第28版:党建/文化

中国能源报 2020年09月14日 星期一

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集合小创新 发挥大作用(创新先锋)

——记中能装备华东装备阀门驱动装置研究团队

■本报实习记者 张榕馨 特约通讯员 李德胜 《 中国能源报 》( 2020年09月14日   第 28 版)

  8月25日,由中能装备华东装备(以下简称“华东装备”)阀门驱动装置研究团队研制的“华龙一号”三代压水堆核电站“1E级K1、K3类电动执行机构”,通过了中机联和中通协的成果鉴定。专家一致认为,该产品具有自主知识产权,达到国际先进水平,可在“华龙一号”三代压水堆等核电设施推广应用。

  从核级气动执行机构、第三代核电核级阀门驱动装置,到超超临界发电机组配条电动执行机构,一系列技术性能国际领先的产品,展示出华东装备阀门驱动装置研究团队一流的科研实力。截至目前,该团队已经主持和参与了1个国际标准、5个国家标准及10个行业标准的制订,取得了国内近90%的核电气动执行机构市场份额,研发的第三代核电核级阀门驱动装置已应用在“华龙一号”海外首堆工程——巴基斯坦卡拉奇K2K3核电站中。

  进军核电 填补空白

  核级气动执行机构对核反应堆的安全运行起着关键作用,没有核级执行机构的自主化,就无法真正实现核级阀门的自主化。

  “做核电配套产品,要求非常严格。比如生产一个电脑壳,所需的资料堆得比人都要高,里面所有元器件、加工工序、过程都要符合规定,且要确保产品质量在寿命周期内可追溯。”研究团队成员们介绍说。

  核级气动执行机构的研制过程,被团队成员们形容为“集合小创新、发挥大作用”。通过调整配置、改变结构、定制器件等,使整机的推力和行程更加适应不同的阀门需求;通过采用定制器件、优化配方和制造工艺,该产品具有了更高的耐高温、耐辐照、耐腐蚀和耐疲劳性能。

  在控制系统上,阀门驱动装置研究团队首次运用双回路冗余设计,保证主配件与冗余件功能的一致性和切换的平滑性,显著提高了系统可靠性。

  在提高安全性能方面,团队成员创新设计,使蓄能装置、止动结构和关键零件形成“三足鼎立”,提高螺纹防松和抗振性能,确保整机长期使用的稳定性,杜绝安全隐患。

  2018年,“核级气动执行机构”获评中国电力技术发明三等奖。截至目前,国产核级气动执行机构已相继应用到巴基斯坦卡拉奇K2K3核电机组,红沿河核电站5号、6号机组,福清核电站5号、6号机组等多个核电工程中。

  核级气动执行机构的研制成功,打破了国外核电关键设备的技术垄断,填补了国内空白,不仅提高了核电站关键设备的国产化率,更是提升了核电设备国产化技术水平,为中国核电建设作出了重要贡献。

  核级阀门 自主研制

  随着中国核电自主化的不断发展,以“华龙一号”为代表的第三代压水堆核电技术对相关设备的材料、性能、防护、寿命、可靠性、非能动功能等都提出了更高的要求。

  凭借在核电配套设备领域的技术优势,研究团队在行程传动机构、薄膜式角行程气动执行机构、直流电动执行机构系统及测试方法等关键技术领域取得重大突破,于2019年完成第三代核电核级阀门驱动装置的研发及其产业化,该设备适配于中国自主设计的CAP1400和“华龙一号”核电机组。

  “‘华龙一号’首堆海外机组,巴基斯坦卡拉奇K2K3核电站首次成功应用国产核级阀门驱动装置。”团队成员们对此非常自豪,“降低了机组建设成本,缩短了建设周期。”

  第三代核电核级阀门驱动装置的成功研制,有力地推动了核电设备的国产化进程,提高了国内核级设备的技术保障能力,有利于提高中国核电技术整体水平,加速发展第三代核电技术,形成中国的核电品牌。

  创新驱动 做优做强

  “无论团队规模多大、底子多好,一旦失去创新优势,就无法把设备做优做强。”多年来,华东装备阀门驱动装置研究团队因创新而进步,不仅在核电站配套设备领域成绩斐然,在其它电力设备的研发领域也有突出的贡献。 

  研究团队始终紧跟超超临界机组阀门国产化的步伐,研制的超超临界发电机组配套电动执行机构已相继应用在句容电厂、泰州电厂和北疆电厂等十几项工程中,不仅有效降低了机组的建设和维护成本,更是大幅度提高了国内超超临界机组配套设备的自主创新和制造能力。

  “要让电动执行机构更好地实现对阀门的控制和开关,关键是尽可能精准地反馈阀门位置。” 研究团队研发的新型行程传动机构和绝对编码位置检测装置,能够准确测量所有方位的角度,分辨率达到0.0879度,使设备精度显著提升。

  为了让超超临界发电机组配套电动执行机构能够更精密、更稳定地控制机组阀门,研究团队首次采用电子力矩转矩控制机构及动态转矩检测技术,将电机转矩角数值转换为电信号,实现了转矩控制的数字化和智能化。

  “结合阀门装置行业领域当前的发展趋势,以及核电设施对设备安全性、可靠性越来越高的需求,研制‘小型化、整体式’设备势在必行。”据了解,研究团队已着手进行核级弹簧复位、紧凑智能型电动装置的研发。

  “如今,我们正尝试将原用于机器人行业的RV技术、谐波技术引入核级电动执行机构的主传动部分,以期进一步提高产品传动效率、延长使用寿命,降低能耗。” 研究团队不断推动基础技术研究和思路创新,使产品适应未来低碳经济的需要。