模塊、模塊化的概念

以及

HTR-PM模塊化建造的設(shè)想目錄一、模塊化的概念

1、模塊與模塊化的定義2、模塊化理論研究的發(fā)展過(guò)程

3、模塊化的特點(diǎn)4、模塊化理論主要優(yōu)勢(shì)

5、模塊化的適用范圍二、核電模塊化建造技術(shù)

1、模塊化建造技術(shù)的主要內(nèi)容

2、模塊化建造的優(yōu)點(diǎn)3、模塊化建造的條件

4、我國(guó)核電建設(shè)首先采用模塊化建造技術(shù)三、高溫氣冷堆模塊化建造的設(shè)想

1、模塊化建造的原則2、HTR-PM模塊建議清單

3、HTR-PM模塊化施工首推艙室預(yù)埋件

一、模塊化的概念

1、模塊與模塊化的定義（1）模塊是指“半自律性的子系統(tǒng)，通過(guò)和其他同樣的子系統(tǒng)按照一定的規(guī)則相互聯(lián)系而構(gòu)成的更加復(fù)雜的系統(tǒng)或過(guò)程”。（2）模塊化

①模塊化：把復(fù)雜的系統(tǒng)分拆成不同模塊，并使模塊之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化接口進(jìn)行信息溝通的動(dòng)態(tài)整合過(guò)程就叫做模塊化。

②模塊化：是指解決一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，自頂向下逐層把軟件系統(tǒng)劃分成若干模塊的過(guò)程。每個(gè)模塊完成一個(gè)特定的子功能，所有的模塊按某種方法組裝起來(lái)，成為一個(gè)整體，完成整個(gè)系統(tǒng)所要求的功能。（3）模塊化有狹義和廣義之分①狹義模塊化：是指產(chǎn)品生產(chǎn)和工藝設(shè)計(jì)的模塊化；②廣義模塊化：是指把一系統(tǒng)（包括產(chǎn)品、生產(chǎn)組織和過(guò)程等）進(jìn)行模塊分解與模塊集中的動(dòng)態(tài)整合過(guò)程。

2、模塊化理論研究發(fā)展過(guò)程

模塊化在IT業(yè)產(chǎn)生后，又傳播到了汽車(chē)制造、船舶制造、金融服務(wù)等行業(yè)，推動(dòng)了相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展。（1）模塊化最原始的形式就是分工，將這種企業(yè)層面的分工構(gòu)想擴(kuò)展到產(chǎn)業(yè)組織的領(lǐng)域，就是產(chǎn)業(yè)組織模塊化的最簡(jiǎn)單的理解。（2）20涉及60年代：只是作為一種工業(yè)設(shè)計(jì)的方法，并沒(méi)有被完全運(yùn)用到產(chǎn)業(yè)組織理論中。

（3）20世紀(jì)90年代：模塊化的研究由工藝設(shè)計(jì)向組織設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變。核電模塊化建造以美國(guó)（結(jié)構(gòu)模塊）、日本（設(shè)備模塊）為代表。（4）近年來(lái)，中國(guó)也開(kāi)始研究產(chǎn)業(yè)組織的模塊化問(wèn)題，并推動(dòng)了模塊化理論研究在中國(guó)的發(fā)展。（5）現(xiàn)在，模塊化研究已經(jīng)被越來(lái)越多的人所重視，并以此為工具開(kāi)始在不同的領(lǐng)域進(jìn)行研究。

3、模塊化的特點(diǎn)模塊化具有通用性、專(zhuān)業(yè)化、集成性等特點(diǎn)。（1）通用性通用性是指不同部門(mén)或企業(yè)制造的同一模塊是通用的。（2）專(zhuān)業(yè)化所謂專(zhuān)業(yè)化，是指各模塊制造者是專(zhuān)注于各自模塊的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，對(duì)本模塊的完成是非常專(zhuān)業(yè)化的。（3）集成性集成性：由于各模塊又不是無(wú)限細(xì)分的，而是將許多完成某一主要職能的子系統(tǒng)集成在一起，這就是模塊化的集成性。

