某核电站用屏蔽电机主泵国产化生产特点研究

摘 要：本文基于某核电站用屏蔽电机主泵国产化工作的实践，分析了该型屏蔽电机主泵国产化工作的特点及国产化生产工艺路线，指出了影响该屏蔽电机主泵国产化工作的风险，并提出了风险应对措施，为后续科学指导该型主泵的国产化生产工作提供了良好的借鉴意义。

关键词：主泵；国产化；工艺路线；风险；应对措施

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.177

1 背景

某核电站使用屏蔽电机泵作为反应堆冷却剂泵，该泵制造难度大，要求高，是该核电站生产周期最长的设备，为设备供货关键路径上的物项，其供货进度受到核电建设单位的高度重视。

随着该型主泵国产化工作的逐步推进，国内制造厂已逐步掌握其研制及生产技术，国产化工作由两家制造厂完成，一为屏蔽电机制造厂，负责屏蔽电机的研发与制造，二为水泵厂，负责主泵水力部件的研发、制造、泵组的组装及最后的试验工作；本文基于该主泵国产化工作实践，分析了该主泵生产特点，指出了影响国产化进程的风险点，并提出了应对措施，为后续科学指导屏蔽电机主泵的生产提供了良好的借鉴意义。

2 某核电站用屏蔽电机主泵的生产特点分析

2.1 屏蔽电机主泵结构特点

该型屏蔽电机主泵相较之前二代、二代半主泵，取消了机械密封、联轴器等复杂零部件，且整个泵通过泵壳与蒸发器下封头出水口的焊接挂置于蒸发器底部，叶轮直接套装于电机转子轴上，整个泵包括电机都将作为一回路压力边界。相较传统核主泵，该型屏蔽电机主泵电机部分的制造难度较高，新的结构形式与特点决定了泵的生产制造模式，管理要求也将不同于传统主泵。

2.2 某核电站屏蔽电机主泵国产化生产模式

该型屏蔽电机主泵由水泵厂承担总包任务，电机厂负责屏蔽电机的分包制造，两家厂工作分工不同，工作侧重点也不同。水泵厂主要负责主泵水力部件的生产工作，包括泵壳、叶轮、热屏导叶、吸入导管、主螺栓、主螺母等水力部件及压力边界的制造，待电机运至水泵厂后由水泵厂和电机厂相关人员组成的组装试验联合工作团队在水泵厂开展主泵的转子动平衡、整体装配、台架试验等组装与试验工作。其中主泵泵壳不参与主泵的装配工作，泵壳将提前另行发运至蒸发器厂完成与蒸发器下封头的焊接工作。电机厂主要负责屏蔽电机的生产工作，按照定子部套、转子部套以及飞轮部套等三条生产主线开展生产工作。

在电机与水力部件组装前，两厂的工作可并行开展，互不干扰。在组装试验阶段，两厂需抽调专业人员组建联合工作团队开展组装试验工作。

3 某核电站用屏蔽电机主泵国产化制造工艺路线分析

对该型屏蔽电机主泵的工艺路线分析应基于其生产特点进行，分为两个阶段：在主泵组装前，应着重研究两厂各自的生产任务；在主泵组装开始及后续试验过程，应着重研究主泵组装试验联合工作团队的工作任务。

3.1 主泵组装前的生产工艺路线分析

3.1.1 电机生产工艺路线分析

该型屏蔽电机的生产可分为三大部套的生产，分别为电机定子部套，电机转子部套，电机飞轮部套。三个部套可并行单独生产，相互没有前置工序关系。

定子部套生产共需经历定子铁芯装配、定子绕组初装配、定子绕组终装配、定子绕组VPI、定子初装配、定子最终装配（1）、定子最终装配（2）等7项关键路径工序。

在每项关键工序前，皆有若干非关键路径工序，完成这些非关键路径工序是执行下一步关键路径工序的前提。例如在定子绕组VPI之前，需保证质量计划已编制完成、定子真空浸漆设备就位、定子机座加热炉可用、上下铁芯支撑环均完成装配、RTD热电偶均安装至定子铁芯中。

转子部套与飞轮部套生产工艺过程相对定子部套生产工艺过程简单，转子部套生产主要包括转子轴加工、转子铁芯装压、转子初装配、转子最终装配等工序。

飞轮部套生产主要包括飞轮轮毂加工，上下飞轮初装配、上下飞轮终装配等工序，在转子部套与飞轮部套各自生产完毕后，在电机厂内完成转子部套与上下飞轮的装配工作，装配完成后整体进行包装出厂，至泵厂安装叶轮后进行整个转子的整体动平衡。

3.1.2 水力部件生产工艺路线分析

泵厂在组装试验开始前的生产工作主要有泵壳的制造、叶轮的制造，热屏导叶的制造、主螺栓/主螺母的制造等单项零部件的生产制造工作，其中泵壳将提前发运至蒸汽发生器厂进行与蒸发器下封头的焊接，因此泵壳的进度计划并不影响主泵后续的组装及试验工作，具备一定独立性。

