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首台CAP1400核能发电机研制成功!填补超大容量核电半转速汽轮发电机自主设计空白

国际电力网  来源:中国能源报  日期:2017-09-27
 
 
   核能发电机是大型核电站常规岛核心设备,是将核能转化为电能的关键设备。

9月15日,由东方电气集团东方电机有限公司(以下简称“东方电机”)研制的具有完全自主知识产权的单机容量1550兆瓦的国家重大专项——国核示范CAP1400半转速汽轮发电机成功通过厂内型式试验,各项技术性能满足合同和相关技术标准,综合技术指标全面达到当前国际先进水平,未来将应用于CAP1400示范工程1号机组。 至此,我国首台完全具有自主知识产权、单机容量最大的第三代核能发电机技术体系终于研制成功,突破了技术瓶颈的长期制约,填补了我国超大容量核电半转速汽轮发电机的自主设计空白。 “该发电机的成功研制实现了从‘引进技术’到‘自主技术’的跨越,标志着我国发电设备企业成功掌握大型核电站常规岛汽轮发电机关键技术,助力我国突破核心技术瓶颈的长期制约,自主创新和可持续发展能力得到持续增强。”东方电气股份有限公司副总裁高峰说。 创造示范工程“示范”设备 CAP1400核能发电机是大型核电站核心设备,采用水氢氢冷却方式,是超大容量半转速隐极汽轮发电机。 2012年11月,东方电机签订国家重大专项CAP1400示范工程常规岛汽轮发电机组设备研制采购合同,担负起为我国具有独立自主知识产权的第三代压水堆示范电站装备两台1550兆瓦大型核能发电机的使命。 作为《国家科学和技术中长期发展规划纲要》确定的16个重大科技专项之一的子项,国核CAP1400示范工程核电站是我国第三代核电技术自主创新并引领世界核电发展的标志性工程,同时也是第三代核电技术创新发展不可或缺的试验、验证平台。 CAP1400核能发电机是我国三代核电示范工程的自主创新“示范”设备,东方电机在CAP1400核能发电机的研制过程中,获得发电机大电流集电环装置、一种汽轮发电机机座、一种发电机转子通风结构等13项国家专利。“CAP1400示范工程发电机的成功研制,使东方电机具备了第三代先进压水堆核电站常规岛汽轮发电机组自主设计制造能力,是东方电机核电设备从‘制造’到‘创造’的成功转变,也是我国发电设备企业成功掌握大型核电站常规岛汽轮发电机的关键技术的标志。”东方电机副总经理、CAP1400半速汽轮发电机研制课题总负责人陈文学说。 首次完成自主三代核能发电机技术体系 与常规火电站用汽轮发电机相比,核电汽轮发电机由于蒸汽参数原因,转速一般为每分钟1500转,带来电磁设计、通风、机械等系列难题,而且超大容量半转速隐极汽轮发电机参数高、容量大、设计制造技术难度高,可谓困难重重,如何保障研发质量? 东方电机依托CAP1400核电站示范建设,依靠自主设计和开发,完成了CAP1400半转速汽轮发电机电磁计算、刚强度及模态分析、定转子线圈和绝缘研制技术、转子动力特性研究、发电机制造工艺、通风冷却、励磁系统等的关键技术研究,关键部套试验验证,以及发电机设计制造的国产化,建立了包括设计研发、试验验证、制造规程、技术标准等在内的具有自主知识产权的常规岛关键设备研发技术体系,实现了关键技术的全面升级。 “在研发过程中,东方电机对新技术、新结构、新材料均进行严谨的研究科研验证。”东方电机副总工程师、CAP1400半速汽轮发电机研制课题技术总负责人王拯元说。 据了解,隐极式发电机转子外表呈圆柱形,在圆柱表面开槽以安放直流励磁绕组,并用金属槽楔固紧,使电机具有均匀的气隙。由于高速旋转时巨大的离心力,要求转子有很高的机械强度和良好的动力特性。 比如,为保证发电机转子具有良好的动力特性,东方电机采用三维有限元分析计算和试验相结合的方法,在多个常规火电和核电机型转子上进行了多种工况下的动力特性测试,根据试验结果对建模和计算进行了优化,总结出一套准确、科学的计算分析方法,使转子设计确保动力特性。 在提高定子绝缘系统性能过程中,东方电机采用其独有的性能优良的DeaMica绝缘系统,并针对核电的特殊要求进行了真空压力浸漆绝缘研究,使定子线圈主绝缘具有击穿场强高、绝缘性能优良、抗老化性好的特性。 东方电机严格按照核电质保体系,坚持“质量第一、核电第一”的理念,进行原材料采购和生产制造,攻克了定子铁心紧固、大型集电环加工与装配、定子大型轴瓦制造等系列制造难题,全力打造安全高效的CAP1400核能发电机精品工程。 助力百万千瓦级核电设备批量化制造 “随着CAP1400核能发电机的成功研制,我国突破了核心技术瓶颈的长期制约,核能汽轮发电机关键设备的设计制造能力和技术水平得到全面提升,我国的自主创新和可持续发展能力得到持续增强。”陈文学说。 CAP1400核能发电机的研制成功不仅使三代核电关键设备制造能力得到提升,还具有较高的社会经济效益和推广价值。 国家核电技术公司总经理助理张福宝表示,东方电机将第三代核电技术水平的能力提高到新高度,要继续高度关注CAP1400核能发电机的产品保护和仓储管理;及时做好产品研制及试验的经验反馈,并在核能发电机后续研制中进行推广。 “半转速发电机作为核电站关键设备,具有较高的价值。未来1550兆瓦半转速汽轮发电机将是核电市场的主力产品,对拉动投资、推动地方和社会经济增长起到显著作用。”东方电机总经理、党委副书记贺建华满怀信心,“CAP1400自主核电研制成功,百万千瓦级核电设备批量化制造和自主研制的目标也必将实现。” 不远的将来,随着CAP1400示范电站关键设备的投入运行,CAP1400将成为我国核能发电行业在国际竞争中推动“中国核电”品牌走出去的一张靓丽名片。
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