浙江三门核电站核岛钢制安全壳同步顶升和精确定位项目

核电与火电、水电一起，并称为世界三大电力支柱，目前核能发电约占全世界总发电量的16%，是当今世界上大规模可持续供电的主要能源之一。随着全球气候不断变暖，“碳经济”概念也在最近几年被关注和强化，世界越来越注重可大规模应用的可持续清洁能源。而第三代核电技术的成熟也使人们消除了对核电的安全性等方面的担忧，由此，世界上掀起了核电建设高潮。

浙江三门核电站正是在这样的时代背景下，全球第一个应用AP1000第三代核电技术建造的核电站。

第三代核电技术应用与特点

由于核电站建设初投资大，因此核电发电成本对建设期的长短非常敏感，现有核电站的建设期太长就成为新建核电站在财务上的主要障碍之一。为此，AP1000将实行一种新的建设模式——虚拟建造技术和模块式建设方式。虚拟建造技术是利用虚拟现实技术的思想将三维工厂设计技术与施工进度计划管理结合在一起，以实现对AP1000的建造进行可视化计划编制和可视化进度仿真及优化的一项新技术。采用这项技术，能大幅度地提高核电厂施工现场的平行施工能力和工作效率，实现模块化设计和模块化施工，达到缩短AP1000施工工期目的。但该项技术会受到制造业水平和大型施工机具能力的制约。

浙江三门核电站核岛钢制安全壳同步顶升定位设备技术归属表

同步类型	SL1型	SL2型	SL3型	SL4型	SL5型			SL6型
归属系列	LP系列	LPV系列	SP系列	S系列	VP系列	MP系列	VMP系列	SV系列
系统特点	程序控制高频阀通断闭环同步	程序控制伺服控制闭环同步	程序控制伺服控制闭环同步	机械强制同步开环同步	等容积同步开环同步	等容积同步开环同步无线控制	等容积同步开环同步无线控制	连通分流经济型系统
同步系统操作方式	工业型电脑触摸屏设置按钮操作	工业型电脑触摸屏设置按钮操作	工业型电脑触摸屏设置按钮操作	工业型电脑触摸屏设置按钮操作	数字显示仪触摸屏设置按钮操作	数字显示仪无线遥控器	数字显示仪无线遥控器	手动阀操作按钮操作
同步精度类别	高精度	超高精度	超高精度	高精度	高精度	高精度	高精度	–
位移同步最高精度	0.5-1mm	0.1-1mm	0.01mm	0.1mm	1%-5%FS	3%-10%FS	3%-10%FS	凭经验
位移定位最高精度	0.5-1mm	0.1-1mm	0.01mm	0.1mm	1%-5%FS	3%-10%FS	3%-10%FS	凭经验
力同步控制精度	1MPa	0.1MPa	0.05MPa	–	–	–	–	–
同步速度	常规速度	常规速度高速度	常规速度慢速度	常规速度慢速度	常规速度	常规速度	常规速度	常规速度
同步速度	30mm/min	30mm/min 300mm/min	30mm/min 3mm/min	30mm/min 3mm/min	30mm/min	30mm/min	30mm/min	30mm/min
控制策略	闭环控制策略传感器反馈型	闭环控制策略传感器反馈型	闭环控制策略传感器反馈型	开环控制策略机械强制同步	开环控制策略独立油路同步	开环控制策略独立油路同步	开环控制策略独立油路同步	开环控制策略油路连通分流
传感器策略	传感器参与显示和控制过程	传感器参与显示和控制过程	传感器参与显示和控制过程	传感器参与显示,不参与控制	传感器参与显示,不参与控制			–
同步精度实现策略	电磁换向阀高频率通断程序管理控制	比例伺服阀程序智能管理	伺服电机程序智能管理	伺服电机机械强制同步	独立高压油路高精度制造	独立高压油路高精度制造	独立高压油路高精度制造	凭经验
工作压力	70MPa	31.5MPa	70MPa	0.01MPa	21-70MPa	70MPa	21-70MPa	70MPa
适用油缸	双作用油缸	双作用油缸	双作用油缸单作用油缸	–	双作用油缸单作用油缸	双作用油缸单作用油缸	双作用油缸单作用油缸	双作用油缸单作用油缸
适用的重物大小	大中型荷载最小几百吨最大几万吨	大中型荷载最小几百吨最大几万吨	中小型荷载最小几吨最大几百吨	中小型荷载最小几吨最大几十吨	大中型荷载最小几百吨最大几万吨	大中型荷载最小几百吨最大几万吨	大中型荷载最小几百吨最大几万吨	大中型荷载最小几百吨最大几千吨

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本项目采用的同步顶升系统技术归类于S1型LP系列

核岛钢制安全壳精确就位的技术难点

第三代核电AP1000在世界核电的发展史上首次采用了在核反应堆压力容器外增加钢制安全壳的新技术，也就是CV技术。钢制安全壳是第三代核电AP1000核岛最为重要的关键设备之一，为圆柱形容器，采用模块化理念的钢制安全壳采用多个壳体模块，分别由中间的圆柱形筒体及上下两个椭圆型封头组成（下面的椭圆型封头称“底封头”，上面的椭圆型封头称“上封头”）。钢制安全壳最大直径39.624米，总高度65.633米，体积约70000立方米，总重量约3600吨。
钢制安全壳底封头直径近40米，钢板厚约42毫米，整体起吊重量达950吨（其中底封头自重660吨），底封头就位吊装就位后由16个地面钢支柱支撑。由于以下因素的存在，如何才能让底封头在16个地面钢支柱上精确就位成为一个技术难题。

