核電站用應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組質(zhì)量研究論文
摘要：本文對(duì)中核集團(tuán)“華龍一號(hào)”項(xiàng)目應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組目前的國產(chǎn)化模式進(jìn)行介紹，結(jié)合設(shè)備的工藝特點(diǎn)，從設(shè)備的開工先決條件檢查、設(shè)備零部件制造過程、柴油機(jī)零部件裝配、柴油機(jī)的試驗(yàn)以及分包商的管理等方面的質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行闡述，確保設(shè)備質(zhì)量滿足核電站要求，為后續(xù)的設(shè)備監(jiān)造工作提供參考。
關(guān)鍵詞：核電；柴油機(jī)；監(jiān)造；質(zhì)量控制；華龍一號(hào)
應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組作為核電廠的應(yīng)急電源，在核電廠主電源、備用電源及主發(fā)電機(jī)失效后10s內(nèi)啟動(dòng)，達(dá)到額定電壓和額定功率，確保電廠應(yīng)急照明和堆內(nèi)余熱排出，保證反應(yīng)堆安全停堆，避免事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大。眾所周知，應(yīng)急電源的喪失是導(dǎo)致日本福島核事故發(fā)生和擴(kuò)大的重要原因，因此日本福島核事故后，為了滿足核安全的需要，核電站用應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組受到了高度的重視。日本福島事故后，根據(jù)福島核事故經(jīng)驗(yàn)反饋以及我國和全球最新安全要求，中核集團(tuán)研發(fā)的先進(jìn)百萬千瓦級(jí)壓水堆“華龍一號(hào)”堆型首堆建設(shè)已經(jīng)啟動(dòng)，為福建福清5/6#項(xiàng)目。為滿足“華龍一號(hào)”的核安全需求，為我國核電安全地走出去打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的質(zhì)量控制提出了新的要求。
一、華龍一號(hào)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的性能要求
1.柴油發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速600rpm，額定輸出功率8000kW，額定電壓6.6kV，額定頻率50Hz，功率因數(shù)0.8，機(jī)組最低使用壽命40年；2.柴油機(jī)在正常工況運(yùn)行下，累積有效運(yùn)行時(shí)間不小于10000小時(shí)，啟動(dòng)時(shí)間除外；3.柴油機(jī)啟動(dòng)可靠性不低于99%；4.柴油機(jī)空載運(yùn)行最大持續(xù)時(shí)間可達(dá)8小時(shí)；5.柴油機(jī)在使用壽命年限內(nèi)啟動(dòng)次數(shù)為4000次；6.柴油機(jī)起動(dòng)后，10s內(nèi)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速和額定電壓；7.與應(yīng)急柴油機(jī)應(yīng)急運(yùn)行及發(fā)電功率有關(guān)的柴油機(jī)承壓的輔助機(jī)械設(shè)備、部件核管線設(shè)定為核安全三級(jí)，電氣部件為1E級(jí)；8.柴油機(jī)加載時(shí)頻率不能低于95%額定頻率，電壓不能低于75%額定電壓，頻率恢復(fù)到額定值的98%及電壓恢復(fù)到額定值的90%的時(shí)間小于此程序開始與下一程序開始之間的時(shí)間間隔的60%。
二、核級(jí)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組經(jīng)歷的國產(chǎn)化采購模式
應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組是一套非常復(fù)雜的集成化、模塊化設(shè)備。機(jī)組本體主要由柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、連接裝置和公共底座等構(gòu)成，與柴油機(jī)輔助系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁和保護(hù)系統(tǒng)、儀表和控制系統(tǒng)等共同組成了核電廠內(nèi)應(yīng)急交流電源。應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的國產(chǎn)化模式主要還是與國外大型柴油機(jī)供貨商聯(lián)合設(shè)計(jì)制造為主，通過消化和吸收國外先進(jìn)技術(shù)逐步進(jìn)行國產(chǎn)化。