4、模塊化理論主要優(yōu)勢(shì)

（1）子模塊獨(dú)立設(shè)計(jì)、生產(chǎn)；（2）模塊的可變性；

（3）模塊的延展性；（4）引入新型的競(jìng)爭(zhēng)與合作；（5）改變市場(chǎng)結(jié)構(gòu)，形成產(chǎn)業(yè)集群。

5、模塊化的適用范圍適宜采用模塊化組織方式的行業(yè)一般有如下三個(gè)特征：（1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜；（2）實(shí)現(xiàn)同步操作；（3）最大限度避免不確定性。這也正是模塊化能最大限度發(fā)揮作用的方面。二、核電模塊化建造技術(shù)

1、模塊化建造技術(shù)的內(nèi)容（1）模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)；（2）模塊工廠化制造技術(shù)；（3）模塊組裝技術(shù)；（4）大型模塊吊裝技術(shù)。

2、核電模塊化建造的優(yōu)點(diǎn)（1）減少關(guān)鍵路徑上工序的時(shí)間，縮短施工周期；（2）減少現(xiàn)場(chǎng)工作，保證施工安全，改善工作環(huán)境；（3）降低建設(shè)成本；（4）工廠化預(yù)制，有利于提高工程質(zhì)量。

3、核電模塊化建造的條件（1）詳細(xì)的施工設(shè)計(jì)應(yīng)提前；（2）采購(gòu)流程應(yīng)滿(mǎn)足模塊化組件生產(chǎn)需要；（3）建立模塊化專(zhuān)用制造基地（工廠化）；（4）考慮模塊化運(yùn)輸?shù)目尚行裕?/p>

（5）采用開(kāi)頂法施工和瓦楞板；（6）大型模塊吊裝設(shè)備的落實(shí)。

4、我國(guó)的核電建設(shè)首先采用模塊化建造技術(shù)（1）國(guó)家核電開(kāi)啟我國(guó)核電站模塊化建造新時(shí)代

2009年6月29日，全球首臺(tái)第三代核電AP1000機(jī)組、我國(guó)三代核電自主化依托項(xiàng)目首臺(tái)機(jī)組——浙江三門(mén)核電站一號(hào)機(jī)組核島最大的結(jié)構(gòu)模塊CA20模塊成功吊裝就位。（見(jiàn)下頁(yè)?。┻@標(biāo)志著世界上最先進(jìn)的第三代核電AP1000技術(shù)的模塊化設(shè)計(jì)和施工的先進(jìn)理念已經(jīng)從理論變成了現(xiàn)實(shí)，成功開(kāi)啟了我國(guó)核電站工程建設(shè)進(jìn)入模塊化設(shè)計(jì)和建造新時(shí)代的帷幕，也為我國(guó)后續(xù)AP1000核電站工程大規(guī)模使用模塊化建造技術(shù)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。本次吊裝使用的LTL—2600B型大吊車(chē)是目前世界上起重能力最大的履帶式起重機(jī)。

（2）AP1000核電機(jī)組共有：

119個(gè)結(jié)構(gòu)模塊，65個(gè)設(shè)備模塊（兩大類(lèi)）；因此，可以先同時(shí)制造多個(gè)模塊，然后再到現(xiàn)場(chǎng)像“搭積木”一樣拼裝，從而節(jié)約施工時(shí)間。

