7月21日，首臺自主研制的30萬千瓦核電站主泵發(fā)運(yùn)。

哈電動(dòng)裝核主泵全流量試驗(yàn)臺

    國家戰(zhàn)略力推國際產(chǎn)能合作和裝備“走出去”，中國核電出海，“神經(jīng)病”和“心臟病”問題必須解決。在核級DCS系統(tǒng)研制成功后，核電站主泵成為核島主設(shè)備自主化的最后一個(gè)堡壘。

    核電站主泵(反應(yīng)堆冷卻劑泵組)是壓水堆核電站中最關(guān)鍵的核島一回路主設(shè)備之一，是核島內(nèi)唯一的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，其功能是驅(qū)動(dòng)一回路中帶有放射性的高溫冷卻劑連續(xù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)堆芯與蒸汽發(fā)生器之間的熱能交換，從而產(chǎn)生高壓蒸汽，經(jīng)由汽輪機(jī)及汽輪發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)發(fā)電。核電站主泵運(yùn)行故障，將直接導(dǎo)致核反應(yīng)堆停堆，甚至?xí)斐珊税踩鹿省?/p>

    7月21日，我國核電出口項(xiàng)目首臺自主研制的30萬千瓦核電站主泵成功發(fā)運(yùn)，標(biāo)志著我國已掌握了該類型核主泵的設(shè)計(jì)、制造、檢測、試驗(yàn)技術(shù)，具備獨(dú)立開發(fā)研制自主知識產(chǎn)權(quán)核主泵的能力，躋身世界少數(shù)幾個(gè)掌握核主泵技術(shù)的國家行列。

    首臺核主泵的自主化經(jīng)歷了怎樣的艱辛?書寫了哪些可歌可泣的傳奇?本報(bào)記者來到了它的誕生地——哈電集團(tuán)哈爾濱電氣動(dòng)力裝備有限公司一探究竟。

    拿到“準(zhǔn)生證”

    軸封式核主泵是核電站的主力機(jī)型，核心技術(shù)一直由國外企業(yè)控制，從秦山一期、二期起，國內(nèi)市場和出口項(xiàng)目的軸封主泵均是從國外進(jìn)口。

    在20世紀(jì)90年代初，核電站主泵的關(guān)鍵核心部件依然沒有實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化突破。到了2009年，對于已簽訂出口項(xiàng)目的中核集團(tuán)中原對外工程有限公司來說，為了尋找4臺30萬千瓦核電站主泵的供貨商頗費(fèi)周折。

    而此時(shí)，正值哈電集團(tuán)進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級、改革創(chuàng)新，以承擔(dān)AP1000屏蔽式電機(jī)主泵國產(chǎn)化為契機(jī)，打造哈電動(dòng)裝公司成為我國核電站主泵的研發(fā)基地，將軸封式主泵納入自主研發(fā)和國產(chǎn)化目標(biāo)，經(jīng)過幾年的技術(shù)儲備，取得了一定的技術(shù)成果。

    “我們雖然沒有做過完整的核電站主泵，但通過前期自主研發(fā)和技術(shù)攻關(guān)，在當(dāng)時(shí)那個(gè)背景和條件下，我們是承接30萬千瓦核電站主泵自主研制的最佳候選人，最重要的是我們有決心啃下這個(gè)硬骨頭。”哈電動(dòng)裝副總工程師、核電部部長索文旭回憶當(dāng)初與中原工程公司簽訂供貨合同的情形時(shí)說。

    “剛開始做的時(shí)候，設(shè)備、廠房、技術(shù)、隊(duì)伍什么都沒有，哈電集團(tuán)從簽訂合同開始，投資十幾億建設(shè)哈電動(dòng)裝新廠房、采購設(shè)備，先后走過了建廠房、建隊(duì)伍、建標(biāo)準(zhǔn)、建制度的過程。”哈電動(dòng)裝董事長仲維濱回憶道。

    “一旦合同簽訂了我們就是一家人”

    核主泵素有泵類行業(yè)“泵王”之稱，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，主體結(jié)構(gòu)零件有3310件，輔助系統(tǒng)零件有532件，主泵儀表共26項(xiàng)，電機(jī)零件有2157件，專用工具172件。由于涉及的關(guān)鍵技術(shù)均屬于泵類行業(yè)的高尖精技術(shù)，因此每項(xiàng)技術(shù)均需較長的周期進(jìn)行專項(xiàng)攻關(guān)來突破。

    “因?yàn)槭鞘状巫?，有兩個(gè)困難，第一我們原來不是做核級產(chǎn)品的企業(yè)，第二我們也不是做泵的企業(yè)，核泵，正好我們兩個(gè)字都不沾。”哈電動(dòng)裝副總經(jīng)理劉亨對研制過程中遇到的困難體會(huì)尤深。

    對于第一次自主研制核主泵的哈電動(dòng)裝來說，在很多方面都有一種“丈二和尚摸不著頭腦”的窘迫感，用仲維濱的話說就是，“連買個(gè)東西都不知道上哪兒買，那真是摸不著門”。