1.國內(nèi)二代加M310核電堆型主要采用了聯(lián)合體的采購模式：
（1）德國MTU、阿海琺公司和山西北方安特優(yōu)組成聯(lián)合體。MTU為聯(lián)合體的接口人負(fù)責(zé)柴油機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，阿海琺負(fù)責(zé)電儀設(shè)備的設(shè)計(jì)和供貨，山西北方安特優(yōu)負(fù)責(zé)柴油機(jī)零部件的組裝和試驗(yàn)，承擔(dān)了中核集團(tuán)福清核電項(xiàng)目。
（2）由法國ALSTOM、德國MAN公司、武漢ALTSOM、陜西柴油機(jī)重工有限公司組成聯(lián)合體。ALSTOM為聯(lián)合體帶路人，并負(fù)責(zé)電儀設(shè)備的設(shè)計(jì)和供貨，陜西柴油機(jī)重工負(fù)責(zé)部分國產(chǎn)化零部件的采購以及柴油機(jī)的組裝和試驗(yàn)，承擔(dān)了中核集團(tuán)田灣和海南核電項(xiàng)目。
2.目前中核集團(tuán)三代核電“華龍一號(hào)”應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組采取的采購模式為：
總包商為陜西柴油機(jī)重工有限公司，法國MAN公司提供技術(shù)支持，中核集團(tuán)河北分公司承擔(dān)部分系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)。陜柴自制一臺(tái)柴油機(jī)的重要零部件供MAN公司進(jìn)行評(píng)審，在MAN公司認(rèn)可后，陜柴開展該型號(hào)柴油機(jī)的制造，用于核電的國產(chǎn)化。由于國內(nèi)企業(yè)沒有承擔(dān)過項(xiàng)目總承包的角色，并且國內(nèi)企業(yè)的設(shè)計(jì)、工藝、質(zhì)保、處理問題的能力都不如國外企業(yè)成熟，因此，在總承包模式改變?yōu)閲鴥?nèi)企業(yè)的背景下，如何對(duì)陜柴的制造活動(dòng)進(jìn)行質(zhì)量控制顯得尤為重要。
三、應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的質(zhì)量控制要點(diǎn)
應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組為核1E級(jí)別設(shè)備，屬于重大設(shè)備，因此監(jiān)造等級(jí)定為監(jiān)造一級(jí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要在陜西柴油機(jī)重工有限公司派駐監(jiān)造人員一名，在發(fā)電機(jī)分包廠家派駐監(jiān)造人員一名，進(jìn)口件由駐歐洲人員進(jìn)行質(zhì)量控制。根據(jù)零部件的核安全等級(jí)、質(zhì)保等級(jí)、工藝復(fù)雜程度等在供應(yīng)商提交的零部件制造質(zhì)量計(jì)劃上選取相應(yīng)的見證點(diǎn)（停工待檢點(diǎn)H，見證點(diǎn)W,記錄點(diǎn)R）,監(jiān)造人員進(jìn)行見證，同時(shí)對(duì)設(shè)備制造的全周期進(jìn)行質(zhì)量控制。主要的監(jiān)造內(nèi)容有以下幾點(diǎn)。
1.開工先決條件檢查。
（1）設(shè)計(jì)文件的檢查。①檢查設(shè)備供應(yīng)商已編制設(shè)計(jì)文件清單，檢查設(shè)計(jì)施工圖、技術(shù)規(guī)格書、技術(shù)條件等設(shè)計(jì)文件的種類和數(shù)量以及版本情況，以確定設(shè)計(jì)是否固化，對(duì)于設(shè)計(jì)沒有固化的堅(jiān)決不允許開工，從源頭杜絕由于消化吸收不到位而產(chǎn)生的問題；②檢查設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)、設(shè)計(jì)審查會(huì)會(huì)議紀(jì)要與圖紙有關(guān)問題的澄清或解決情況，在設(shè)計(jì)變更和技術(shù)澄清沒有得到落實(shí)情況下，不得開工制造；③檢查國家核安全監(jiān)管部門對(duì)制造廠整改行動(dòng)項(xiàng)目的落實(shí)情況，沒有整改完成堅(jiān)決不開工。