（3）CA20模塊是AP1000核電機(jī)組中最大的結(jié)構(gòu)模塊，它長(zhǎng)20.5米，寬14.2米，高20.7米；由18個(gè)房間組成，有近７層樓高，結(jié)構(gòu)總重749噸，加上吊具等起吊總重量達(dá)968噸，相當(dāng)于700多輛轎車(chē)的重量。（4）三門(mén)核電站一號(hào)機(jī)組和二號(hào)核電機(jī)組核島部分超過(guò)100噸的設(shè)備或模塊就有50件左右，超過(guò)500噸的有18件左右。為此，三門(mén)核電公司2007年8月從美國(guó)蘭普森（Lampson）公司引進(jìn)了1臺(tái)最大起吊能力為2358.2噸的履帶式起重機(jī)。它是全球最大的履帶式起重機(jī)。三、高溫氣冷堆模塊化建造的設(shè)想

1、模塊化建造的原則（1）保證質(zhì)量的原則模塊化建造充分保證工程的質(zhì)量要求。（2）縮短工程總工期原則

1）模塊的選定應(yīng)是施工計(jì)劃關(guān)鍵路徑上工序或其集合；

2）模塊的選定應(yīng)是區(qū)域比較集中的系統(tǒng)或子系統(tǒng)。（3）實(shí)施可行性原則模塊的確定應(yīng)考慮包裝、運(yùn)輸、吊裝等過(guò)程否可行。（4）源頭策劃的原則在方案設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)時(shí)就開(kāi)始考慮模塊化設(shè)計(jì)建造意圖，從源頭進(jìn)行策劃。（5）接口方便原則應(yīng)當(dāng)考慮模塊接口方便。（6）有利于成品保護(hù)的原則確定的模塊應(yīng)有利于成品保護(hù)。

2、HTR－PM模塊化建造的項(xiàng)目建議清單（1）兩艙室預(yù)埋件模塊；其內(nèi)容包括：

①屏蔽冷卻水系統(tǒng)（參見(jiàn)P13-16附圖1－4）；

②

壓力殼支座冷卻水管；③一回路主設(shè)備支承結(jié)構(gòu)（含反應(yīng)堆壓力容器和蒸汽發(fā)生器的承重支承和側(cè)向支承）（參見(jiàn)P17附圖5）；……等八個(gè)專(zhuān)業(yè)的預(yù)埋件（詳見(jiàn)下一節(jié)）。

附圖1

HTR-10反應(yīng)堆艙室混凝土內(nèi)屏冷水管安裝附圖2

HTR-10

蒸發(fā)器艙室混凝土內(nèi)屏冷水管安裝附圖3

HTR-10艙室上部混凝土施工附圖4

HTR-10

艙室混凝土內(nèi)屏冷水管安裝水壓試驗(yàn)附圖5

HTR-10

反應(yīng)堆壓力容器基座預(yù)埋件（2）余熱排出系統(tǒng)模塊（參見(jiàn)P19附圖6）；余熱排除系統(tǒng)模塊的就位時(shí)間需要考慮盡量不占用關(guān)鍵路徑的時(shí)間，同時(shí)不影響反應(yīng)堆壓力容器的吊裝，如在壓力容器就位后安裝，則需要考慮模塊運(yùn)輸通道、大廳的吊裝高度和反應(yīng)堆艙室的操作空間等問(wèn)題。（3）燃料裝卸系統(tǒng)模塊（參見(jiàn)P20附圖7）；燃料裝卸系統(tǒng)是高溫堆兩大工藝系統(tǒng)之一，工藝復(fù)雜，工程量大，在反應(yīng)堆艙室下部工作量大且區(qū)域比較集中，同時(shí)常規(guī)設(shè)計(jì)時(shí)就有鋼結(jié)構(gòu)支架，適合于模塊化建造。由于該區(qū)域土建施工時(shí)間較早且沒(méi)有運(yùn)輸通道，需提前將該模塊吊入房間，因此模塊預(yù)置（即設(shè)備到貨時(shí)間）和成品保護(hù)應(yīng)特別關(guān)注。附圖6：HTR-10堆芯殼吊裝前底座滾柱安裝反應(yīng)堆艙室余熱排出水管反應(yīng)堆壓力容器吸收球系統(tǒng)氣管堆芯殼底座滾柱附圖7

