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台山核电故事 | 车间里的电机“心脏”专家们

北极星电力网新闻中心  来源:东方 电气  作者:东方电机  2018/12/28 8:38:17  我要投稿  
所属频道: 核电   关键词: 台山核电 EPR 三代核电

北极星核电网讯:2018年12月13日,东方 电气参与研制的全球首台EPR三代核电机组、世界上单机容量最大的台山1号核电机组完成168小时示范运行,具备商业运行条件,成功验证了东方 电气供货设备的质量稳定、性能可靠,也成为东方 电气创新驱动,走向世界的又一靓丽名片。

(来源:微信公众号“东方 电气” ID:DEC-CN 作者:东方电机)

台山核电机组成功的背后凝聚着每一个东方 电气人的心血,也有着许多不为人知的故事。

本期,小编将为大家分享台山发电机“心脏”专家们的故事。

定子与转子的“小插曲”

东方电机为台山核电站提供首期全部两台核能发电机,1750兆瓦的单机容量,是东方电机制造的技术难度最高、结构最复杂、体积最大、重量最重的核能发电机。

2010年1月12日,台山1号核能发电机在东方电机开工制造。2013年8月24日,台山1号核能发电机定子发运出厂。

台山1号核能发电机的成功制造,标志着东方电机在大容量、高参数发电机制造领域再次刷新纪录,登上了核电制造新的高峰。

2018年12月13日,台山1号核电机组完成168小时示范运行,具备商业运行条件。听到这个消息,曾经参与过台山核能发电机制造的东方电机人不由得回忆起当初制造的一幕幕……

定子,核能发电机最重要的构成部件,能否制造出高质量的定子,决定着整个发电机的成败。

2010年11月22日,台山1号机座被放在了装压工位,定子装压工序正式开始。

定子长近11米,宽7米多,放在厂房里,就像一座山,更像东电人励精图治过程中必须要迈过的一道坎。核电定子铁芯比过去制作过的所有类型机组都更重、更大,冲片叠装耗时更长,劳动强度非常高,且工期要求十分紧张。

定子铁芯工艺要求极高、极严。这种定子也是东方电机首次制造,没有可直接借鉴的经验:缺乏 “预留热压缩量”“齿轭部松紧控制量”的关键工艺数据,而这两项关键参数,直接决定着定子铁芯叠片质量的好坏。

重大关键节点,丝毫不容失误;东方电机极为重视,务求一战决胜。

东方电机精心选拔了包括设计和工艺工程师、项目生产管理以及车间操作工人在内的精兵强将,组成了台山核电装配专项团队,拉开了攻坚战的序幕。一次次召开技术研讨会,针对核心要点、难点进行辨析,再结合既往的机组铁芯装压经验,精心编制了定子装压工艺技术方案。

方案是否可行?试验说了才算。

经过多次工艺样件试验,最终确定了该机组定子铁芯的“预留热压缩量”及“齿轭部松紧控制量”两项重要的工艺参数,彻底完善了铁芯装压工艺流程。2011年6月2日,定子铁芯顺利交付定子装配攻关队,最终圆满完成了铁芯装压工作。

装压刚结束,又迎来了定子线圈装配,槽楔装打工是其关键工序之一。

定子槽楔打得好不好,直接影响电机的质量和寿命。更要命的,仍然没有可直接借鉴的经验。于是,只有摸爬滚打,只有一次次试验。

攻关团队毫不示弱,“品尝梨子”“解剖麻雀”,他们在模拟定子上先后进行了十次槽楔装打烘焙试验,终于获得了装打槽楔最理想的工艺数据和实操经验。

攻坚路上,真是荆棘密布,险象环生。槽楔装打试验成功后,还没来得及喘一口气,却遭遇了部分槽楔胶面开裂问题。如何解决?谁也说不清。

攻关团队,挺身应战。历时一个半月,进行了9次工艺验证试验,完成了25次材料性能试验,最终找到了解决方案,顺利完成了装打槽楔装配工序,最大限度地降低了质量风险,同时也避免了生产停滞而带来的交货压力。

