泵在核电领域的技术现状及发展趋势——访重庆水泵厂有限责任公司副总经理彭忠先生

《泵工程师》 2017-10-27 12:37 123游览

核能是国家战略力量的重要基础,是国家能力的重要支柱,按照《电力发展“十三五”规划》,2020年国内核电装机将达到5800万千瓦。因此,未来的四年里仍有3000万千瓦以上的核电机组建设项目待核准,核电建设的高峰期已然来临。业内机构预计,仅仅核电机组的设备投资将不下2000亿。而且,核电招标提速也表明,核电设备需求将继续大规模释放。

 

重庆水泵厂有限责任公司(以下简称“重泵公司”)隶属重庆机电集团,2005年公司开始涉足核电行业,并于2009年完成了多种核二级、核三级泵类产品的鉴定,这一阶段,实现了重泵公司的腾飞。如今重泵公司已进入了第二阶段核电发展规划,包括核二级以及从核二级向核三级和非核级纵深发展,公司计划在核电行业形成产品线广的优势,把核电行业做宽做深。



彭忠(先生)

重庆水泵厂有限责任公司副总经理

 

1993年毕业于重庆大学机械制造工艺及设备专业,同年9月就业于重泵公司,在车间担任技术员两年,1995年开始从事营销工作,先后担任片区经理、销售处处长、市场部部长、总经理助理,2016年重庆大学MBA毕业,2016年被重庆机电集团提任为重泵公司副总经理,主管营销工作。


PEM记者:
首先,您能为我们介绍一下重泵公司是从何时开始涉足核电领域的吗?大概的发展历程是怎样的?
彭忠先生:
实际上重泵公司进入核电领域很早,从60年代就已经开始。重泵公司是一家拥有军工背景的企业,军工领域中也有一些核电上的类似应用。在大亚湾核电站、秦山核电站等项目中,也有重泵的产品,只是相对较少。前年,我去了一次四川的夹江,夹江是中国的堆谷,主要做核电小堆实验。在那里,我看到了我们公司做的几台泵还在运行,比我年龄还要大,虽然经历了汶川大地震,但这几台泵依然很坚挺,令我非常激动。以现在的核级标准划分,这几台中,主泵属于核一级泵,另外几台属于核二级泵。同时,我见到了我们那时的图纸,都是手工画的,保存得非常完好。我不禁感叹,重泵公司能够有今天的成就,真的是几代人的艰苦付出和不懈努力。

最初,我公司并没有把核电当作一个主业来做,一方面因为当时的需求量不大,另一方面那时候的核电产品基本都是依靠进口,国产化程度不高,国内制造业还没达到这个水平。2005年,重泵公司正式全面涉足核电领域,并将核电列为公司的战略发展方向之一;2009年先后完成核二级上充泵、水压试验泵的鉴定;2010年取得由国家核安全局颁发的核二级设计、制造许可证书,重泵公司成为国内核电领域唯一一家既有容积泵又有离心泵的核二级资质厂家。2011年,受日本核电事故影响,国内核电行业沉寂了几年,重泵公司中标的田湾核电站5、6号机组合同延缓执行,但从2015年开始核电项目重新提速,重泵公司2017年参与了海南昌江、福建漳州核电项目,核电领域全年总订货超过1亿元人民币。 

 

PEM记者:

重泵公司在核电产品研发制造过程中,遇到的技术要求最高、研发难度最大的是哪一款产品?

