吊裝模塊為鋼製安全殼的筒體時，吊耳組件距離筒體加強部件上端的距離為0.1-0.83m；當吊裝模塊為鋼製安全殼的底封頭時，吊耳組件距離底封頭的上邊緣的垂直距離與底封頭的總高度的比值的取值範圍為0.1-0.7；當吊裝模塊為鋼製安全殼的頂封頭時，吊耳組件距離頂封頭的頂部的垂直距離與頂封頭的總高度的比值的取值範圍為0.1-0.7。這樣，可通過模擬仿真得出吊耳組件在吊裝模塊模型上的安裝位置，進而確定吊耳組件在吊裝模塊上的安裝位置。在對吊裝過程進行模擬仿真時，模擬仿真的吊裝操作包括起吊、轉向、調整、下落、就位。
然後，根據模擬仿真得到的n的優選值確定分配器上的滑動吊耳的數量，製作分配器，將吊耳組件安裝在鋼製安全殼的吊裝模塊上，根據分配器的高度計算出鋼絲繩的長度，根據吊索的內力值f確定鋼絲繩的承載能力，選用滿足承載要求且長度合適的鋼絲繩將分配器和吊耳組件連接，完成吊具與吊裝模塊裝配連接。
最後，將起重設備的吊鉤與分配器上的連接吊耳連接，並利用起重設備將吊裝模塊吊裝至安裝位置，吊裝完成。
採用該吊裝方法對鋼製安全殼的吊裝模塊進行吊裝，先利用三維分析軟體由分配器、吊索、吊耳組件、上滑輪和下滑輪形成的吊具吊裝吊裝模塊的過程進行模擬仿真，從而得出分配器中滑動吊耳的數量、吊耳組件的數量、吊耳組件在吊裝模塊上的安裝位置以及吊索中鋼絲繩的長度和承載能力，再根據模擬仿真結果製作分配器，安裝吊耳組件，並選用長度和承載能力均滿足吊裝需求的鋼絲繩連接分配器和吊耳組件，最後利用起重設備配合吊具將吊裝模塊吊裝至安裝位置。由此可見，該吊裝方法利用三維分析軟體模擬仿真得到吊具中滑動吊耳的數量、吊耳組件的數量、吊耳組件在吊裝模塊上的安裝位置以及吊索中鋼絲繩的長度及承載能力，方便吊裝人員根據滑動吊耳的數量確定分配器的結構，製作分配器，根據吊耳組件的數量和吊耳組件在吊裝模塊上的安裝位置安裝吊耳組件，根據吊索中鋼絲繩的長度及承載要求選用合適的吊索，進而避免吊具無法滿足吊裝需求而發生安全事故。利用該吊裝方法對鋼製安全殼的吊裝模塊進行吊裝時，採用的吊具結構簡單，質量輕且組裝方便耗時短，利用三維分析軟體對吊裝過程進行模擬仿真，得出在滿足吊裝需求的前提下吊具需滿足的結構參數，並根據這些結構參數製作組配吊具，可避免試吊過程，大大縮短了吊裝所需的時間，提高了吊裝效率，且該吊具中的吊索可通過滑輪實現平衡自調節，大大節約了人工調節所需的人力，減少人力浪費，進而降低了吊裝成本。