HTR-10

反應(yīng)堆

裝卸料系統(tǒng)

安裝（4）氦氣凈化系統(tǒng)模塊（參見(jiàn)P22附圖8）；氦氣凈化系統(tǒng)也是高溫堆兩大工藝系統(tǒng)之一，工藝復(fù)雜，工程量大，該系統(tǒng)的兩個(gè)正常凈化列和一個(gè)備用凈化列區(qū)域都比較集中，可以分為3個(gè)子模塊建造。實(shí)施時(shí)需要增加鋼結(jié)構(gòu)支架，同時(shí)需考慮運(yùn)輸通道，就位方式及就位時(shí)間。（5）三廢處理模塊；在HTR-PM-500方案中，三廢處理布置在核輔助廠房，工作區(qū)域比較集中，適合于模塊化建造，但是需要考慮模塊就位時(shí)間及模塊內(nèi)設(shè)備是否能及時(shí)到貨。（6）一回路壓力泄放系統(tǒng)模塊；本系統(tǒng)區(qū)域集中且本身帶有抗震支架，可以考慮模塊化，但系統(tǒng)較小，對(duì)工程總體影響不大。附圖8

HTR-10

氦氣凈化與

輔助系統(tǒng)安裝（7）氣體采樣分析系統(tǒng)模塊；與一回路壓力泄放系統(tǒng)相似，本系統(tǒng)區(qū)域集中且本身帶有抗震支架，可以考慮模塊化，但系統(tǒng)較小，對(duì)工程總體影響不大。（8）核島主廠房屋頂結(jié)構(gòu)模塊。核島主廠房屋頂施工也處于關(guān)鍵路徑上，占用工程絕對(duì)工期較長(zhǎng)，常規(guī)施工需要在反應(yīng)堆大廳搭設(shè)滿(mǎn)堂紅腳手架，使用施工工機(jī)具較多，成本較高。該模塊的實(shí)施會(huì)增加大量的鋼結(jié)構(gòu)，建造成本會(huì)增加較多，須進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)分析、比較。同時(shí)要求廠房平面為矩形，否則難度會(huì)大大增加。

3、HTR-PM模塊化施工首推艙室預(yù)埋件（1）兩艙室預(yù)埋件

1）其內(nèi)容包括：

①屏蔽冷卻水系統(tǒng)（參見(jiàn)P17-20附圖1－4）；

②

壓力殼支座冷卻水管；③一回路主設(shè)備支承結(jié)構(gòu)（含反應(yīng)堆壓力容器和蒸汽發(fā)生器的承重支承和側(cè)向支承）（參見(jiàn)P21附圖5）；

④工藝管道貫穿件；

⑤中子測(cè)量通道；⑥電氣貫穿件；

⑦

儀表貫穿件；

⑧

防爆門(mén)、屏蔽門(mén)等。艙室屏冷系統(tǒng)按常規(guī)方法施工需要多次與土建交叉施工，現(xiàn)場(chǎng)工作量很大，占用關(guān)鍵路徑的工作時(shí)間較長(zhǎng)（17/14/29.5個(gè)月），模塊化施工可以將現(xiàn)場(chǎng)工作前移，減少關(guān)鍵路徑工作時(shí)間；另外，一回路主設(shè)備支承結(jié)構(gòu)（含反應(yīng)堆壓力容器和蒸汽發(fā)生器的承重支承和側(cè)向支承）安裝的平面定位、標(biāo)高、水平度、同心度的要求很高，模塊化施工可用將現(xiàn)場(chǎng)工作轉(zhuǎn)移到工廠，有利于保證預(yù)埋件的精度。

