編者按:2019年,中國核能行業協會科學技術獎評定出科技進步獎共75項,其中,一等獎5項、二等獎22項、三等獎48項;技術發明獎3項,其中,一等獎1項、二等獎1項、三等獎1項;企業技術創新工程獎3項;創新團隊獎3項;青年優秀創新人物5名。為進一步弘揚科學家精神和大國工匠精神,宣傳核能行業創新工程、創新團隊、創新人物,展示核能行業篤行務實、追求卓越的精神,特進行系列報道,以饗讀者。
創新,是企業發展的基石。東方電氣集團東方汽輪機有限公司作為一個三線建設企業,有那么一群人,秉承老一輩建設者堅韌不拔、艱苦奮斗、自強不息的創新精神,成為企業創新路上默默無聞的最美“筑基者”。
早在1996年,東方汽輪機有限公司便與法國ALSTOM公司合作,為嶺澳一期核電汽輪機提供了約40%的部件,并由此進入核電領域。經過20多年的發展,東汽核電汽輪機經歷了從無到有、從小到大、從技術引進到自主創新的發展歷程。
2008年,核電在全球市場蓬勃發展,而公司引進的核電技術也占據著國內市場“半壁江山”。此時,公司高瞻遠矚,依托國家科技重大專項“大型半速飽和蒸汽汽輪機、大型汽輪發電機等設備關鍵共性技術研究”,成立了以資深專家為團隊帶頭人,“總體結構、通流葉片和軸系、工藝”專業骨干為核心的創新團隊,開啟了“華龍一號”自主三代核電汽輪機自主創新之路。
成大器 堪大用
團隊成立之初,成員們懷著對核電汽輪機自主研發事業的向往,既沒有對未知前途的迷茫,也沒有對未知困難的懼怕,滿懷激情地埋頭扎進了自主核電的創新之路。
在研發之初,為避免與國外技術的知識產權沖突,突破國外對先進技術的封鎖,同時為“華龍一號”走出國門創造更多機會,創新團隊的研發目標即是自主設計、自主制造、自主安裝。在整個研發計劃中,低壓模塊末級動葉高度1828mm,低壓轉子長度13米,排汽喉部面積達150平方米,降低真空載荷對低壓模塊結構和軸系的影響,設計出一種擁有自主知識產權的結構優異的末級動葉、低壓轉子、低壓模塊便成為創新團隊的重點、難點。
1828mm低壓末級動葉的研制,在立項時即為打造當時世界最長的半轉速低壓末級動葉,具有結構創新難度大,葉片制造成本高等特點,僅單只葉片成本就高達20萬元。如何將葉片推銷出去,讓用戶敢用、放心用,成為創新團隊不得不面對的難題。經過前期論證、項目調研,創新團隊大膽作出了“苦練基本功,成大器,堪大用”的決定,把基本功做扎實,市場自然會有的。葉片采用可控渦彎扭成型技術,根部、中上部、頂部均采用先進葉型;連接件采用具有較大阻尼的整體拉筋和整體圍帶結構型式;進行了葉根、輪槽應力特性驗證,葉片靜頻測量試驗,葉片動調頻測量試驗,模化動應力實測試驗,空氣動力試驗驗證等一系列實驗,力求打造出一只先進、高效、安全可靠的半速核電末級葉片。功夫不負有心人,經過創新團隊成員的共同努力,一只世界領先的半速核電汽輪機末級長葉片終于研制成功,且成功運用于三代示范核電站中,具有廣泛的市場應用前景。
迎難而上 砥礪前行
汽輪機轉子作為汽輪機的心臟,承載著高速旋轉的葉片離心力,對結構的安全性提出了更高的要求。為滿足轉子鍛件尺寸需求,團隊成員根據結構設計、材料性能和轉子運行工況,確定了焊縫數量、焊縫深度及焊接部位內腔形狀尺寸,確保焊接轉子焊接位置處于最低應力水平。對大型焊接轉子進行強度核算,確保焊接轉子在壽命周期內安全穩定運行。攻克了轉子設計及焊接關鍵技術,實現了大型焊接轉子制造國產化及產業化,全面掌握了核電焊接轉子焊接接頭的性能,焊接設備、焊接方法、工藝參數、熱處理、無損評判等大型化轉子焊接相關的一系列工藝試驗及規范研究。
核電汽輪機低壓模塊的結構設計是各大汽輪機廠商的技術名片,而當時擺在創新團隊面前的只有零星的3、4張結構圖紙。在團隊專家帶頭人的帶領下,團隊瘋狂地吸取著各種知識,從各種參考資料、書籍中了解先進通流設計要點,從核電、火電、燃機機組中尋求各種結構的靈感。方案設計之初,在全公司首次采用了全三維的結構設計和分析軟件,軟件只有自學,遇到問題只能翻書;對低壓內缸上每一個鋼板厚度、焊縫大小、結構尺寸進行反復地推敲、分析、優化,常常為了一個小小結構的調整和優化加班到深夜,力求在機組安全性和經濟性上尋找最佳平衡點。
在產品結構創新的同時,首次對產品焊接、加工、裝配、運輸、安裝方案進行全流程評審,力求產品設計在各環節的可操作性。還記得在所有設計方案都已完成,即將進行公司和專家評審的前夕,生產單位提出了低壓缸設計最大回轉直徑13.5米,已超出廠內現有12米立車加工范圍,若增加設備,需要采購機床成本數千萬元;若采用龍門銑加工方案,加工周期長,機床資源緊張。面對突如其來的困難,為貫徹公司降本增效,一次做好的精神要求,所有創新團隊迎難而上,短短2周時間便完成了低壓缸中部和支撐裝置分別裝焊,加工后采用垂直法蘭螺栓裝配的設計方案,僅機床加工成本和工時成本單模塊可節約150萬元,成功解決了廠內生產難點,并在隨后的制造和安裝中證明了設計方案的合理性。
2012年5月,整個“華龍一號”汽輪機結構設計方案順利通過了公司和外部專家評審;同年 12月,成功中標自主三代核電“華龍一號”福清5、6號機組。至此,自主核電從方案設計正式進入了施工設計和生產階段。施工設計階段,為提高生產效率,提升產品質量,團隊成員多次深入分廠、工段同操作工人進行技術交流,對焊縫大小,坡度,無損探傷空間、方式進行技術交流;廠內生產過程中,每一場的開工會,每一個零部件問題的現場處理,團隊成員總是沖在第一線。因為“她”就像是團隊的孩子,團隊想陪著“她”成長,望著“她”長成一顆參天大樹。
2017年,采用“華龍一號”自主核電汽輪機技術的第一個低壓模塊參加廠內總裝,團隊成員又主動申請到總裝車間進行技術服務,收集每一個數據,處理每一個難題,對收集和整理的問題及時優化。2017年6月30日,具有象征意義的自主核電低壓模塊廠內總裝蓋缸一次成功,看著“她”身帶紅花,萬眾矚目的樣子,團隊成員站在總裝車間的角落里,遠遠地望著,眼含淚水,一臉幸福的微笑。
這一埋頭,便是十年。十年創新路上的風風雨雨,十年同舟共濟的不舍情感,團隊成員始終一路陪伴,一路相隨。因為創新團隊懷著一個共同的愿望,期待有朝一日我們的“自主核電”能夠一飛沖天,成為大國重器中那張耀眼的名片。
路途漫長,重任在肩。創新團隊將繼續“不忘初心,砥礪前行”,在自主核電的創新路上,爭當筑基人。