（2）主要外購件及原材料入廠驗(yàn)收。設(shè)備監(jiān)造工程師對(duì)柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)材料和零部件等原材料、外購件、外協(xié)件進(jìn)廠檢查，首先應(yīng)檢查材料和零部件的合格證等質(zhì)量證明文件，根據(jù)合同和技術(shù)條件要求，需要進(jìn)行復(fù)驗(yàn)的進(jìn)行入廠復(fù)驗(yàn)。其次是監(jiān)督制造廠對(duì)材料和零部件進(jìn)行實(shí)體檢驗(yàn)，并對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行見證、審查、確認(rèn)。柴油機(jī)的主要外購零部件有：曲軸、連桿、管路等，特別對(duì)高壓燃油管、空氣管路和啟動(dòng)空氣管路應(yīng)注意檢查壓力試驗(yàn)參數(shù)的符合性。
（3）制造廠資質(zhì)的檢查。檢查核安全設(shè)備設(shè)計(jì)或制造許可證，檢查制造單位名稱、住所、法定代表人、從事的活動(dòng)種類和范圍是否符合國家核安全監(jiān)管部門的要求，確保關(guān)鍵工序無違規(guī)分包現(xiàn)象。焊工或焊接操作工應(yīng)具有相應(yīng)國家核安全局頒發(fā)的資格證書，焊工或焊接操作工人員數(shù)量、焊工考試合格項(xiàng)目應(yīng)滿足車間產(chǎn)品焊接需要。無損檢測(cè)人員應(yīng)具有國家法定培訓(xùn)機(jī)構(gòu)頒發(fā)的資質(zhì)證書，無損檢測(cè)人員數(shù)量和資質(zhì)范圍應(yīng)能滿足無損檢測(cè)工作的需要，針對(duì)產(chǎn)品無損檢驗(yàn)方法，確保每種方法具有2個(gè)Ⅱ級(jí)以上人員。無損檢測(cè)人員為本制造單位正式聘用人員，無其他單位人員在本單位從事無損檢測(cè)工作。
2.對(duì)主要零部件的質(zhì)量控制。
（1）主要鑄鍛件的控制。柴油機(jī)主要的鑄鍛件有機(jī)身、汽缸蓋、缸套、連桿、曲軸等，主要關(guān)注的是零部件的機(jī)械性能和硬度是否合格，粗加工前進(jìn)行100%UT檢測(cè)，并禁止進(jìn)行補(bǔ)焊和打磨等工序。對(duì)于連桿尤其注意零件號(hào)是否與實(shí)體一致，并檢查連桿螺栓是否存在裂紋。
（2）對(duì)機(jī)械加工過程的監(jiān)督。主要的機(jī)加工工序?yàn)椋焊滋拙庸ぁ⑵咨w精加工及水壓試驗(yàn)、終檢、機(jī)身精加工、軸承蓋、精鏜曲軸孔、精鏜凸輪軸孔、精鏜缸孔。可適當(dāng)設(shè)置精加工后的見證點(diǎn)，確保精加工后的零部件尺寸工差和表面粗糙度等滿足圖紙要求。精加工后進(jìn)行MT檢測(cè)，檢測(cè)是否存在裂紋。
3.柴油機(jī)零部件裝配質(zhì)量控制要點(diǎn)。
（1）缸蓋裝配:檢查氣門座密封性能，檢查氣門沉入量及氣門間隙。
（2）裝活塞—連桿組件:連桿小頭銅套上的油孔或油槽與連桿上的油孔要對(duì)正，連桿體和連桿蓋對(duì)應(yīng)編號(hào)一致，每個(gè)連桿連接螺栓與連桿螺栓孔也是固定對(duì)應(yīng)關(guān)系，組裝時(shí)注意連桿螺栓編號(hào)和螺栓孔編號(hào)一致。
（3）裝配曲軸、軸承蓋:曲軸承蓋與機(jī)體曲軸孔座對(duì)應(yīng)編號(hào)一致，曲軸螺栓的拉伸量符合組裝工藝要求，曲軸組裝后檢測(cè)軸向間隙符合工藝要求。
（4）裝活塞、連桿、缸套總成:組裝前核查活塞、缸套尺寸，檢查連桿瓦孔尺寸。測(cè)量連桿瓦孔尺寸和組裝曲軸、連桿時(shí)，連桿連接螺栓應(yīng)分次緊固，緊固力矩、轉(zhuǎn)角符合工藝要求，螺栓緊固位置刻線應(yīng)一次對(duì)準(zhǔn)，如果擰緊時(shí)超過刻線位置，不允許倒擰對(duì)準(zhǔn)，需松開后重新緊固。
（5）裝凸輪軸:裝入凸輪軸時(shí)，應(yīng)使用凸輪軸導(dǎo)入工裝、凸輪軸及孔涂機(jī)油，防止剮蹭凸輪軸軸承銅套。定位后檢測(cè)軸向間隙符合工藝要求。調(diào)整凸輪軸定時(shí)，檢查曲軸和凸輪軸的.定位是否準(zhǔn)確，精度是否滿足工藝要求。在緊固凸輪軸定時(shí)齒輪螺栓時(shí)，要注意觀察是否造成凸輪軸、齒輪的跑動(dòng)，一旦出現(xiàn)上述現(xiàn)象，要重新進(jìn)行定位和裝配。
（6）裝配曲軸齒輪、減震器：在進(jìn)行此類過盈配合零部件的裝配工作時(shí)，擴(kuò)張壓力和推進(jìn)壓力同步達(dá)到組裝工藝要求壓力后，卸去擴(kuò)張油壓，推進(jìn)油壓保持工藝要求時(shí)間。
