（莱德沃起重机械（上海）有限公司 201306）
摘要：由于煤炭发电的污染过于严重，加之环境保护理念的普及以及可持续发展要求，我国也开始了对核能发电的应用，AP1000的应用与发展，是我国在国际核能领域的国产化取得了极大的进展，并领先世界，对于起重机的安全、质保以及抗震分级，能够统一标准化的对起重机进行分级，对于核电站起重机的采购、安装、维护都有着重要参考价值。本文对AP1000核岛环形起重机进行了简述，并总结出质保、安全、抗震在行业内的不同分级，为起重机设备的采购及安装提供依据。
关键词：核电站；起重机；物项分级
前言：随着世界科技领域的发展，核电技术也在不断取得新进展，我国正在进行对核电技术的引进、研究再到国产化、改善的历程。为确保核电站的安全、平稳运行，在设计与采购中，就要严格按照分级要求进行。
一、AP1000 核岛环形起重机概述
AP1000最早是由西屋公司在原先压水堆AP600的基础上开发出的AP1000，是西屋公司设计的第三代核电堆型。并在2015年进行引入，作用于我国核电的研究、开发与应用。
其掌握的主要技术有核电站核岛筏基大体积混凝土一次性整体浇注技术、核岛钢制安全壳底封头成套制造技术、模块化设计与制造技术、主管道制造关键技术、关键设备大型锻件制造技术。
在2009年的3月31日，世界首台AP1000核电机组三门核电站一号机组率先完成混凝土浇注，在4月20日获得了混凝土养护的成功。是世界首个采用核电站核岛筏基大体积混凝土一次性整体浇注技术的核电工程，我国也因此成为首个掌握此技术的国家。应用此技术实现核电站核岛一次成形，使核岛达到无接口、防渗漏的特性，同时具备工期短的优势，为核电建设带来巨大效益。
同年6月29日，三门核电站一号机组的最大结构模块CA20成功完成吊装，开启我国核电模块化建设新时代。模块采用在工厂制作，在安装现场进行拼装、焊接以及吊装，标志着我国喝点模块化设计、施工理念成为现实。应用模块化技术，将大型的核电设施进行吊装及建设，降低搭建难度，减少工期，并提升工程质量。
也是在这一年的12月21日，三门核电一号机组，应用核岛钢制安全壳底封头成套制造技术，成功实现吊装，其应用到的钢材制造、弧形板压制、焊接、吊装等技术或是操作都来源于中国制造。AP1000首次采用反应堆压力容器外增加安全性能的新技术。安全壳底封头钢板尺寸大、弯曲度高、需要精度高、以及一体成型技术，在当时是世界难题，我国企业攻克这一工艺，提升我国及世界核电科研能力。
22日，中国一重集团进行三门核电站二号机组蒸汽发生器管板锻件的研究与制造取得成功，在原有压力容器锻件国产化基础上，实现整个蒸汽发生器的完全国产化，提升我国核电设备的整体制造水平，打破外企在这一领域的垄断。在其他主要设备国产化的都取得了突出进展，促进我国核电模块化、批量化发展。
2010年的1月11日，签订AP1000自主项目国产化主管道采购合同。在核电机组上采用低碳控氮不锈钢整体锻造技术，引起极高的材料、工艺要求，被认定为主管道制造难度之最，且我国制造业也攻破这一难度，达世界一流水平，降低采购成本。[1]
二、AP1000 环形起重机安全分级
在进行分级讨论前，首先要对安全事故类型进行了解。
超载是在起重机齐声电机在一瞬间产生超过其额定值的扭矩，因此起升电机能够有能力装吊其要超过起重机额定值的载荷。这种操作或是说因素会导致起重机制动器的工作能力难以保持在一个高强度的载荷，或是其他的部件的偏斜，影响到调整定位，再有机械的部件也有可能会遭受极大的压力超载。这些因素都有可能对起重机表面上或内部造成损害，引发事故。超载保护装置又难以做到对所有部件的超载保护，因此操作人员要防止超载。
部件故障，因为在起重机设计时，起升荷载部件会发生极为严重的失效，导致载荷坠落，其失效的原因有可能是设计不当，也可能是应用材料的选材不合适或质量不合格，投入使用时间过于长久，材料老化，或是因为起重机在安装、调试过程中的定位不合理，且在检查、试验中未能得到验证，以及长期的超载都会导致设备部件故障，影响起重机使用安全。