    在此情況下，國家能源局、中核集團(tuán)等多方積極協(xié)調(diào)，哈電動(dòng)裝得到業(yè)內(nèi)各方支持和幫助，中原工程公司精誠合作，共同面對各方困難，一起想辦法，一起解決問題。

    “像核級閥門、高壓冷卻器等配套產(chǎn)品的研制，需要我們派人協(xié)調(diào)。好多時(shí)候我們的人員確實(shí)打不開點(diǎn)了，中原工程公司就派人去，幫我們了解情況，替我們解決問題。”劉亨話語中流露出感動(dòng)，“中原工程公司有句話是，‘一旦合同簽訂了我們就是一家人’，本著這種思路，他們做了大量的工作。”

    在與配套廠家的項(xiàng)目協(xié)調(diào)上，哈電動(dòng)裝也秉承“一旦合同簽訂了我們就是一家人”的精神。如雙向推力軸承，光項(xiàng)目協(xié)調(diào)會(huì)前前后后就召開了30多次，劉亨告訴記者，“我們的設(shè)計(jì)人員在全程跟蹤，一起去做實(shí)驗(yàn)，克服各種各樣的問題。我有一次去參加協(xié)調(diào)會(huì)，看到我們的設(shè)計(jì)人員穿的都不是當(dāng)季的衣服。”

    “一旦合同簽訂了我們就是一家人”的精神也滲透到了哈電動(dòng)裝內(nèi)部各個(gè)角落和環(huán)節(jié)，為保證項(xiàng)目的順利實(shí)施，哈電動(dòng)裝組建了以董事長為總指揮的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，由項(xiàng)目管理、設(shè)計(jì)、工藝、檢測、制造、試驗(yàn)等專業(yè)人員組成，人員充分考慮梯隊(duì)建設(shè)，既有具備多年技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的老同志，也有剛剛進(jìn)廠的大學(xué)生，大家通力合作，群策群力，心往一塊想，勁往一處使。

    突破12項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)

    項(xiàng)目能否有條不紊的順利實(shí)施，與前期規(guī)劃有決定性關(guān)系。

    為此，哈電動(dòng)裝副總經(jīng)理李夢啟首先組織不同領(lǐng)域的技術(shù)總師進(jìn)行了主泵技術(shù)實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)評估，總結(jié)了機(jī)組總體設(shè)計(jì)技術(shù)、泵設(shè)計(jì)技術(shù)、電機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)、冷卻技術(shù)研究、關(guān)鍵材料研究、主軸密封研究、抗震分析、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、高壓冷卻器等配套件國產(chǎn)化、高參數(shù)雙向推力軸承研究、核心部件制造技術(shù)、核主泵全流量試驗(yàn)技術(shù)等12項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

    這12項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)全部列入哈電動(dòng)裝需要重點(diǎn)攻克的關(guān)鍵技術(shù)難題，并由專向負(fù)責(zé)人立項(xiàng)攻關(guān)科研，做到有計(jì)劃、有節(jié)點(diǎn)實(shí)施。通過對12項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，共形成研究報(bào)告33份，同時(shí)獲得了22項(xiàng)專利知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)。

    核電站主泵的自主化，關(guān)鍵在于核心技術(shù)裝備的自主化，其中泵設(shè)計(jì)技術(shù)中水力部件和主軸密封更是重中之重。

    水力部件是主要實(shí)現(xiàn)主泵功能的關(guān)鍵部件，哈電動(dòng)裝精心設(shè)計(jì)，通過多個(gè)葉輪的Q-H全特性(四象限、軸向力、徑向力)測試和比較試驗(yàn)的方式，最終確定水力優(yōu)異的水力部件模型。

    哈電動(dòng)裝設(shè)計(jì)部設(shè)計(jì)工程師馮曉東透露，產(chǎn)品葉輪、導(dǎo)葉的葉片曲面形狀復(fù)雜、尺寸精度高，因此而帶來的加工和測量成為重點(diǎn)攻克的瓶頸。哈電動(dòng)裝通過模擬件的數(shù)控程序驗(yàn)證以及關(guān)節(jié)臂曲面全方位掃描和三坐標(biāo)測點(diǎn)擬合的檢驗(yàn)手段，逐項(xiàng)克服制造過程中的關(guān)鍵技術(shù)及難點(diǎn)，最終在全流量試驗(yàn)上成功驗(yàn)證了設(shè)計(jì)和制造。

    說起最為核心的主軸機(jī)械密封技術(shù)，馮曉東顯得尤為激動(dòng)，“雖然水力部件自主化攻關(guān)很難，但最讓我們引以為傲的是我們的密封技術(shù)，密封是我們的亮點(diǎn)，而且是非常關(guān)鍵的亮點(diǎn)。”