（7）裝缸蓋：缸蓋螺栓拉伸量或緊固力矩、轉(zhuǎn)角符合工藝要求。
（8）裝噴油泵、橫向控制機(jī)構(gòu):裝噴油泵前根據(jù)測(cè)量結(jié)果選配調(diào)整墊片厚度。
（9）排氣總管裝配：增壓器箱與排氣總管結(jié)合面清潔，組裝前結(jié)合面涂高溫密封膠，檢查增壓器潤滑系統(tǒng)單向閥組裝方向。
4.柴油機(jī)單機(jī)試驗(yàn)的質(zhì)量控制要點(diǎn)。
柴油機(jī)單機(jī)試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)包括磨合試驗(yàn)和性能試驗(yàn)。柴油機(jī)磨合試驗(yàn)是發(fā)現(xiàn)和排除柴油機(jī)組裝質(zhì)量問題的重要環(huán)節(jié)，試驗(yàn)前應(yīng)注意檢查試驗(yàn)操作人員是否已按試驗(yàn)大綱完成試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作，啟機(jī)前柴油機(jī)安全防護(hù)功能的靜態(tài)檢查驗(yàn)證結(jié)果應(yīng)符合安全防護(hù)參數(shù)要求，應(yīng)對(duì)所有柴油機(jī)的報(bào)警和停機(jī)裝置進(jìn)行整定和檢查，觸發(fā)點(diǎn)應(yīng)記載在試驗(yàn)記錄中，應(yīng)確認(rèn)試驗(yàn)臺(tái)所有傳感器信號(hào)正常，無報(bào)警信號(hào)出現(xiàn)，避免由于柴油機(jī)存在組裝質(zhì)量問題而對(duì)柴油機(jī)造成重大損失。柴油機(jī)性能試驗(yàn)是對(duì)柴油機(jī)應(yīng)具備的基本性能的驗(yàn)證，試驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)至少滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)格書對(duì)柴油機(jī)出廠性能試驗(yàn)的要求。
5.柴油發(fā)電機(jī)組的試驗(yàn)。
柴油發(fā)電機(jī)試驗(yàn)前與發(fā)電機(jī)進(jìn)行組裝，檢查聯(lián)軸器的材料證明，審查柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)聯(lián)軸器符合性聲明文件。檢查材料、零部件質(zhì)量證明文件，柴油機(jī)質(zhì)量計(jì)劃已執(zhí)行完畢且質(zhì)量計(jì)劃見證點(diǎn)簽署齊全，無問題遺漏項(xiàng)。審查空氣啟動(dòng)總閥、預(yù)潤滑油泵、冷卻水泵、預(yù)熱器、燃油冷卻器，空氣啟動(dòng)管路管件，滑油、燃油管路管件質(zhì)量證明文件、合格證、符合性聲明文件，審查啟動(dòng)空氣管路管件焊接無損探傷報(bào)告等。檢查發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)之間的同軸度，檢查機(jī)組在試驗(yàn)臺(tái)就位后的柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)的同軸度應(yīng)符合工藝文件要求。機(jī)組試驗(yàn)內(nèi)容一般應(yīng)包括：功率驗(yàn)證試驗(yàn)、調(diào)速器試驗(yàn)、啟動(dòng)試驗(yàn)、振動(dòng)測(cè)量、負(fù)載試驗(yàn)、裕度試驗(yàn)、輕載試驗(yàn)、空載試驗(yàn)、空載試驗(yàn)后50%加載試驗(yàn)等試驗(yàn)項(xiàng)目。試驗(yàn)過程中應(yīng)注意觀察試驗(yàn)臺(tái)有無報(bào)警信號(hào)出現(xiàn)，柴油發(fā)電機(jī)相關(guān)參數(shù)是否異常。試驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)按試驗(yàn)大綱要求的拆檢項(xiàng)目進(jìn)行檢查。
四、加強(qiáng)對(duì)柴油機(jī)組分包商的管理
一套應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)包括400多臺(tái)設(shè)備，一萬多項(xiàng)部件和材料，約涉及上百個(gè)分包商，大部分分包設(shè)備為輔助系統(tǒng)的設(shè)備，當(dāng)前項(xiàng)目實(shí)際操作過程中發(fā)生的大部分質(zhì)量問題的也基本屬于輔助系統(tǒng)設(shè)備部件。
1.目前應(yīng)急柴油發(fā)動(dòng)機(jī)組分包商存在的問題有：