安全壳底封头具有直径大、自重大、壁薄的特点，整个结构柔性很大，就位过程中很容易产生结构弹性变形而影响就位精度；
大型起重吊机具备重载起吊的能力，但不具备空间精确就位能力；
安全壳底封头最终就位要求达到1mm的空间定位精度；
安全壳底封头的定位精度决定了整个钢制安全壳的定位质量。

而这些因素最终成为影响钢制安全壳底封头能否顺利吊装并精确就位技术问题的最关键问题。

多点精确同步顶升技术实现最终精确就位

采用基于“闭环控制”原理的电脑同步控制技术与超高压液压技术相结合的多点高精度电脑同步顶升设备最终有效解决重载构件的最终精确就位技术难题，同步顶升技术经过几十年的发展，已经能够在具有良好的技术经济性条件下实现多达99个同步控制点，位移多点同步精度1mm的技术特征。三门核电站钢制安全壳底封头最终选用了32点高精度同步顶升系统实现最终的精确就位。

底封头在起吊能力为2600吨重型吊机的起吊下，缓缓地将底封头下放至16个地面钢支柱上空的1cm处保持静止，具有32个同步顶升点的超高压（70MPa）大吨位油缸在1个电脑同步控制器的控制下，同步顶升“迎接”住底封头，并将吊车承载的荷载逐步转移至同步顶升设备并最终释放大型吊机。根据全站仪的最终就位测量反馈，同步顶升设备通过同步顶升，同步下降，局部顶升，局部下降等操作，在1个小时内实现底封头根据设计空间就位坐标实现毫米级的精确就位。

赫曼同步顶升设备的技术特点

应用于三门核电站的32点同步顶升设备由1台工业级具备32点同步顶升能力，触摸屏操作的同步顶升控制器，3台模块化设计并内置了PLC程序的超高压同步顶升泵站，32个超高压大吨位机械锁紧油缸，多个高精度位移传感器、压力传感器等控制元件和液压元件组成。同步顶升设备32点同步精度为1mm，整体顶升能力为3200吨，采用通讯总线控制，集中式触摸屏操作，不但能实现高精度位移同步，而且能实现底封头整体重量，每个顶升点的单独顶升重量显示。该设备还具有独特的同步顶升“零高度曲面”自动寻找功能以实现真正的重载同步顶升并提高效率。

作为多年从事基于超高压液压的高精度同步顶升控制技术的研发制造商，赫曼已将多点高精度同步控制精度发展到第三代同步控制技术，除了具备常规的99个同步顶升点的实现同步精度1mm的技术特征外，还能根据工况需要提供三个维度，六个方向的同步位移精确控制，实现多点“力同步”控制。赫曼的第三代同步顶升设备融合了“电脑控制位移同步技术”、“电脑控制力同步技术”、 “超高压液压设计与制造技术”、“通讯总线技术”、“抗干扰无线通讯技术”相关技术，将“模煳控制理论”、“权重分配理论”等相关理论融入设计理念中，并根据设备应用工况特点，采用了“模块化设计与模块化制造”理念，实现复杂工况下高可靠性。

赫曼同步顶升设备的典型特征

设备技术性能：

多点高精度：同步顶升点可达99个，所有同步顶升点的位移同步精度可达1mm；
三维位移同步：实现构件在三个维度，六个方向的位移精确同步，同步精度1mm；
力同步：可实现同步顶升点的力同步，并实现重量显示；
大承载力：配合超高压大吨位油缸，系统整体顶升能力可达几十万吨；
总线通讯：整套系统采用总线通讯，可采用1根有线总线通讯，也可选择无线总线通讯；

设备组成：

模块化：同步顶升设备分为同步控制子模块，液压动力单元子模块，液压执行单元子模块，液压附件子模块，每个模块都已系列化与标准化；
标准化与通用化：同步顶升设备的多个模块采用了赫曼的标准液压产品，从而为可靠性和经济性提供基础

设备适用范围：

适用性广泛：同步顶升系统的模块化和标准化设计使得设备可应用于核电，建筑与桥梁，冶金，船舶，海工等多个行业；无论是超大构件的同步顶升还是极限高度空间的同步顶升都有相应的设备相适应

设备操作与维护：

操作简单：同步设备模块间采用快插连接，只需简单培训即可操作；同步控制器采用WINDOWS系统，操作界面友好并有大量操作提示信息；
高可靠性：采用模块化设计的设备子模块可在工厂进行严格的出厂质量测试；并对应用现场的人为因素破坏进行了充分的考虑，标准化设计又为及时便利更换提供条件；
高兼容性：同步顶升设备的多个子模块可适用赫曼系列化标准液压产品，液压执行单元子模块可使用双作用油缸，也可适用但作用油缸，同步系统兼容性极强；
维护简单：经过培训的操作者可对各个子模块进行正常设备维护与保养；标准化的子模块设计提供良好的维护保养便利性。

工程解决方案提供者

做为高精度同步顶升技术的引领者，赫曼拥有一个具有多年从事重载同步顶升与移运工程并具有丰富惊讶的技术团队，团队成员特长涵盖方案设计，产品设计，现场操作服务多领域。因此，赫曼不但提供高品质的同步顶升设备，同时提供“一揽子”工程解决方案：前期的技术方案设计与研讨服务，中期的设备制造服务，后期的现场专业人员服务。自项目的技术要求确认后，赫曼一直服务到项目实施的全过程，提供项目实施过程中的所有服务。

赫曼/HIMEN官网 – 智能液压装备 – 精密同步控制 – 超高压伺服