沈阳鼓风机集团股份有限公司承担
“CAP1400屏蔽电机核主泵水力部分研制”项目
沈阳鼓风机集团股份有限公司承担的辽宁省科技创新重大专项项目是“CAP1400屏蔽电机核主泵水力部分研制”。截至目前,该项目已完成多套水力模型试验,试验结果表明能够满足示范工程技术规格书的要求。
根据项目计划安排及设定的阶段目标,沈鼓集团CAP1400屏蔽电机核主泵水力部分研制项目组通过产学研合作,利用多年积累的水力设计技术经验,采用经典设计理论与相似理论相结合的方法,从沈鼓集团原有的高效水力模型库中选取了成熟产品的水力模型,运用相似换算设计完成了CAP1400屏蔽电机核主泵的水力模型方案;建立了NREC和TurboDesign等多种软件的数值计算平台,同时对具有试验结果的泵水力模型进行正、反命题研究,通过确定各软件对研究对象进行计算分析的最佳计算网格节点数及高质量的网格,并进行不同湍流模型的定常与非定常的多工况情况下的数值计算与对比分析,比较各软件各方案的计算结果与实验结果,针对CAP1400屏蔽电机核主泵水力模型的叶轮和导叶进行改进计算分析,最终选择并确定了最优化模型改进方案。
按照项目进度,沈鼓集团已完成了计划内容。根据阶段安排,沈鼓集团召开了施工设计(第一阶段)评审会,特别邀请了国家核电技术公司、国核工程公司、国核上海核工院、哈尔滨电气动力装备有限公司等主管单位和合作单位的领导及资深专家出席会议。会上,项目评审组认真听取了沈鼓集团CAP1400屏蔽电机核主泵施工设计汇报,并根据项目的进展——已按照设备规范书要求进行了CAP1400屏蔽电机核主泵有关压力边界、安全相关部件、地震响应、水力分析等技术设计分析,完成了施工图纸设计、零件明细、试验规范、采购规程、材料数据单等施工文件的实际情况,给出了一致的结论:沈鼓核电公司CAP1400屏蔽电机核主泵研制已达到施工设计要求,同意通过施工设计(第一阶段)评审。此次通过施工设计(第一阶段)评审,标志着该辽宁省科技创新重大专项项目的多项关键单元技术已达成里程碑节点,具备了全面启动CAP1400屏蔽电机核主泵加工试制任务的条件。
CAP1400屏蔽电机核主泵是CAP1400国产化研发的重点和难点,项目组为了圆满完成这一艰巨的研制任务,不但构建了完善的文件管理体系,确立了进度计划和专项例会制度,还在企业内部遴选出优秀人才,成立了由沈鼓集团董事长苏永强亲自挂帅的专项团队,设置了项目执行组和多个专业技术组,并聘请了泵业的知名专家和学者组成了特聘专家组,为项目执行提供技术支持和关键节点的论证,力争按项目时间节点完成该项目的研制任务。
与AP1000屏蔽电机核主泵相比,CAP1400屏蔽电机核主泵不是简单放大,在结构设计和加工制造方面都进行了创新,大大提高了我国核电用泵及其他重大工程用泵的原始创新能力和集成创新能力。该项目取得的技术成果可以用在CAP系列核主泵的研发制造、常规岛大型循环水泵、其他核设施用泵等方面,加快和促进我国核电事业的发展。CAP1400屏蔽电机核主泵水力部分研制成功,将产生深远的影响,并创造巨大的经济效益。
沈阳远大科技电工有限公司承担
“CAP1400核电站主冷却剂泵变频调速装置”项目
沈阳远大科技电工有限公司承担的辽宁省科技创新重大专项项目是“CAP1400核电站主冷却剂泵变频调速装置”。目前,风能、水能、太阳能等已经成为人们可以成熟应用的新能源,而相对于其他几种新能源,核能更具有持续稳定、性价比高的优势,因此在未来的国民经济中,核能的开发与应用将占据重要位置。
此前,出于对核电项目安全性的要求,我国组织相关方面的专家历时两年,经过反复比较论证,决定从美国西屋公司引进AP1000技术,而后在消化吸收、全面掌握AP1000的技术基础上,通过再创新开发和台架验证,开发出拥有我国自主知识产权的更大容量的非能动压水堆技术。
CAP1400核电站主冷却剂泵变频调速装置作为我国自主研发的CAP1400核电站主冷却剂泵的配套变频装置,属于核主泵的关键零部件。
