一、前言

　　核級閥門主要是指在核電站中核島N1、常規(guī)島CI和電站輔助設(shè)施BOP系統(tǒng)中使用的閥門。從安全級別上分為核安全Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、非核級。其中核安全Ⅰ級要求最高。核電站因為存在著放射性輻照風險，為了有效地控制放射性輻照對運行和檢修人員的傷害，提高運營機組的自動化水平，在設(shè)計上選用了大量能遠程控制的核級閥門，通過主控室的按鈕控制這些閥門開啟和關(guān)閉，滿足系統(tǒng)運行需要。核級閥門在核電站中是使用數(shù)量較多的介質(zhì)輸送控制設(shè)備，是核電站安全運行中的必不可少的重要組成部分。據(jù)統(tǒng)計一座具有兩臺100萬kW機組的核電站有各類閥門近3萬臺。

　　目前，我國核電站中使用的閥門，除秦山一期、二期中使用部分國產(chǎn)閥門外，其他核島和常規(guī)島部分所用閥門幾乎全部進口。這種現(xiàn)況和《國家核電中長期發(fā)展規(guī)劃》(2005～2020)的出臺，為核級閥門自主化提供了良好的發(fā)展機遇。閥門由執(zhí)行機構(gòu)和閥門本體構(gòu)成。核級執(zhí)行機構(gòu)是核級閥門的驅(qū)動機構(gòu)，是事關(guān)核級閥門性能的重要設(shè)備，可以說沒有核級執(zhí)行機構(gòu)的自主化，就不可能真正實現(xiàn)核級閥門的自主化，打破國外企業(yè)在核級閥門產(chǎn)品技術(shù)和價格方面的壟斷和擺脫對國外產(chǎn)品的依賴，同時核級執(zhí)行機構(gòu)的自主化亦有利于國內(nèi)企業(yè)的技術(shù)進步，可見核級執(zhí)行機構(gòu)自主化意義重大。

　　揚州電力設(shè)備修造廠(以下簡稱揚修廠)系國家電網(wǎng)公司江蘇省電力公司全資子公司，國家級高新技術(shù)企業(yè)、德國西門子公司執(zhí)行機構(gòu)許可證產(chǎn)品制造工廠。揚修廠具有30多年設(shè)計、制造閥門執(zhí)行機構(gòu)的經(jīng)驗，在核級電動、氣動執(zhí)行機構(gòu)自主化方面走在了同行的前列，是首批獲得國家核安全局頒發(fā)的“民用核安全電氣設(shè)備設(shè)計、制造許可證”的執(zhí)行機構(gòu)生產(chǎn)企業(yè)。

二、核級電動執(zhí)行機構(gòu)自主化歷程

　　1.核級閥門電動執(zhí)行機構(gòu)的歷程

　　揚修廠核級電動執(zhí)行機構(gòu)的研發(fā)大大體經(jīng)歷了三個階段：

　　(1)第一階段1997年～1999年，引進國外知名公司的核級產(chǎn)品樣機進行相關(guān)比照試驗，積累經(jīng)驗階段。在引進、消化并掌握德國西門子公司2SA3系列電動執(zhí)行機構(gòu)的技術(shù)基礎(chǔ)上，我廠又從德國西門子公司引進了一臺型號為M76372-G1261-K446-FA22+L18+R14的核級電動執(zhí)行機構(gòu)樣機，按1E級K1類的標準要求進行各項性能驗證性試驗。在進行地震試驗時，又用一臺我廠生產(chǎn)的2SA3電動執(zhí)行機構(gòu)與該樣機一同進行試驗，以了解地震振動對電動執(zhí)行機構(gòu)整體結(jié)構(gòu)的影響。通過對樣機驗證性試驗和分析，比對相關(guān)標準和規(guī)范，積累1E級K1類電動裝置的設(shè)計數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。