转子是电机核心中高速旋转的部件。台山一号发电机的转子,是长达十几米的钢铁巨构。然而,这个钢铁巨构身上的槽衬却非常“娇气”,因为它是转子的主绝缘。别说一点损伤都碰不得,甚至它对环境的温度、湿度都要求极高,活脱脱一个“小娇娃”。

2011年6月,转子嵌线工序正式开始。

转子装配对转子净化间的温度、湿度要求很高,否则槽衬会因为受潮发生了严重的形变,给嵌线带来了很大的困难,甚至对后序打槽楔也埋下了质量隐患。为了从根本上解决环境、温度、湿度的难题,使净化间的温度、湿度精确度上达到标准要求,攻关团队在大量研究试验后,在转子装配净化间安装了空调、大型除湿机和温湿度检测仪,操作队员每隔一小时就记录一次周围环境的湿度及温度,严密监控、及时调整,保证了净化间环境达到工艺要求,为这个“小娇娃”营造了一个温馨空间。

接下来,如何把线圈精准地放进槽内,又成了一个很大的技术难题。

攻关队员们仔细分析相关技术要求和工艺规程,开动脑筋创新装配方法。他们自主设计出一件专用工装——“嵌线引导块”,在彻底解决了难题的同时,还提高了工作效率,得到了外方技术专家的一致好评。

台山核电1号机转子装配工序,历时七个月,最后各项试验数据均一次性满足技术要求,攻关取得圆满成功。

十六米长“绣花针”

走进了东方电机大型电机试验站,在一个不显眼的角落里,你会看到一面荣誉墙上面记录着东方电机一路走来艰苦而辉煌的历程。

其中有一张照片,记录着2012年台山核能发电机进行转子插装时的现场情景。

巨高的厂房,巨大的定子、转子,巨形的天车,巨粗的钢绳铁链,操作人员站在那里,分明就是只“小蚂蚁”。那场面,宏大而又精细,震撼而又精密。

这是富有创造力的东电人艰苦奋斗的真实写照,更是“求实图强”的东电人谱写历史的光辉一刻。

2012年7月,台山一号机组总装配工序开始。

总装工序中,最为复杂、最为困难、要求最为精准的,是“转子插装”——把转子插进定子膛内。

钢钎插铁筒,还不容易么?

绝非易事,绝对巨难。

台山一号机组容量大、参数高的技术特点,完完全全凸显在了巨大的转子上——长度超过16米、最大直径超过2米、重量近280吨,比一架世界上最大的A380客机还重。而要把直径约2米、长度超过16米、重达280吨的转子,像 “绣花针”一样精细地插进定子膛内,整个过程犹如在针尖上跳舞,异常艰难。

在转子插装过程中,最难的就是要时刻预防碰撞和干涉,因为任何一点小小的磕碰,都可能对转子这样的高精密旋转部件以及定子铁心等部件造成巨大的破坏,所带来的质量隐患和经济损失,都无法估量。这真是无法承受之重。

问题重大,必须解决。

如何将这根巨大的转子像“绣花针”一样精准地插进定子膛内,是要东方电机的工艺师、工程师们拿出真功夫的时候了。从来不服输的东电人,决心用自己的智慧,攻克这一难关险阻。

工艺师、工程师们临危受命,成立专门的攻关团队,联合各技术小组精锐,由工艺部部长担任团队队长,从汽发工艺、工艺装备等技术小组抽调技术骨干,团结一致,齐心协力,共同寻找最准确、最可靠的装配工艺方法。

他们决心要当好这“钢铁绣娘”,要演绎最完美的“针尖之舞”。

通过深入的研究和比较,最终决定使用对东方电机来说全新的“气垫式”插装工具,进行转子插装。“气垫式”插装工具的基本原理是:利用高压气体的集中释放,在转子与定子之间形成高压气囊,将转子顶起,并运用液压推动技术,实现转子的插装。