滑轮的碰撞是因为起升超出起重机吊钩在设计中设定的吊装极限，已经抵达滑轮之间的能够产生碰撞的接触位置。大多数情况下都会造成绳索被滑轮槽切断，致使传动部件过载遭到破坏，引发安全事故。在滑轮产生基础时，一瞬间电动机会产生极高扭矩，在此期间，绳索未受到过大损害仍在继续工作，则会引发联轴器、减速器的内部损害。如果绳索强度计算不足，会导致绳索断裂，引发安全事故，如果强度过大，则会导致起重机其他部件的损坏。
载荷卡死指的是载荷缠绕或是受阻，或是在载荷上升阶段，组织其起升，电动机速率越高，其载荷卡死程度越为严重。如同超载起升，超载保护装置不能避免载荷卡死，也难以避免出现事故。电动机在一瞬间产生的扭矩，致使保护装置难以做出判断及动作。卡死经常会发生在载荷与建筑结构接触时。卡死对于起升部件的影响类似于滑轮哦鞥装，，虽然绳索自身具有的弹性会降低卡死程度，但其结果都是高危的。
在起重行业为起重机安全分类为TYPE I A、TYPE I B、TYPE II、TYPE III。
TYPE I A定义为起重机在吊载中处于危险载荷时，其设计、安装、维护要满足地震发生时起重机的位置及内部构建位置都保持不变，且要对单一部件进行保护。
TYPE I B要求起重机用于危险载荷，其设计、安装、维护要满足地震发生时起重机的位置及内部构建位置都保持不变，且要对其他部件进行保护。
TYPE II，不要求起重机搬运危险载荷，其设计、安装、维护要满足地震发生时起重机的位置及内部构建位置都保持不变。
TYPE III，对起重机之要求高质量，无其他特殊要求。[2]
三、AP1000 环形起重机抗震分级
（一）抗震I类
AP1000核电站依据其能够在停堆地震中的安全抵御程度的影响要求，来划分核电站的建筑、系统、部件、起重机的抗震等级，并且将抗震等级分为抗震I级，代号为C-1，抗震II级，代号C-II，以及非抗震级，代号NS。
抗震I类，是要求执行三大安全功能的设备，适用于损坏后会直接对工况造成极大影响，直接或间接引发安全事故，例如核反应堆的冷却剂承压边界；能够使反应堆安全停堆，并且能后保障反应堆在一定程度下处于安全停堆状态，及排出反应堆内部余热；为了规避放射性物质泄露或是使反应堆释放的放射元素，控制在国家规定的事故标准范围下。
抗震I类要求的安全物项，安全1级、2级、3级以及非承压安全级别的设备，以及安全级的构筑物，都要处于抗震I类规定范围内。在预期内所发生的毁坏、坠落、位移等能够危机安全级物项的非安全级设备以及构筑物时，都要归类为抗震I类，否则要采取相关设计一避免地震对于抗震I类物项的破坏。
抗震I类的物项必须参照SL-2的地震设计，SSE级别地震是万年才可能遭遇的一次地质灾害，常规的康振类要求以百年级别的地震破坏性作为设计要求，抗震I类的地震比常规的震级要高出许多。要求抗震I类足以应对SL-2级别的地震产生的震动荷载，并且要保障地震发生时，以及地震后包括余震，可以正常运行安全功能。抗震I类的设备分类为IF类、IA类以及Ii类。
抗震Ii类要求在安全停队的地震载荷下，要保证设备的完整性，其他没有过多的要求对其进行限制。抗震IF类要求在安全停堆地震载荷下，既要保障其功能、设备的完整性，也要确保设备功能能够正常的运作。像在工程安全设备非能动部件。承压能力要求超越II类，确保其不发生过大的变形。IA类要求设备具备一定的运行能力，确保设备部件能够在震后良好的运行，抗压能力的要求则比IF类设备又提升一个等级。
（二）抗震II类
抗震II类要能够承载出抗震I类要求以外的非安全及但要求安全的物项。要求抗震II类的设计中，能够应对SL-1的地震震级，抗震II类的地震震级，是五百年才可能发生的震级地震，地震强度有要小于SSE震级，约为其震级的二分之一。抗震II类要求的物项，其有放射性元素的废弃物质的厂房、储物坑、浓缩液罐以及链接管道等，