彭忠先生:

我们在核泵的研发过程中确实遇到很多难题和挑战。核电站设备大致可分为核岛、常规岛和辅助设备,投资价格比例大概是6:3:1。从核的级别划分,可分为核一级、核二级、核三级泵和非核级泵。

核二级泵的品种相当多,要想取得设计制造许可证书,必须研发其中一款产品,通过业内专家对整个过程的考核和鉴定,方可以获得核二级证书。为了尽快进入核电市场,国内较多厂家,都以相对简单的泵作为取证研发的样机,通过鉴定来获取核二级证书,获得了资格证书,通过此捷径进入核二级泵的招投标工作。但重泵却选择了一个最难的上充泵进行研发,来获取核二级证书,这种违反常理的做法正是我公司对技术实力自信的表现。历时5年研发成功,到第一台在阳江核电站运行,整整用了10年时间,过程的艰辛只有我们自己才能深深体会。上充泵的成功研发,把重泵公司推到了核电领域核电产品的一个新高度。 

上充泵具备三种功能:第一,上充功能: 向反应堆冷却剂系统输送上充水,维持稳压器正常水位。执行上充功能;第二,主泵密封水注入功能:为3台反应堆冷却剂泵的1号轴封提供密封注水,每台主泵密封水的额定流量为1.8m3/h,其中1.12m3/h的水流顺轴而下进入反应堆冷却剂系统,既阻止主回路高温冷却剂沿主泵轴向外泄漏,又润滑和冷却主泵轴承,防止主泵轴承损坏;剩余的0.68m3/h的水则经主泵1号轴封的结合面作为密封水回流被RCV系统回收。它的可靠性要求非常高;第三,高压安注功能:在安全注入情况下,上充泵作为高压安注泵运行,防止在LOCA事故中堆芯裸露。执行高压安注功能时,2台上充泵同时运行,正常情况下上充泵由低压安注泵的出口供水,并由低压安注泵为其增压,低压安注泵水源来自于换料水箱(PTROOIBA)。在低压安注泵增压失效情况下,上充泵则直接从换料水箱(PTROOIBA)吸水。上充泵出口水流过硼注入箱,将浓硼水带入到反应堆冷却剂系统冷管段。当换料水箱(PTROOIBA)水位达到低液位时,安注运行进入再循环阶段,低压安注泵吸入口自动切换到安全壳地坑。

因此该泵的性能曲线非常特殊,具有五个考核点。0流量的时候要求扬程达到1860m,考核点分别为13.6m3/h、29.3 m3/h、34 m3/h、42.9 m3/h、148m3/h、160m3/h,要求性能曲线陡降。一般泵满足两个点容易做,而这台泵要求5个点,并且每个点都非常重要,水力模型难度极大。对于上充泵,在我们没有研发之前,只有德国、法国、日本几家国外知名工厂有能力做,但对于最小5m3/h的实验,这几家厂从来没有真正做过实验,都是从理论上去验证。而重泵公司是亲自做了5m3/h的试验,做完了以后我们把泵解体,在场的专家全都赞叹不已,泵没有一点损伤。这台泵包括水力模型在内的研发,重泵完全是自主创新的,与一些拿来主义不同,我们这台上充泵的结构和其它厂家完全不一样,这可能也得益于我们在钢铁行业除鳞泵方面的宝贵经验。

十年磨一剑,为了研发这款产品,我们用的时间确实太长,但作为国有企业来说,这是一种责任和担当。我们经常说“一带一路”,真正的“一带一路”,是把国内的厂家、技术、设备等好的东西带出去才是根本。从2005年我们开始涉足核电领域,到2015年真正投入运行,整整10年时间。出于安全性和重要性考虑,阳江核电站请我们去现场进行检修,检修结果非常好,为此我们还收到广核发来的感谢信。到目前为止,国内上充泵仅我公司一家通过鉴定并拥有业绩。上充泵是核电泵中除核电主泵外最难的、要求最高的泵类产品,我们的成功研发,为我们在行业里树立了良好的口碑,赢得了客户的认可。



PEM记者:

在核电领域中会使用到哪些类型的泵类产品,对于这些产品是否有一些特殊的标准与要求?

