多级泵

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绝望时刻,董事长房产抵押给银行,只为世界不要再有福岛核事故

本文摘自《寻找中国制造隐形冠军》(通用机械卷)

本文作者:黎光寿

“核电”作为一种安全高效、技术成熟的清洁能源,对保障经济快速发展中的中国能源供给和环境保护,都有着巨大的意义。从改革开放一开始,中国就着手在经济发达的浙江和广东建设了核电站,以图迅速缓解日益紧张的电力供应。

但由于核燃料的放射性,核电站对技术和设备的要求特别高,中国最早期的核电站,完全就是“拿来主义”,甚至核电站里的灯泡都从国外进口,但随着核电在国外退潮,相关配套企业相继关门,中国人为了维护这些核电站,不得不自力更生。

上海阿波罗机械股份有限公司(以下简称“阿波罗”)就是一家以维护核电站应运而生的企业,该公司以生产核电站需要的各种泵为主营业务,目前获得了核电泵类全部二级和三级的设计生产资质,成为中国核电泵类生产资质最完整的企业,其生产的核电泵类产品正逐步装备着中国的核电站,并随着中国核电走出国门而走向世界。

核电领域产品最全的泵企

“泵是核电站中非常重要的设备,只要有一台泵出问题,整个核电站都可能要面临停下来。”上海阿波罗提供的资料显示,核电站里一共有25种关键设备,其中有13种与泵有关。而2011年日本福岛核电站的事故,就是因为海啸后核电站处于失电的状态,关键泵不能工作,核反应堆堆芯无法冷却,导致了巨大的灾难性事故。

成立于2001年的上海阿波罗机械股份有限公司,是一家专业化、集约化的核电站核级泵及重要非核级泵、核电后处理设备的核电全产业链设备供应与服务商。“我们有一种汽动辅助给水泵,在失电意外发生后,利用余热蒸汽仍然可以继续供水,让堆芯冷却下来,从而避免福岛核电站的悲剧。”阿波罗公司副总经理张先生介绍。

公司资料介绍,阿波罗2006年把主业聚焦在核电领域,2009年1月获得了由国家核安全局颁发的核三级《民用核安全设备设计/制造许可证》;2013年5月,国家核安全局发布《关于批准上海阿波罗机械股份有限公司扩大民用核安全设备设计和制造许可活动范围的通知》,获得核2级设计/制造许可资质。2015年6月17日成功登陆新三板。

作为一家民营企业,阿波罗早期只是生产普通的泵产品的企业,之所以走上核级泵的设计和制造的道路,首先是董事长陆金琪的魄力,他宁可放弃生产普通泵给公司带来的利润,自己抵押房屋贷款,也要为国家核电事业做出贡献,他找来享受国务院特殊津贴的专家明国卿来负责把握公司方向,让阿波罗后来居上,成为中国核级泵里的领军企业。

明国卿原是沈阳水泵厂总工程师,八十年代就参与过秦山核电站水泵的设计和制造,1998年退休,2006年到上海,做了阿波罗十年的总工程师,现在退居二线培养新人,阿波罗高管这样介绍他,“明总每天上午八点到下午五点都准时到公司上班”。明国卿告诉记者,之所以让阿波罗选择核电泵作为主业,主要是2006年中国提出核电设备国产化的口号,世界核电在中国,市场空间巨大,且核电泵属于高端泵,做好了核电泵,别的再做起来就没有任何问题。

“阿波罗在行业里能生产的核电泵规格最多,品种最全。”明国卿介绍,目前阿波罗已经实现了混凝土蜗壳海水循环泵、汽动辅助给水泵、电动辅助给水泵、主给水泵等核电站关键及重要用泵的自主化。除了必须具备核一级资质才能生产的核主泵外,阿波罗具有其他十二种泵的设计生产资质。

据介绍,阿波罗产品混凝土涡壳海水循环泵已在福清、方家山、防城港等核电站投入商运,主给水泵在田湾和岭澳核电站在线运行,性能稳定可靠,是全球少数具有混凝土蜗壳海水循环泵核心自主知识产权并能独立供货的企业之一,是国内为数不多的具备电动辅助给水泵、汽动辅助给水泵、主给水泵等核心自主知识产权和自主供货能力的企业。

阿波罗公司副总经理张先生介绍,现在阿波罗公司正在执行合同的有福清核电站5、6号机组、巴基斯坦K2、K3两个机组、红沿河核电站5、6号机组,一共有18台泵组。其中福清核电站5、6号机组和K2/K3机组,采用的是中国具有自主知识产权的第三代核电技术“华龙一号”,该型核电技术吸收了日本福岛核电站经验,安全性再提高一步。

引进潮中坚持自主创新

中国核能行业协会最新发布的报告显示,截至2016年12月31日,中国已投入商业运行的核电机组共35台,运行装机容量占全国电力装机约2.04%。分布在浙江秦山核电站,广东大亚湾核电站和岭澳核电站,江苏田湾核电站等七个核电站。

“大亚湾全是进口的,甚至连灯泡都是进口的,相当于花钱把法国的核电站给复制过来。”阿波罗一位高管介绍,早期的核电站除了秦山一期坚持要自主研发、自己建设以外,基本上全部都是走的进口路线。“秦山核电站二期尽管要走自主研发的道路,但包括循环泵在内的主要泵都还是进口的,因为当时中国没有企业能做得出来。”