（三）非抗震类
在抗震I类以及抗震II类的抗震要求意外的物项，都属于核能产业中非抗震要求类。因此在这些设备的设计中，都可以按照常规工业机械的抗震设计要求进行设计以及制作，没有其余过多的限制。 [3]
四、AP1000 环形起重机质保分级
（一）AP1000核电站的质保分级
现阶段，我国已经建成或是在建的传统压水堆质保分级，都已物项的安全分级作为等级分化的基础或是依据，将核电反应堆的各个构筑物、系统、设备等分级成为QA1、QA2、QA3以及QA4四个级别，行业内将HAF003《核电厂质量保证安全规定》的要求作为对QA1、QA2以及QA3的执行标准，最后一项QAN级别的安全质保要求，需要依照采购文件的相关要求进行质量保障的控制。
AP1000第三代核电技术是美国的西屋公司研制、出售的一种非能动压水核电技术，它的设计文件以及系统使用说明上，都没有对系统、设备、构筑物以及质量，做出一个明确的质量保障分级。为了完善系统的核电质保体制，公司应用概率风险分析技术，对设计可靠性保证进行了一定的分类，并且依据电力生产可靠性的相关标准，制定了分级分类，从而确保AP1000的安全与可靠。公司一招物项的安全性能、设计的可靠程度，制订了公司内部的质保分级，对AP1000的质保分级分为QSA类、QRA类以及QNA类。又将QSA类设定为核安全相关，分级为QSA1级、QSA2级以及QSA3级。QNA类则设定为与核安全可用率无关类别，无质保的限制。AP1000的质保分级要确保其质保要求不能低于安全分级的最高要求。
AP1000采用的是非能动安全系统，用于降低事故带来的损失以及事故危害指数。因运行经验有限，价值安全系统的驱动能力较差，导致非能动系统不能经过全方位的验证。驱动的非能动性系统自然力接近于消除阻力，因此非能动系统在物理失效上难以确定。不稳定因素致使工作者对系统安全系数的提升更为重视。
安全、抗震等物项可有效减轻地震等事故影响，提升物项的质保以及可靠性，对于核能产业发展意义重大。
下图为AP1000设备的分级以及质保分级之间的相互关系。
要求AP1000的质保分级不能够低于安全分级，所以设备等级的B级、V级要依照其工艺的复杂程度、检修的难以程度、对于控制的不同要求、对于操作经验、熟练度的要求，进行质保等级的限制与提升。
（二）AP1000河道环形起重机质保分级
在质保分级原则以及起重机设备分级、设备安全分级的基础智商，定义起重机部件质保等级为QSA2级，才能保障使用中的基本要求，剩余的部件要满足QRA1级别的规定。在制造、应用、出口等环节都要对安全、质量、质保、抗震等进行严格的级别要求，才能保障我国在核电产业上的安全及技术发展。
总结：通过本文对于AP1000核电站的安全分级、抗震分级以及质保分级，这三项评估标准的研究与介绍，并结合AP1000的应用场所、应用要求、灾害等级以及设备功能，对AP1000起重机的安全、抗震以及质保分级的划分原则进行了明确以及阐述，对于未来公司对设备的自主研制、研发以及设计、引入、国产化都有着重要意义。
参考文献：
[1]骆舟，桑淑会，汪为庆.AP1000物项分级在核电站环形起重机上的应用[J].起重运输机械，2016（12）：106-109
[2]翁晨阳.AP1000核电厂单一故障保护起重机单根钢丝绳断裂事故动力学分析[J].应用科技，2016，43（4）：16-20
[3]翁晨阳，曹艳芳.AP1000核电厂环吊国产化技术要求分析[J].现代机械，2016（3）：62-65
论文作者:滕万里
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/6
标签：起重机论文; 质保论文; 核电论文; 载荷论文; 核电站论文; 设备论文; 部件论文; 《电力设备》2017年第26期论文;