这是一次全新的尝试,一切都是从零开始。

身上大汗淋漓,心底静若止水,眼睛锐光闪烁,头脑风暴骤起。

项目团队马不停蹄,争分夺秒,从结构原理、使用方法、检验标准,到材料准备、标件使用、加工方法,夜以继日,废寝忘食,消化吸收,归纳总结,然后结合自身设计经验、制造水平进行转化。

春蚕食桑叶,要吐银丝白练;蜜蜂采百花,欲酿香蜜甜浆。经过几个月夜以继日的艰苦奋战,经历了无数次的工艺试验和技术评审, “气垫式”插装转子工具定案了,进入了制造过程。

经过各单位的齐心协力,一整套工艺装备终于制造成功。

为了验证其可靠性,工艺工程师们准备进行大量的工艺试验。鉴于转子装插工作的重要性,团队决定放弃以往使用的局部、小规模试验方法,取而代之的是将尚处于粗加工阶段的1750兆瓦2号发电机转子作为试验对象,全尺寸地模拟转子装抽过程,以获得全面试验数据。最终,模拟试验大获成功,让所有人欢欣鼓舞。

在模拟试验获得成功的一周之后,2012年9月9日早晨八点,转子被缓缓吊起,“针尖上的舞蹈”,正式登台演出!

慢,再慢一些;细,再细一些;准,再准一些……

整个现场,空气凝固,只有滴答的时间,只有跳动的心音。

一秒,两秒;一分,两分;一小时,两小时。八个小时过去了……

下午四点,长度超过16米重达280吨的巨型转子,真的像一根 “绣花针”一样,安全平稳、准确无误地被插装到了定子膛内。

如同世界杯决赛踢进了决胜一球,现场的人们相拥而泣,跳跃欢呼!

铸梦台山,这是一条崎岖坎坷之路,这是一条布满荆棘之路,也是一条辉煌之路。

在跨越了无数艰难险阻之后,东电人终于将两台硕大的1750兆瓦核能发电机屹立在了台山之上,日夜轰鸣,欢快歌唱!

轰鸣的歌声,赞颂着东电人呕心沥血的创造力,激励着东电人在逐梦东方的进军中风雨兼程,再创辉煌!

台山核电站小贴士

台山核电站位于广东省台山市赤溪镇,规划建设六台压水堆核电机组,一期工程引进第三代核电EPR技术,建设两台单机容量为1755MW的核电机组。台山核电站一期工程两台机组建成后,每年可减少标煤消耗约842万吨,减少温室气体排放超过2270万吨。

台山核电1号机组于2009年12月开工建设,2号机组于2010年4月开工建设,分别是全球第三、四台开工建设的EPR三代压水堆核电机组,是中法两国能源领域的最大合作项目。

2016年1月,台山核电1号机组冷试成功结束,并由此成为世界首台完成冷试的EPR核电机组。

2017年7月,顺利冲转至1500转/分,各项指标良好,标志着世界首台EPR三代核电机组顺利完成非核冲转。

2018年1月9日,国家主席习近平与法国总统马克龙在人民大会堂为台山核电站1号机组成为EPR(European Pressurized Reactor)全球首堆工程揭牌。东方 电气作为台山核电9家主要参建单位之一,积极参加历年举行的台山核电C9项目协调委员会会议,为共同推进台山核电EPR成为全球首堆工程而不断努力。

2018年1月9日,国家主席习近平与法国总统马克龙在人民大会堂共同为台山核电站1号机组成为EPR全球首堆工程揭牌。

2018年4月完成装料,2018年6月并网发电,2018年10月满功率运行。

台山一期实现了对芬兰和法国先期开工项目的赶超,也实现了对先期开工建设AP1000项目的赶超,实现了由“跟跑”“并跑”向全球“领跑”的转变。

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