据了解,CAP1400核电站每台机组需要4台泵负责主冷却剂循环,反应堆冷却剂的密度在冷态下约为热态的1.4倍。若主泵在冷态下直接全电压工频启动,会使主泵电机长时间超功率运行,容易因过电流而损坏。因此,必须用主泵变频器启动主泵,使得主泵在受控状态下逐步升速、加功率,确保不过电流,降低对主泵电机容量和过电流能力的要求。当时我国引进的AP1000技术中主冷却剂泵的频率是60Hz,而我国电网频率是50Hz,这就要求主泵变频器不停机长期运行,若变频器失效则引发停堆。CAP1400核电厂的主泵机组按中国工频电网50Hz设计,其同步转速为1500r/min。因此在主泵已运行于额定频率和额定转速时,可以通过变频器旁路停运,将主泵由变频器供电改为工频电网供电,但是目前我国还尚无实际产品可以满足要求。
沈阳远大科技电工有限公司在项目执行过程中,重点对大功率能量回馈、变频器高可靠性、同步投切、大功率水冷等关键技术进行研发,根据主泵和变频调速装置双方的特性和技术要求,反复论证决定系统功率单元,采用高压电力电子开关器件并对其采用水冷的散热方式,既可减少系统功率单元的级联数和功率器件数量,有效降低系统的故障点和故障率,又能充分利用水冷散热系统散热效率高,使发热量更加均衡等优点,提高变频调速系统工作的稳定性,为未来CAP1400核电站整体出口打下基础。
大连华锐重工铸钢有限公司承担
“CAP1400核主泵铸造壳体研制”项目
大连华锐重工铸钢有限公司承担的辽宁省科技创新重大专项项目是“CAP1400核主泵铸造壳体研制”。
据了解,目前国内只有安徽省一家公司具备生产核电核一级铸件核主泵泵壳的铸造能力,辽宁省现阶段没有企业可生产核一级铸件。大连华锐重工铸钢有限公司此次承担该项目以CAP1400主泵泵壳的研制为突破口,争取在项目研发完成后,取得国家核一级铸件的生产资质。
该项目2014年初立项,2014年9月正式签订项目合同。通过前期考察,大连华锐重工铸钢有限公司已经获取了CAP1400的图纸及技术规范,在结合外聘专家的培训及经验的基础上,项目详细完成了主泵泵壳的铸造工艺方案,进入到核主泵泵壳铸造工艺设计阶段,下一步将进行全面的计算机凝固模拟分析,预计最终工艺方案将会在今年年底前完成最终评审。
大连华锐重工铸钢有限公司作为大连华锐重工集团股份有限公司下属的全资子公司,其前身是大连重工集团重型铸钢厂。经过近半个多世纪的发展,该公司已经成为全球主要的大型火电、水电设备铸件供应商,国内主要的船用铸件供应商。
在国内大型铸锻件行业中,大连华锐重工铸钢有限公司的技术开发能力始终保持着领先,在关系国家经济安全的大型关键铸钢件研制上,成功制造出国内首台百万千瓦火电机组超临界外缸和达到三峡工程技术要求的70万千瓦水轮机转轮全套铸件——上冠、下环和叶片。2007年大连华锐重工铸钢有限公司正式进入核电制造领域,凭借多年的实践积累,成功制造1000MW核电汽缸,是国内极少数具备核电汽缸生产资质的铸造企业。
CAP1400是国家核电在引进消化吸收AP1000三代核电技术的基础上,结合我国核电设计、建设、运行经验,开发的拥有自主知识产权、功率更大的“非能动大型先进压水堆”核电型号。该项目将在山东荣成石岛湾建设示范工程。
核主泵泵壳为核岛核一级铸件,由于CAP1400主泵泵壳对轮廓尺寸、重量以及材质要求都很特殊,泵壳结构复杂,铸造难度较大,尤其是核主泵泵壳清洁度及防污染要求更为严格,检验要求也非常高,因此,核主泵泵壳铸件整体制造研发难度可想而知,但大连华锐重工铸钢有限公司项目组成员通过前期与外籍铸造专家的交流、培训,已经成功攻克了核主泵泵壳的铸造工艺设计,现正在进行核主泵泵壳的计算机凝固模拟分析,力争在项目完成后取得国家核安全局核一级铸件的生产许可。CAP1400核主泵铸造壳体研制项目的顺利完成,将使大连华锐重工铸钢有限公司正式跻身国家核一级铸件供应商的行列,实现每年拥有10台主泵泵壳铸件的生产能力,并将大力提升大连华锐重工铸钢有限公司在全球尖端铸件领域的竞争力,对提升我国核电整机技术并带动相关产业发展具有重要的意义。
大连大高阀门股份有限公司承担
“CAP1400核级泵阀锻件研制”项目
大连大高阀门股份有限公司承担的辽宁省科技创新重大专项项目是“CAP1400核级泵阀锻件研制”。
随着我国能源结构的调整,核电在我国已经进入了快速发展与技术更新换代并举的新阶段。国家在引进AP1000三代核电技术并消化吸收的基础上,提出了通过自主创新,形成设计、制造、建设和运营拥有自主知识产权的CAP1000/CAP1400核电机组的综合能力。
目前,国内还没有关于CAP1400爆破阀制造的成熟技术和经验。早在2009年5月爆破阀国产化高层协调会议召开后,国家核电技术公司就确定了大连大高阀门股份有限公司承担爆破阀国产化的研发任务。
