揭开 “华龙一号”核电汽轮机组东汽造的面纱

　　来源 | 公众号 数字工业知识中心

　　#导读

　　本文旨在阐述“华龙一号”核电机组自主研制者东方汽轮机，在1828mm末级阻尼叶片，“华龙一号”核控制棒驱动机构制造、试验全过程能力，以及长寿命高温材料国家重点实验室前沿技术的相关情况。

　　就在今年1月31日上午，当国务院国资委党委书记郝鹏在京宣布，全球第一台“华龙一号”核电机组福建福清核电5号机组已完成满功率连续运行考核，正式投入商业运行时，在场众人爆发出热烈的掌声，无不为这个中国核电天字第一号的超级工程顺利投用，感到发自内心由衷的自豪，而这则消息，也瞬间在各大平台刷屏，登上了热搜。

　　对于中国而言，“华龙一号”全球首堆突破了411台核心装备的国产化，形成700余件专利、120余项软件著作权、1项国际核电标准，涵盖核电厂前期、设计、设备、建设、调试等全生命周期，是我国在三十余年核电科研、设计、制造、建设和运行经验的基础上，研发的具有完全自主知识产权的三代压水堆核电创新成果。

　　它的投运标志着我国打破了国外核电技术垄断，成为继美俄法等国家之后真正掌握自主三代核电技术的国家，可谓是中国自主科技品牌崛起的一个里程碑。

　　但在建成这样的一个大型设备幕后，是20多万名核工业建设者以及5300多家设备制造企业，在福清长达6年的联合攻关、接力奋斗，才铸就了中国这一大国重器的辉煌壮举，而在这5300多家设备制造企业其中，不得不重点提到作为本项目最大的设备供应商东方电气旗下的东方汽轮机。

　　为什么要单单提到它呢？那是因为第三代自主技术“华龙一号”核电汽轮机研制就是由东方汽轮机自主研制的，以及作为“华龙一号”核心部件之一的“1828mm叶片”，也是它研制的，不仅如此，东方汽轮机还完整掌握了“华龙一号”核控制棒驱动机构制造、试验全过程的能力。

　　当笔者更进一步，深入了解以上这些技术内容时，就觉得这家企业，对于工业制造业领域的企业家，中高层管理者，工业技术骨干而言，是非常有必要亲临现场去深度考察与研究的，为什么笔者会如此笃定呢？

　　当笔者为诸位学友，好好梳理一下东方汽轮机与“华龙一号”当中那些关键技术的相关情况，大家就会跟我抱有同样的想法了。

　　只不过在梳理关键技术相关情况之前，还是先简要概述一下东方汽轮机的基本情况，它坐落于号称“重装之都”的四川德阳，是我国三大汽轮机制造基地之一，拥有行业内唯一以能源透平用材料为研究对象的实验室---长寿命高温材料国家重点实验室。

　　还拥有世界最大350吨的转子高速动平衡试验台，以及燃机核心部件与整机试验台，在煤电、核电、电气、节能环保发电、电站服务、新能源材料、分布式能源、电站辅机等多个领域，有着强大的底层技术研发能力。

　　前文提到东方汽轮机与“华龙1号”的那些关键技术相关情况，在这，首先与诸位先简单梳理一下作为“华龙一号”核心部件之一的“1828mm叶片”，众所周知，汽轮机是核电的关键设备，而叶片则是汽轮机的心脏，其技术水平是汽轮机先进性的重要标志。

　　而这个“1828mm叶片”，其实也只是东方汽轮机开展系列化减振阻尼叶片设计关键技术其中的一个技术突破口。

　　当前，东方汽轮机，历经20年筚路蓝缕，已经从661mm末级阻尼叶片，到当时世界最长的1828mm末级阻尼叶片，再到今天国内最长的钛合金1450mm末级叶片，它已经掌握了整套具有自主知识产权的系列化减振阻尼叶片设计关键技术，其设计制造能力，也业已达到了世界先进水平。

　　但正如古人所云：看似寻常最奇崛，成如容易却艰辛，就这一个1828mm末级阻尼叶片，其背后的艰辛与心血，也是令人由衷的敬佩。

　　在这里，笔者就简单从这个1828mm末级阻尼叶片研制过程中的三个事情，为大家概要梳理一下它是如何研制出来的，第一个事情，是攻克1828mm末级阻尼叶片的关键点的振动设计，就这个振动设计，当时东方汽轮机的相关工作人员，就每天都要花几十次的调整。

　　他们要在保证气动性能的前提下，通过对这些各个关键部件的不同排列组合，不断尝试，对局部叶型优化，对拉筋的形式、高度、大小和围带减振阻尼结构等进行调整，以寻求最优的振动设计方案。

　　最终历时一年半，他们终于成功完成了对1828mm叶片详细的气动+强度+振动全流程耦合的三维有限元设计分析，为当时国内最长等级1828mm转子末级叶片的成功自主研发奠定了坚实基础。

　　第二个事情，是1828mm叶片试验件进入东方汽轮机叶片分厂进行加工，这个加工阶段，也是摆在他们面前的一道巨大的难题。

　　当时他们技术员们平均每人每天工作12小时以上，通过调研、类比、头脑风暴等方法，他们拟出了数十个攻关点，提出了3个以上的工艺流程方案，历时三个多月，最终才加工成功。