    主軸機(jī)械密封由動(dòng)環(huán)和靜環(huán)配合組成，為目前世界上最先進(jìn)且可靠性極高的動(dòng)壓機(jī)械密封技術(shù)，其結(jié)構(gòu)簡單，便于在較短時(shí)間內(nèi)拆裝更換，有效減小對檢修人員的輻射量。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械密封的制造與試驗(yàn)論證，哈電動(dòng)裝引進(jìn)全套加工制造和檢驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)備，完成了全部設(shè)計(jì)、制造、檢測與試驗(yàn)工作，具備了獨(dú)立制造軸密封的能力。

    與此同時(shí)，在關(guān)鍵材料的國產(chǎn)化研發(fā)方面，為打破歐美國家對核電特種材料的出口限制，積極推進(jìn)與國內(nèi)廠家的合作，經(jīng)過努力，葉輪、導(dǎo)葉、下泵軸、密封室等絕大部分軸封主泵關(guān)鍵特種鍛件材料均已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化;同時(shí)，通過技術(shù)分析成功將主泵多種關(guān)鍵板材、管材等均采用國產(chǎn)材料。

    在關(guān)鍵零部件工藝國產(chǎn)化方面，2011年至2014年，哈電動(dòng)裝通過模擬件制造等多種方式成功完成了導(dǎo)葉、密封室、葉輪等20多項(xiàng)加工高難度的工藝攻關(guān)及零部件制造;同時(shí)，通過自主科研及與國內(nèi)有關(guān)單位合作，完成了下泵軸表面噴涂、平鍵表面高頻淬火、導(dǎo)葉葉片表面噴丸等高要求、高難度表面處理科研攻關(guān)。

    “2015年4月23日”

    “2015年4月23日”，是自主研制的核電站主泵的誕生日，將成為一個(gè)紀(jì)念符號鑄入史冊。

    當(dāng)日23時(shí)58分，哈電動(dòng)裝成功完成了我國核電史上首臺自主研制的核電站主泵高溫高壓全流量性能試驗(yàn)，填補(bǔ)了我國核電歷史上核電站主泵設(shè)備自主化的空白，也意味著補(bǔ)齊了我國核電站核島主設(shè)備自主化最后一塊短板。

    在主泵制造成功之后，最為關(guān)鍵的是全流量試驗(yàn)。主泵全流量試驗(yàn)需完成12大項(xiàng)20余小項(xiàng)性能考核試驗(yàn)，涉及了常規(guī)運(yùn)行工況試驗(yàn)以及斷水、全廠斷電等破壞性工況試驗(yàn)，哈電動(dòng)裝在沒有外部技術(shù)支持的條件下，分別自主完成了試驗(yàn)臺改造工程、操作控制系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)、各項(xiàng)性能考核試驗(yàn)、應(yīng)急事故處理等。

    “這種自主性的高溫高壓全工況試驗(yàn)，在國內(nèi)也是首次，不僅體現(xiàn)了哈電動(dòng)裝技術(shù)人員的能力，同時(shí)也為百萬千瓦級產(chǎn)品積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。”馮曉東說。

    自4月7日開始，在前期經(jīng)歷了225小時(shí)的調(diào)試及冷態(tài)試驗(yàn)、再經(jīng)過高溫高壓連續(xù)八天八夜的運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)之后，全流量試驗(yàn)終于迎來了最艱苦、最有挑戰(zhàn)性的后續(xù)試驗(yàn)。最后16天的試驗(yàn)情形，哈電動(dòng)裝副總設(shè)計(jì)師蔡龍至今歷歷在目，“由于試驗(yàn)7a發(fā)生過事故情況，在重新試驗(yàn)開始前大家手里都捏一把汗。”“試驗(yàn)8b是在無外接任何冷卻水的情況下，通過系統(tǒng)中的高溫水經(jīng)過無冷卻水的高壓冷卻器進(jìn)行自循環(huán)試驗(yàn)，該試驗(yàn)工況比試驗(yàn)7a更為嚴(yán)峻，在場人員有一種心突然提到嗓子眼的感覺。”

    “全廠斷電試驗(yàn)是具有破壞性的試驗(yàn)，沒有任何可參考的以往經(jīng)驗(yàn)，該試驗(yàn)是切斷主電源、輔助設(shè)備的電源，主泵自行停機(jī)，對設(shè)備的考核極其嚴(yán)峻。在試驗(yàn)結(jié)果出來前，在場人員從總指揮到具體工作人員個(gè)個(gè)屏氣凝神，試驗(yàn)人員汗水淚水交融。”蔡龍回憶道。

    持續(xù)六年的艱辛努力，終于迎來歷史性的一刻，2015年4月23日晚23時(shí)58分，最后一項(xiàng)模擬全廠斷電試驗(yàn)后重新啟機(jī)穩(wěn)定20分鐘后，我國第一臺自主制造的核電站主泵全流量運(yùn)行試驗(yàn)圓滿結(jié)束。

    7月21日，我國自主制造的首臺30萬千瓦核電站主泵成功發(fā)運(yùn)，等待它的是在不久的將來，給千家萬戶送去光明、給工業(yè)企業(yè)送去動(dòng)力的炫麗旋轉(zhuǎn)。