叶轮、热屏导叶、主螺栓/主螺母等其他单件零部件的制造工作相对独立，在与电机装配前，水力部件之间并不存在装配关系，给车间安排生产排产带来了一定的灵活性。

3.2 装配及试验工艺路线分析

电机定子部套、转子部套、飞轮部套完工后，电机厂将以上部套运至水泵厂，由水泵厂及电机厂组成的联合装配团队完成主泵的总装工作后开展相关试验。在水泵厂开展的主泵最终组装及试验工作主要包括：转子动平衡、整泵组装、主泵试验、拆解检查等工作。

4 影响该型屏蔽电机主泵国产化进程的风险分析及应对措施

4.1 风险分析

基于该型屏蔽电机主泵国产化工作多年的经验，本文对后续可能会影响主泵生产进度的风险进行分析归纳，主要有以下几个方面：

4.1.1 人员能力素质因素

虽然通过依托项目的锻炼，国内已经培养了一批满足该型主泵生产要求的合格人员，但从事该型屏蔽电机主泵生产工作的人员总量仍然较少，从事某些要求比较高的特殊工艺操作人员更为稀缺，一旦由于某种原因，该操作人员产生工作变动，而其他操作人员能力尚不足以满足生产需求时，该工序的生产过程将受到影响，如果进一步影响到关键路径，则会导致整体生产进度的拖期。

4.1.2 原材料的供应

由于该型主泵的设计规范书对该泵的设计寿命明确提出了的60年的设计寿命，因此该泵在设计选材时选用的材料性能均达到其相关领域的顶尖水平，尤其是屏蔽电机部分材料的国产化难度较大，一方面产品性能要求高，另一方面需求量小，国内相关企业对这些材料的研制意愿是否强烈决定了该基础材料的攻关进程，进而影响着主泵国产化生产进度。

4.1.3 生产过程中NCR的处理能力

屏蔽电机主泵生产难度较大，部分零部件供货所涉及的供应链较长，多数国内供应商/分包商均为首次对于屏蔽电机主泵提供原材料及零部件的供货，受生产经验、生产能力等因素的影响，在生产过程中不可避免的会产生NCR，根据相关法规及程序的要求，对于重要NCR的关闭需要层层审批，逐级提出整改意见与要求，一个重大NCR的关闭过程，往往伴随着不断的论证与证明，而国内相关企业对相关领域的研究还不深刻，在处理某些NCR时所耗费的时间比较长，进而影响到生产进度。

4.2 应对措施

针对以上原因分析，主泵制造厂应从以下几方面采取积极措施，减少风险项的发生：

（1）通过首台国产化主泵的制造，着力培养一批具备良好核安全文化意识的高技能操作者、技术工作者和管理者，打造一支稳定的能适应主泵国产化工作要求的研制及生产队伍，重视关键岗位工作人员的培养，进行人才梯队建设；

（2）提高原材料国产率，一方面开展金属、非金属基础材料学科的攻关，提高基础材料的国产研制能力，另一方面也要通过多种方法提高国内相关企业生产的积极性，提升基础科研成果转化为产品的能力，促进国内产学研良性互动发展；

（3）提升制造企业处理NCR的能力，一方面需要制造企业自身在提升对屏蔽电机主泵设计要求的认识，提升自身处理问题的能力的同时，认真吸取同行业在同类问题处理经验，做好经验反馈工作；另一方面，应组建一支涵盖多学科跨专业的外部专家队伍，探索针对屏蔽电机主泵问题处理的外部专家工作机制，充分利用国内相关科研院所，企事业单位的技术优势，集中有效资源攻克屏蔽电机主泵在生产制造过程中出现的难题。

5 总结

当前尽管该型屏蔽电机主泵国产化目标尚未实现，但是，我们应清醒认识到生产该型屏蔽电机主泵的高技术要求与我们相应生产制造能力经验的欠缺仍为主要矛盾，国产化工作不是一蹴而就的；通过过去几年的国产化工作，相关制造厂已积累了大量的工程实践经验，对与相关零部件制造、泵体组装、试验 等工艺过程均有了经验积累，具备了独立开展屏蔽电机主泵设计、生产及试验的能力。

需注意的是，即便将来国内制造厂实现了首台该型屏蔽电机主泵国产化工作，鉴于其对生产技术水平的较高要求，国内相关厂家在后续生产屏蔽电机主泵的过程中仍需严格按照各项设计、制造、装配及试验指标的要求开展相关工作，做好核安全文化的宣贯与学习，严格贯彻核安全文化及核电质保要求，把控生产质量关，唯有保障了产品质量这一前提，才能实现主泵国产化的成功。

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作者简介：刘学赓（1981-），男，山东泰安人，研究生，工程师。