　　(2)第二階段2001年～2005年聯(lián)合研究所、設(shè)計院合作研發(fā)階段。由設(shè)計院提出技術(shù)要求、鑒定試驗大綱，我廠負責樣機的方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、樣機制造并負責樣機鑒定試驗的實施。通過聯(lián)合開發(fā)使我們對閥門電動裝置從不了解到了解，并生產(chǎn)出滿足核電廠需求，受到用戶好評的產(chǎn)品。

　　(3)第三階段2006年至今的自主研發(fā)階段。在多年研發(fā)核級電動執(zhí)行機構(gòu)的基礎(chǔ)上，開發(fā)擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的核級閥門執(zhí)行機構(gòu)，滿足用戶替代進口的要求。

　　揚修廠自1997年開始研制核級電動執(zhí)行機構(gòu)以來，經(jīng)過充分消化、吸收國內(nèi)外標準等技術(shù)資料，通過與核工業(yè)第二研究設(shè)計院、上海核工程研究設(shè)計院、中國核動力研究設(shè)計院、田灣核電站等科研院所和用戶單位進行合作探討。先后分別開發(fā)出1E級(K1、K2、K3類)2HA3系列核級多回轉(zhuǎn)電動執(zhí)行機構(gòu)、1E級K3類SDQH系列核級整體式小轉(zhuǎn)矩部分回轉(zhuǎn)電動執(zhí)行機構(gòu)、帶緩沖裝置的1E級K1、K2、K3類閥門電動執(zhí)行機構(gòu)、1E級K2類核級小轉(zhuǎn)矩多回轉(zhuǎn)閥門電動裝置等。上述產(chǎn)品經(jīng)過了全面的性能和安全方面的試驗驗證，完全滿足了技術(shù)規(guī)格書和相關(guān)標準中規(guī)定的各項要求，相繼通過了核級產(chǎn)品的評審和鑒定，獲得權(quán)威部門和相關(guān)專家的認可。鑒定情況詳見表1。

表1 核級電動執(zhí)行機構(gòu)鑒定一覽表

　　2.目前已具備批量生產(chǎn)條件的核級電動執(zhí)行機構(gòu)種類(見表2)

表2 閥門種類及技術(shù)參數(shù)

　　3.核級電動執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)用情況

　　揚修廠自2003年開始進入核級閥門電動執(zhí)行機構(gòu)核電實際應(yīng)用階段，截止到2009年底共銷售各種型號的核級電動執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)品1704臺，其中K1類產(chǎn)品240臺，K2類產(chǎn)品41臺，K3類產(chǎn)品1423臺。產(chǎn)品分別應(yīng)用于田灣、秦山、嶺澳、紅沿河、寧德、陽江等核電站和巴基斯坦C2、401快堆、軍工等項目領(lǐng)域。

　　4.自主化產(chǎn)品與國外同類產(chǎn)品的對比(見表3)

表3 K1類閥門電動執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)品試驗數(shù)據(jù)對比

　　由于標準的差異，試驗數(shù)據(jù)有所不同，但無本質(zhì)區(qū)別。所以揚修廠自主化產(chǎn)品與法國伯納德產(chǎn)品相當，可完全滿足二代加核電機組的配套使用要求。

三、核級閥門氣動執(zhí)行機構(gòu)的現(xiàn)狀

　　1.自主化研制開發(fā)情況

　　鑒于當時核電站使用的核級閥門氣動執(zhí)行機構(gòu)全部依賴進口，而國內(nèi)沒有生產(chǎn)核級閥門氣動執(zhí)行機構(gòu)的單位的情況，確定了在消化國外同類產(chǎn)品技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)的實際應(yīng)用情況進行自主化研制的路線，根據(jù)閥門廠閥門自主化的需求，決定先進行膜片式核級閥門氣動執(zhí)行機構(gòu)的開發(fā)。

　　2007年以來，我廠參照國外同類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，先后開發(fā)了用于DN20截止閥、DN50截止閥、DN20隔膜閥、DN80隔膜閥和DN100比例噴霧閥等5種規(guī)格型號的膜片式氣動執(zhí)行機構(gòu)樣機多臺。按照標準EJ/T1022.12-1996《壓水堆核電廠閥門氣動裝置》、EJ/T531-2001《核電廠安全級閥門驅(qū)動裝置的鑒定》中的規(guī)定進行了型式試驗，試驗結(jié)果樣機滿足標準規(guī)定要求。2009年6月，通過國家能源局和中國機械工業(yè)聯(lián)合會聯(lián)合主持的樣機鑒定，達到K2類水平。