2）初步設(shè)想：

①在起重能力許可的前提下，盡量減少模塊數(shù)量；

②將屏蔽冷系統(tǒng)和一回路主設(shè)備支承結(jié)構(gòu)合成一個(gè)模塊；③加長(zhǎng)水冷壁，代替土建艙室內(nèi)模板。

3）優(yōu)缺點(diǎn)分析①優(yōu)點(diǎn)：

a、許多安裝工作提前到工廠進(jìn)行，減少了現(xiàn)場(chǎng)工作量，縮短了關(guān)鍵路徑；

b、一回路主設(shè)備支承結(jié)構(gòu)模塊在工廠預(yù)制，有利于提高支承結(jié)構(gòu)的加工精度；

c、加長(zhǎng)水冷壁強(qiáng)化了模塊整體性，預(yù)埋件有定位生根的地方，提高了預(yù)埋定位的精度；

d、取消土建支內(nèi)模板的工序，縮短了土建工期；進(jìn)一步減少了占用關(guān)鍵線路的時(shí)間。②缺點(diǎn)：

a、增加了鋼板和型鋼；

b、提高了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)起重能力的要求；

c、需核算吊裝受力，防止模塊吊裝和運(yùn)輸過(guò)程中的變形。（2）屏冷水系統(tǒng)模塊勢(shì)在必行

1）HTR-10屏冷水系統(tǒng)施工簡(jiǎn)介（見(jiàn)下頁(yè)?。?/p>

2）HTR-PM實(shí)施要點(diǎn)分段標(biāo)高m內(nèi)容主要程序第一段－7.25～－21、進(jìn)水管Φ57×4mm2、下聯(lián)箱Φ159×6mmD2.4m和6.6×6.4標(biāo)高為-7.25m和-7m3、屏冷水管Φ32×3(128/120)4、排氣管Φ22×2.55、下部輔助支架Φ3.7Φ5.7m(用∠50制作)1、預(yù)制（含清洗、油漆），包括：聯(lián)箱、冷卻管、進(jìn)水管、下部輔助支架；2、現(xiàn)場(chǎng)安裝(含運(yùn)、吊、組對(duì)、調(diào)整、焊接、固定)

包括：聯(lián)箱、進(jìn)水管、下部輔助支架、冷卻管；

3、現(xiàn)場(chǎng)焊縫著色檢查和探傷；4、第一次水壓試驗(yàn)（包括打壓及排氣管路設(shè)置。第二段－2～＋61、壓力殼支承座2、冷卻管Φ32×3，包括：（1）屏冷水管（2）壓力殼支承座冷卻管（3）Φ325風(fēng)管冷卻管（4）氦氣通道冷卻管3、上部輔助支架1、預(yù)制（同上），包括：冷卻管（含屏冷、支承座、風(fēng)管、氦氣通道）、上部輔助支架；

2、現(xiàn)場(chǎng)安裝（同上），包括：（1）壓力殼支承座；（2）冷卻管，包括：屏冷、風(fēng)管，支承座、氦氣通道；（3）上部輔助支架；

3、現(xiàn)場(chǎng)管道焊縫著色檢查和探傷4、第二次水壓試驗(yàn)（包括打壓及排氣管路設(shè)置。第三段＋6m以上1、屏冷水管Φ32×32、水冷壁3、上聯(lián)箱Φ159×6mmD6.4m和6.6×6.4標(biāo)高為＋10.00m和＋10.30m4、出水管Φ57×4mm3、5、排氣管Φ22×2.51、預(yù)制（同上），包括：聯(lián)箱、水冷壁、冷卻管、出水管、排氣管；

2、現(xiàn)場(chǎng)安裝（同上），包括：冷卻管、水冷壁、聯(lián)箱、進(jìn)水管排氣管；

3、現(xiàn)場(chǎng)焊縫著色檢查和探傷；4、第三次水壓試驗(yàn)（包括打壓管路設(shè)置）。①HTR-10屏冷水系統(tǒng)預(yù)埋件

A、放氣管：Φ22×2.5－2；

B、水冷管：Φ38×4－160/156；

C、進(jìn)、出水管：Φ57×5－各1；過(guò)渡聯(lián)箱連接管：Φ57×5－16；

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