随后,大连大高阀门股份有限公司通过消化吸收美国西屋的技术,与上海核工程研究设计院、中国工程物理研究院化工材料研究所、大连理工大学材料与工程学院等组成研发团队,采用产学研用相结合自主研发的技术路线,投入大量人力、物力,调用国内外各种资源,先后在上海、大连、绵阳、北京召开审查会、协调会20余次。该研发团队自主创新,克服重重困难解决关键制造技术等多个难题,其中包括药筒驱动装置输出能量与拉力螺栓和剪切盖关键尺寸的匹配性研究,剪切盖材料特性的研究和剪切瞬间的应力变化和剪切机理的研究,爆破过程中引起的载荷对接管管道载荷的影响分析、爆破阀的弹道性能分析研究,承压件60年承压可靠性分析,核一级承压铸、锻件的制造材料、锻造工艺技术、核级锻件检验技术、关键零部件制造工艺技术研究,产品结构密封、点火装置可靠性研究,抗震性能分析与计算、药筒驱动装置性能试验和鉴定试验研究,爆破阀整机性能试验和鉴定试验研究等多项关键技术,并研发出拥有自主知识产权CAP1000、CAP1400爆破阀。
现在,大连大高阀门股份有限公司设计的核级泵阀锻件已通过国家核电技术公司的专家评审,并完成爆破阀原理样机及工程样机试爆,试验测量数据符合设计要求。接下来,他们将进行CAP1000/1400爆破阀全尺寸工程样机功能性爆破试验及EQ鉴定试验,并按照核电设备的EQ鉴定要求模拟十万年一遇的地震等自然灾害和核电厂严重事故工况进行一系列的验证试验,包括强度试验、密封试验、辐照老化试验、寿命试验、电磁干扰试验、抗震试验、浸没试验等试验,保证设备在各种工况下的使用可靠性,进而拥有模块化、标准化的核电产业规模,达到世界核电先进水平并具备走向国际市场的能力。
沈阳科金特种材料有限公司承担“CAP1400
核电项目用高性能核级合金锻件的研制”项目
沈阳科金特种材料有限公司承担的辽宁省科技创新重大专项项目是“CAP1400核电项目用高性能核级合金锻件的研制”。沈阳科金特种材料有限公司是具有民用核安全设备制造许可证的高新技术企业,是国内极少数具备国家许可生产核1、2、3级锻件资质的厂家,为包括中国原子快堆、实验快堆、秦山、恰希玛、红沿河等在内的多项核电工程提供大量的配套产品,产品质量均可达到法国RCC-M和美国ASME标准中的技术指标要求。
自我国第一次引进核电技术以来,核电所用高端设备就一直依赖进口。在CAP1400核电技术的自主研发过程中,如何实现核电站所需核主泵等关键设备的全面国产化,是确保其顺利实施、形成具有自主知识产权技术的关键。上述关键设备所涉及的高性能核级合金锻件材料,如ASME SA-965 F304、ASME SA-182 F304N、ASTM A-473 S41500、ASME SA-540 B23、ASTM A336 type403等,其核心制造工艺技术都掌握在国外相关公司手中,这些合金锻件的强度级别不一、规格尺寸大小不同,且产品综合性能指标要求高,对这些合金锻件材料的化学成分、夹杂物水平和晶粒度级别等内控标准,目前国内尚无相应技术标准规范,亟待建立。
沈阳科金特种材料有限公司承担的“CAP1400核电项目用高性能核级合金锻件的研制”项目以上述五种核电关键设备用高性能核级合金锻件材料为对象,基于已有的研究工作基础,针对不同合金锻件性能要求,在合金成分优化基础上,开展纯净化熔炼工艺研究,进行合金中H、O、N及低熔点杂质元素含量控制,以提高合金的纯净度和成分均匀性,实现大尺寸钢锭夹杂物和偏析控制;通过热加工工艺优化研究,特别是最后一火次变形量控制,确保合金晶粒尺寸一致性,实现大尺寸合金锻件组织均匀性控制;通过热处理工艺优化,实现大尺寸合金锻件的组织结构和析出相控制,满足合金锻件强塑性匹配要求。
在上述工作基础上,他们还将进行合金材料的微观组织分析和相析出行为研究,以及全面的力学、物理和其他相关性能测试,发展高性能核级合金锻件组织、性能和热加工工艺基础数据库,建立相关技术标准,完善产品研发、生产和检测技术平台,形成批量生产能力。通过消化、吸收和再创新,形成拥有我国自主知识产权、功率更大、安全性更高、寿命更长的大型先进压水堆核电技术,以摆脱我国核电技术依赖进口、核电发展受制于人的局面,既可满足我国在2020年实现核电装机7000万千瓦,占中国电力总装机容量5%的目标,又可满足我国核电成套技术“走出去”的战略,实现由“核电大国”向“核电强国”转变的目标。 |