　　目前正在進行核級氣動執(zhí)行機構(gòu)的系列化(含1E級K1類)開發(fā)工作，系列化開發(fā)的技術(shù)設(shè)計已于2010年5月初通過了國家能源局和中國機械工業(yè)聯(lián)合會組織的專家評審，得到了與會領(lǐng)導、專家、閥門廠家及業(yè)主代表的一致高度認可，為下一步的樣機制作、鑒定試驗及實際工況應(yīng)用工作奠定了非常好的基礎(chǔ)。

　　2.配套件國產(chǎn)化情況

　　核級氣動執(zhí)行機構(gòu)的工況比較嚴酷，對配套件的要求比較特殊，國內(nèi)目前的標準產(chǎn)品不能滿足核電工況要求。我廠了解了國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)水平和配套能力，通過與配套件生產(chǎn)廠家及專業(yè)技術(shù)人員的反復交流和探討，明確了有關(guān)K2類配套件的技術(shù)要求，定制了一批核級氣動執(zhí)行機構(gòu)的專用膜片、減壓閥、電磁閥等，并對定制的膜片、電磁閥、減壓閥等進行了機械老化、熱老化、輻照老化等性能試驗，為下一步的產(chǎn)品開發(fā)作好準備。

　　3.核級氣動產(chǎn)品應(yīng)用情況

　　作為樣機已提供多臺給中核蘇閥、大連大高等閥門公司與閥門進行配套試驗。

　　自主化的核級氣動執(zhí)行機構(gòu)尚無工程的實際應(yīng)用。

四、積極參與核電標準的制、修訂工作，將企業(yè)自主創(chuàng)新的成果轉(zhuǎn)化為標準

　　我廠系全國閥門標準化技術(shù)委員會委員單位、過程控制與測量標準技術(shù)委員會TC124/SC4和SC5委員單位、電站閥門標準化技術(shù)委員會委員單位，電力行業(yè)標準DL/T641《電站閥門電動執(zhí)行機構(gòu)》和DL/T642《隔爆型電站閥門電動裝置》主要起草單位。

　　現(xiàn)有1996版核級執(zhí)行機構(gòu)標準取到了關(guān)鍵性的指導作用，是核級產(chǎn)品開發(fā)的主要依據(jù)之一。隨著國內(nèi)外核電技術(shù)、執(zhí)行機構(gòu)本身的技術(shù)發(fā)展及目前國內(nèi)核電機組的建設(shè)情況，對1996版標準進行適當修訂是必要且及時的，我廠積極參與了EJ/T1022.11《壓水堆核電廠閥門第11部分：電動裝置》和EJ/T1022.12《壓水堆核電廠閥門第12部分：氣動裝置》的修訂工作，將企業(yè)自主創(chuàng)新的成果轉(zhuǎn)化為標準，充分體現(xiàn)目前國內(nèi)的核電機組的技術(shù)特點、國內(nèi)的制造水平、配套能力及試驗手段等條件要求，使其更加便于實施與運用，更具權(quán)威性。目前這兩個標準的修訂工作已到了報批階段。我廠還承擔了《核電廠安全級閥門電動裝置質(zhì)量鑒定試驗規(guī)則》標準的制訂和《核電廠安全級閥門驅(qū)動裝置質(zhì)量鑒定》標準的修訂的牽頭工作，目前各項工作正在有序進行。

五、核級執(zhí)行機構(gòu)自主化的思考與建議

　　1、目前存在的問題

　　核電產(chǎn)品自主化應(yīng)是從核級產(chǎn)品的技術(shù)要求確定、產(chǎn)品設(shè)計、樣機研制、鑒定試驗、產(chǎn)品制造到產(chǎn)品的實際應(yīng)用的全過程，涉及到業(yè)主單位、設(shè)計院、制造單位。目前存在以下幾方面的問題。