　　第三个事情，就是加工完成了，测量又遇到问题了，因为加工好的叶片重达256公斤，足足要5个人，才能抬得起来，因此，极为不便利。

　　为此他们专门开发了一款新型量具，采取了从立式改成卧式等一系列新型设计，制作出了一个重达1吨重的量具，直至今日，这个量具还在使用。

　　正所谓，“逢山开路，遇水架桥”，正是由于这样的思维特质，才一直激励着东方汽轮机的技术工人们迎难而上，持续攻坚克难，为我国汽轮机关键技术的突破做出了卓越贡献。

　　以上就是笔者针对东方汽轮机应用在“华龙一号”上的1828mm末级阻尼叶片相关技术情况的梳理，不过笔者认为，纸上看来终觉浅，不到东方汽轮机的现代叶片中心，汽轮机总装平台等场所身临其境地实地感受，研制出1828mm末级阻尼叶片的工作现场的情况，也无法带来真正意义上的发自内心的直观体验以及思维的转变。

　　其次，为大家简要梳理一下东方汽轮机完全掌握“华龙一号”核控制棒驱动机构制造、试验全过程能力的相关情况，这个核控制棒驱动机构，英文简称（CRDM）。

　　CRDM，它是一种竖直方向步进运动的磁力提升机构，需要完成反应堆的启动、调节功率、正常停堆和事故停堆等功能，是核岛关键设备，如果打个生动的比喻，你把“华龙一号”理解为汽车，那这个核控制棒驱动机构（CRDM），它就好比是汽车的油门和刹车。

　　那这个CRDM，作为核岛主设备中除主泵外唯一动作的设备，是一回路关键设备，对制造精度要求很高、难度也挺大。

　　但在研制阶段，东方汽轮机不断突破高精度零件加工、工作线圈国产化、自主研制双钩齿堆焊式钩爪及连杆等技术难点，最终如它所言，完全掌握了“华龙一号”核控制棒驱动机构制造、试验全过程能力。

　　在这，笔者关于东方汽轮机在核控制棒驱动机构研制过程中攻克的以上那些技术难点，也只是点到为止，因为笔者再怎么深入阐述，也比不上亲临东方汽轮机厂，现场聆听其企业高管对“华龙一号”核控制棒驱动机构制造、试验全过程能力的分享来的深入。

　　最后，再给诸位学友提一下东方汽轮机拥有的行业内唯一以能源透平用材料为研究对象的实验室---长寿命高温材料国家重点实验室。

　　这个长寿命高温材料国家重点实验室，为东方汽轮机在长寿命高温材料设计、重型燃机高温叶片精确成形技术、大尺寸高温部件服役性能及可靠性等诸多领域，提供了底层研发技术支撑。

　　对于燃机而言，长寿命高温材料的研发与设计至关重要，要知道，燃机内部最接近燃烧室的几级叶片需承受1500℃的进气温度，并在每分钟3000转的恒定转速下，需要稳定运行超过五万小时。

　　可大部分金属材料在1400℃以上的条件下，就会融化，不仅如此，还会在燃气中含有腐蚀性气体，因此，突破高温材料的极限，是一项必须攻破的难关。

　　可大家也知道，像高温叶片在内的一系列燃机核心部件，其核心部件虽然在整套燃机中体积不大，但是利润却最高，所以，这研发和制造技术自然而然，也就被国外企业严密封锁，那在这种情况下，长寿命高温材料国家重点实验室，也就应运而生了。

　　目前，该实验室，在5万千瓦燃机高温叶片的研制工作，也已有了初步成果，但是想要深入了解这个实验室相关前沿研究技术，比如：长寿命高温材料开发与应用，高温合金精密铸造仿真模拟技术，智能热处理计算软件集成等方面，那也得自己走进这家企业，现场聆听其企业高管做的分享了。

　　无论是东汽应用在“华龙一号”上的1828mm末级阻尼叶片设计研制，还是它完全掌握了“华龙一号”核控制棒驱动机构制造、试验全过程能力的详情，亦或者是长寿命高温材料国家重点实验室的前沿技术，都足以构成笔者笃定认为这家企业对于工业制造业领域的企业家，中高层管理者，工业技术骨干而言，是非常有必要亲临现场去深度考察与研修的理由，只是大家需要注意，不要跟错队伍，不然，即便去了，也不过是走马观花，看个热闹。

　　其实，回首东方汽轮机在“华龙一号”建设历程中所做的事情，真可谓是一路风霜雨雪，也是一路勇往直前，在看似云淡风轻的成功背后，却是隐藏着数不尽的不为人知的辛苦，但也正是这样无数工业人的奉献与奋斗精神，才铸就了“华龙一号”这一大国重器，取得的举世瞩目的辉煌。

　　正如笔者前文所言，大家要跟对队伍，而翔正国际就值得诸位选择，其十年匠心坚守，一直持续输出正本清源的知识内容，为帮助企业明确转型升级规划方法和技术发展路径，助力中国制造高质量发展。

　　因此笔者希望，在3月『取经问道•智造标杆』四川行程中，能与您一起相约，共同走进东方汽轮机厂，一起探寻“华龙一号”这一大国重器中核电汽轮机自主研制者，东方汽轮机厂的先进制造技术与数字化转型世界。

　　“重装之都”德阳，中国60%核电装备、40%水电机组、30%火电机组和汽轮机的生产基地，全市装备制造企业超过1500家，是中国重型装备制造业基地和全国最大的铸锻钢制造基地；绵阳，我国唯一的“科技城”，从老军工基地到“西部硅谷”，三千年的古蜀文化与现代工业文明在这里交相辉映。

　　2021年3月22日-24日，翔正国际特邀工信部首批两化融合专家、中国航空工业信息技术中心原首席顾问宁振波教授带队，通过标杆工厂参观、专家讲解和交流研讨标杆企业的实践经验和解决方案，一同探索传统工业制造企业转型升级的终南捷径。

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