（1）柴油機(jī)非關(guān)鍵零部件存在多級(jí)供應(yīng)鏈，主供應(yīng)商對(duì)分供應(yīng)商的控制存在薄弱環(huán)節(jié)，造成由于分供應(yīng)商采購的零部件質(zhì)量控制不夠，業(yè)主方又難以深入監(jiān)控。
（2）國內(nèi)制造水平不高和分供應(yīng)商在采購時(shí)過多考慮低價(jià)格，造成一些零件的質(zhì)量存在隱患。
（3）對(duì)于國外采購的輔助系統(tǒng)設(shè)備，供應(yīng)商考慮到出國費(fèi)用高，一般不派人出席見證，質(zhì)量控制薄弱。
（4）供應(yīng)商在核電站處理現(xiàn)場(chǎng)問題時(shí)質(zhì)量控制不到位，部分活動(dòng)未編制質(zhì)量計(jì)劃或者現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境帶來柴油機(jī)試驗(yàn)次生質(zhì)量問題。
2.對(duì)柴油機(jī)組分包商的質(zhì)量控制措施。
（1）加強(qiáng)對(duì)外購件分包商的合格供應(yīng)商的評(píng)價(jià)，做好資格審查工作，取得認(rèn)可后，方能作為合格分包商參與項(xiàng)目。
（2）根據(jù)設(shè)備質(zhì)量分級(jí)和以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，對(duì)不同的分包商進(jìn)行不同級(jí)別的監(jiān)造管理，對(duì)于質(zhì)保等級(jí)在QA3級(jí)以上的設(shè)備，總包商均按我司要求，提交設(shè)備質(zhì)量計(jì)劃，各方對(duì)質(zhì)量計(jì)劃進(jìn)行選點(diǎn)，對(duì)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行控制。
（3）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)造對(duì)分包商的幫扶力度。加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)造監(jiān)督作為對(duì)分包商制造過程質(zhì)量管理的一種控制手段，是必不可少的。通過經(jīng)常性地對(duì)制造過程進(jìn)行質(zhì)量檢查、巡查，可以幫助各級(jí)分包商積攢寶貴經(jīng)驗(yàn)，養(yǎng)成良好的質(zhì)量管理習(xí)慣，在后續(xù)的項(xiàng)目中也便于我司及總包商的質(zhì)量管理。
（4）將核安全質(zhì)保的理念積極灌輸?shù)娇偘碳案骷?jí)分包商中。要求總包商嚴(yán)格按照核安全質(zhì)保要求管理其下級(jí)分包商，力求做到每一級(jí)分包商都能夠在質(zhì)量上受控于上一級(jí)承包商，做到盡可能地深入管理，防微杜漸，并防患于未然。
五、結(jié)束語
核電設(shè)備的國產(chǎn)化是我國核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，百萬千瓦級(jí)核電站用應(yīng)急柴油機(jī)組是核電廠重要安全級(jí)設(shè)備，是國家重點(diǎn)鼓勵(lì)的國產(chǎn)化設(shè)備之一。目前，我國百萬千瓦級(jí)核電站用應(yīng)急柴油機(jī)組國產(chǎn)化進(jìn)入了關(guān)鍵階段，總包商由外方變成了中方，設(shè)備制造質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)加大。因此對(duì)柴油機(jī)的質(zhì)量控制工作提出了新的要求。但只要我們從設(shè)備的采購全過程對(duì)質(zhì)量進(jìn)行預(yù)控，加強(qiáng)設(shè)備制造先決條件檢查，確保柴油機(jī)制造企業(yè)按照核電設(shè)備質(zhì)量保證有效運(yùn)轉(zhuǎn)，從源頭上杜絕問題的產(chǎn)生，加強(qiáng)對(duì)分包商的質(zhì)量控制，確保外購件的到貨質(zhì)量，確保重點(diǎn)零部件的制造以及柴油機(jī)系統(tǒng)的試驗(yàn)過程中嚴(yán)格按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及程序執(zhí)行，相信百萬千瓦級(jí)核電站用應(yīng)急柴油機(jī)組一定能順利交付核電現(xiàn)場(chǎng)，為我國第三代核電“華龍一號(hào)”走出去打下良好基礎(chǔ)。
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