彭忠先生:

核电站分为核岛和常规岛,涉及到的泵类产品相当多,各种类型的泵基本都会用到,比如屏蔽泵、真空泵、潜污泵、计量泵、深井泵、筒袋泵等等,大方向分为离心泵和容积泵,离心泵占了绝大部分,超过90%。核级泵的生产制造到出厂是非常严格的,厂家拿到订单后,要向国家核安全局上报,安全局随时进行监管。所以泵的管理成本很高,做核电产品,从原材料供应的资质就开始审核,制造过程严格监管,所有行为要求做到可追溯性。一旦出现重大问题,就必须停工,然后进行专家分析,比如遇到补救措施需要焊接时,不能自行解决,而要进行专家评定后才能继续生产。“凡事有章可循,凡事有人负责,凡事有据可查,凡事有人监督”,核电四个凡事也被称作核电制造的灵魂。

核电站有不同的技术线路,比如国核AP1000,中核版的华龙一号,广核版华龙一号,俄罗斯VVER等等,制造厂要根据不同的技术线路有针对性的开发产品,对于核级同类产品,哪怕技术参数接近,也需要有针对性的样机鉴定,所以对于制造厂家,前期的投入非常大。 

核电压水堆电站现在采用RCC-系列标准,如RCCP.RCCM.RCCE等。一部分用GB国标、美国的ASME/ANSI。 重水堆如秦山核电站,用的是加拿大的CANDU技术,对ASME标准要求严格一些;田湾核电站采用俄罗斯VVER技术,制造厂必须遵循俄罗斯的核电规范及技术规格书。

 

PEM记者:

目前国内核电项目中设备的国产化程度是怎样的?

彭忠先生:

高铁、核电是我们国家对外宣传的两张靓丽名片,中国核电出海步伐加快,核电“走出去”上升为国家战略。泵类产品的国产化程度比较高,这和国家层面的政策支持力度是分不开的。秦山一期以及大亚湾核电设备主要依靠进口,到了秦山二期国家开始推进国产化,培养了一大批技术人才及管理人才,秦山二期国产化程度达到60%,之后的红沿河一、二号机组国产化达到64%,三、四期国产化到达70%。中核、中广核通过引进技术,消化吸收及再创新,在安全等级上又提升了一个高度,技术融合后,形成我国具有自主知识产权的“华龙一号”。核电设备从依赖进口到逐步国产化,目前华龙一号泵类产品国产化超过90%,中国制造业可以说实现了质的飞跃。

核电行业设备国产化的顺利推进,离不开国家层面政策的支持,前几年的招标中,还特别给予了国产化加分项,这给国内装备制造业带来极大信心,扶持了一批有实力的厂家积极参与,重泵公司也在这其中。现在招投标中,虽然取消了国产化优惠条件,但经过几年的磨练,国内制造商的能力和实力已经大大提升,有些性能指标甚至超过国外品牌。



 

PEM记者:

您对国内的核电行业发展趋势是怎样看的?

彭忠先生:

全球核电站运营439台,其中美国99台,占电力来源19.5%,法国是对核电依赖度最大的国家,58台占电力来源76.9%,中国仅次于美国、法国、俄罗斯,位列全球第四,当前在运核电机组数达35台,累计装机容量3364万千瓦,占全国发电总量仅仅只有3.61%,中国的电力超过70%靠的还是煤电。所以,核电作为一种清洁能源,发展潜力巨大。

我国是世界能源的生产和消费大国,核电是能源结构调整的重要依托,是改善中国能源结构的必选项,核电将成为“十三五”时期重要的能源组成部分。当前,我国正大力推动核电事业的安全高效发展,沿海核电建设和核电出口赢来双高峰。随着国产化深入,核电装备千亿市场空间正在开启。在核电“十三五”规划、“一带一路”及“走出去”的战略护航下,我国正加速核电大国向核电强国升级转型,这给我们装备制造业带来历史性机会。

 

PEM记者:

您对国内核电行业的市场现状是怎么看的?