　　1)供貨批量小。核級產(chǎn)品的前期樣機研制投入大，批量生產(chǎn)的制造成本也高。目前來看，企業(yè)的投入與產(chǎn)出不匹配，一定程度上影響了企業(yè)的積極性，制約了企業(yè)的進一步發(fā)展。

　　2)國內(nèi)配套能力不夠，配套件采購困難。配套件廠家對核電市場不夠了解，同時配套件的研發(fā)投入也大，影響了廠家研發(fā)核級產(chǎn)品配套件的積極性。采用進口配套件，則價格高，交貨期長。

　　3)受國內(nèi)核級閥門及其執(zhí)行機構(gòu)的試驗測試手段所限，以及技術(shù)、管理等原因，目前核級閥門及其執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù)少，自動控制水平較低、產(chǎn)品的質(zhì)量還不夠穩(wěn)定，導致核電站業(yè)主不愿或不輕易采用國內(nèi)生產(chǎn)的核電站關(guān)鍵部位用核電閥門及其執(zhí)行機構(gòu)。

　　2、幾點建議

　　核級產(chǎn)品的自主化如果缺少實際應(yīng)用環(huán)節(jié)，則不能說實現(xiàn)了產(chǎn)品自主化，也不能形成核電安全、穩(wěn)定運行的技術(shù)裝備保障。因此建議：

　　1)由國家能源局、中國機械工業(yè)聯(lián)合會牽頭，構(gòu)建業(yè)主單位、設(shè)計院和制造單位的聯(lián)動機制，以項目為依托成立核級閥門執(zhí)行機構(gòu)自主化聯(lián)合工作小組，由業(yè)主提出應(yīng)用需求，設(shè)計院提供技術(shù)支撐，閥門廠和執(zhí)行機構(gòu)制造廠具體實施，明確自主化工作內(nèi)容、技術(shù)要求，制訂詳細工作計劃。各相關(guān)單位主要工作內(nèi)容分工如下：由業(yè)主負責提出自主化閥門及執(zhí)行機構(gòu)的采購需求，提出自主化閥門及執(zhí)行機構(gòu)的采購需求，對核電設(shè)備制造廠人員進行技術(shù)培訓以及自主化執(zhí)行機構(gòu)的實際工況應(yīng)用和信息反饋等工作;由設(shè)計院負責提供國外同類產(chǎn)品的技術(shù)信息，提出自主化執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計要求，試驗要求并指導鑒定試驗等工作;執(zhí)行機構(gòu)的制造單位則負責樣機設(shè)計、制造、鑒定試驗及批量制造工作。

　　2)由國家能源局協(xié)調(diào)明確：國內(nèi)具備供貨能力的產(chǎn)品，業(yè)主優(yōu)先使用;常規(guī)島產(chǎn)品，優(yōu)先選用國內(nèi)產(chǎn)品。

　　3)近期采用進口配套件。建議國家能源局、中國機械工業(yè)聯(lián)合會協(xié)調(diào)組織國內(nèi)骨干企業(yè)進行核級執(zhí)行機構(gòu)配套件的自主化開發(fā)。

　　4)盡快進一步補充完善我國的核電閥門及其執(zhí)行機構(gòu)的技術(shù)標準和規(guī)范。將現(xiàn)有的EJ、GB等標準按ASME、RCC-E等標準補充完善，符合國情，提高可操作性，以利于國內(nèi)核電閥門及其執(zhí)行機構(gòu)在設(shè)計、選材、制造、檢驗等各個環(huán)節(jié)上能夠達到自主化。

　　5)核電是以安全可靠為第一原則的。希望國家及各相關(guān)單位在技術(shù)、人才、政策、軟件、硬件、管理諸方面采取有效措施提高核級閥門及其執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)品的技術(shù)水平，保持質(zhì)量穩(wěn)定，以盡快適應(yīng)核電閥門自主化要求的步伐，滿足國家核電設(shè)備逐步國產(chǎn)化的需要。