彭忠先生:

现在进入和想进入核电领域的厂家开始多起来,竞争日益激烈,核电产品的利润没有想象那么高,也出现某些厂家为了追求利润,弄虚作假或者不按规范做事,受到国家核安全局的处罚。核电产品的利润是管理出来的,管理好了就挣钱,管理不好就一定亏损。另外,核电项目的建造周期很长,从拿到第一笔预付款,到最后一笔质保金的收取,真正要实现全额回款一般需要8年。所以对于想进入核电领域的制造厂家,要综合评定自己的实力,重在评定自身的技术研发能力、装备能力及管理能力。 



PEM记者:

未来重泵公司在核电领域有着怎样的规划?

彭忠先生:

“华龙一号”作为我国具有自主知识产权的第三代技术,重泵公司已经开发了一些核二级、核三级及非核级产品,并取得订单,现在在关注第四代新技术,包括核电小堆、移动堆的进展。在重庆机电集团的大力支持下,重泵公司前几年在科研方面投入了一亿多人民币的研发资金,研发成果显著,2014年获得国务院颁发的“国家科学技术进步奖”二等奖,2016年国家发改委、科技部、财政部、海关总署、国家税务总局五大部委联合颁发“国家企业技术中心”。作为国企,以此为平台,重泵公司希望为重大装备国产化多做贡献。

从企业的整体战略布局来看,我们会坚持把核电市场作为公司的重要板块,产品坚持从核二级泵向核三级泵、非核级泵逐步延伸,期望订货占比达到公司总额的15%~25%。通过核电项目的合同执行,进一步加强核文化意识,树立严谨的工作作风,同时做好矿冶、钢铁、石油化工、城市给排水等行业,创新驱动重泵公司持续、健康、稳定发展。

重泵公司副总经理彭忠先生(左)与本刊主编边玉平(右)、本刊责编刘卫(中)合影



■ 核电“安全阀”——上充泵的国产化突破

上充泵俗称核电站的“安全阀”,在百万千瓦压水堆核电站中不仅承担给反应堆冷却剂系统提供上充水和冷却密封水,而且在事故状态下为防止堆芯裸露提供高压水强制安全注入功能。上充泵既要能够保证从极限小流量到正常设计流量的整个运行参数范围内不停地无故障运行1年以上,同时在事故状态下当其他设备停机时能够依然可靠运行。因此,上充泵在核电关键泵国产化研制中技术难度最高,对核级泵全面实现国产化进程具有标志性意义。

重泵公司联合国内核电领域权威专家历时五年攻坚克难,以具有重泵完全核心技术和自主知识产权的技术方案为基础,通过开展水力模型优化设计和组合匹配试验研究、无预润滑快速启动轴承结构的攻关、应对热冲击工况和极限小流量工况的结构研究及试验攻关等系列自主创新工作,攻克多项甚至连国外厂家都不愿触及的技术禁区,不仅实现了上充泵样机顺利通过由核电专家全程现场见证的各项试验考核,而且泵组在经历各项试验的苛刻考核和多次解体重新组装后,其运行振动值依然低于技术规格书规定值的二分之一,其运行平稳性和可靠性均优于国外产品,充分展现了重泵公司的技术实力、研发能力和管理水平。

重泵公司开展的核电上充泵自主研发工作得到国家能源局、中国机械工业联合会及核电领域专家的高度关注和重视,项目列入了2008年中央预算内投资计划,其国产化研制历程书写了社会各界为我国核电工业发展和核电设备自主国产化事业而团结互助、奋力拼搏、无私奉献的华彩乐章。在上充泵的国家级鉴定会上,鉴定委员会主任叶奇蓁院士兴奋地表示,“首台国产上充泵的技术性能达到国际同类产品先进水平,是我国核电站安全关键设备国产化的一次重大突破,表明了我国已经具备核级泵国产化的能力和条件”。

2010年,中广核工程有限公司、中国核电工程公司在阳江核电和田湾核电等项目中同时选用重泵公司研制的上充泵作为国产化首批产品,重泵公司核电板块当年新增订货迅速突破亿元,呈现出强劲的发展势头,为公司奠定国家核电关键泵国产化和产业化排头兵地位展现出绚丽前景。

 


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