“中国是一个大国,核电这样的东西不能完全靠外国。”核电行业有专家介绍,早期中国进口的核电技术,运行多年之后,原先的外国企业发生了很大变化,有的破产了,有的被兼并了,有的因为政治原因对中国出口并不是那么顺利,给中国能源安全带来严重的安全隐患,也给国内企业的发展提供了机会。阿波罗就是这样赶上风口的。

明国卿介绍,2006年中国政府提出来核电设备国产化目标之后,阿波罗在当年10月27日到28日开了两天核电装备国产化的战略研讨会,认为这是阿波罗千载难逢的机会,公司确定将公司的战略目标转到核电用泵上来,起步就从非核级的混凝土蜗壳海水循环泵开始,一步一步地将核电站的所有核级和非核级泵实现国产化。

确定了公司战略之后,2006年12月6日,公司先后与中核集团、中广核集团等有关单位做了沟通;并于12月25日向国家发改委、能源局、中国机械联合会等单位主要领导汇报。汇报中得知,一个月前发改委等几个单位才发文件将该泵正式列为一类引进的项目——因为几个大型水泵厂都说做不了非核级的海水循环泵。阿波罗代表却向这些领导汇报了他们能够国产化的计划,这些领导都很振奋,当即表态支持阿波罗。

这场见面给阿波罗管理层吃了定心丸。

在核电站中,海水循环泵属于大型设备,数量需求也很少,一个核电机组就只有两台。更关键的是,核电站中很多泵都要有备用泵,只有海水循环泵和核主泵没有备用泵,“没有备用泵,说明它的可靠性要求非常高,已经是最高等级了”,“这两个泵只要任何一个出问题,就会造成核电站的停产,如果大亚湾一台机组停工,一天损失就是2500万元”。

“当时我们面临的问题是:我们想国产化,但在实际工程上,有人却对我们能否实现国产化持怀疑态度。”明国卿说,有客户提出了许多问题,以考证阿波罗在夸大其词,“我们在他们提问题基础上,我们总结出来这个泵要实现国产化,必须攻克五大技术关键”,“我们见到每一个人,都会跟他不厌其烦地讲这五大技术关键,直到对方理解为止”。

在解决了主管部门和大客户的疑惑之后,阿波罗组织了一个攻关团队,人员除了阿波罗的技术骨干以外,还有设计院、电机厂、齿轮箱厂、推力轴承厂、铸造厂的技术代表,还有设计方中国核工业第二研究设计院的工程师等,形成了一个联合团队,分组攻关。“如把这五个技术关键都解决了,那国产化就实现了。”

攻关小组首先面对的是一台具有美欧血统的百万千瓦级混凝土蜗壳海水循环泵,这也是核电站体积最大的泵。阿波罗攻关小组与客户密切结合,在认真总结其建造、安装、运行、维护经验的基础上,确定了改进方案,在保持该泵功能的同时,尤其强化了检修的便利性,让设计更加人性化。

2008年11月28日,国家能源局、中机联在上海召开鉴定会,认为阿波罗的百万千瓦级混凝土蜗壳海水循环泵的研制是成功的,“重要技术指标达到了国外同类产品的先进水平,可替代进口,适用于百万千瓦级压水堆核电站”。明国卿说:“我们曾说过要在两年之内完成。其结果是在开鉴定会的时候,距离两年还差八天,说明我们没有食言”。

从低到高拿下核级入门证

企业要想获得核电站的供应资格,首先要取得国家核安全局颁发的《民用核安全设备设计许可证》和《民用核安全设备制造许可证》,施工单位才能采购该企业的产品或服务,使用单位才有机会使用。而取证的前提条件是具有可靠的设计与制造能力,要通过国家核安全局的验收。否则,无论企业的产品再好,跟有关用户关系再铁,都没有机会使用。

因为《民用核安全设备设计许可证》和《民用核安全设备制造许可证》实行分级制,一般统称“核级证”,有一二三级之分,一级是最顶级的设备设计生产资质,二级三级相对简单一点。而企业取证,一般是从低到高的顺序。阿波罗要想进军核电领域,首先是要取得一个核三级证。

这次阿波罗选择的是电动辅助给水泵,简称“电辅泵”,这是一个核三级证的项目,阿波罗要靠这个设备打开核级泵的大门。从2007年开始电辅泵的研制开发工作,并做出了模拟件,2009年初通过了国家能源局和中机联组织的电辅泵样机鉴定,并取得了设计制造的核三级证。该核三级证的取得,算是阿波罗获得了第一张核泵入门许可证。

随后,阿波罗就全面铺开了核三级泵样机的研制,这些泵包含汽动辅助给水泵(简称“汽辅泵”)、设备冷却水泵、安全厂用水泵、硼酸输送泵、化学添加剂混合泵、乏燃料水冷却回路泵、硼酸再循环泵等。其中汽辅泵难度较大,该设备能在核电站突然失电后继续利用核电站余热驱动供水,保证让堆芯冷却,避免福岛核电站的灾难。2010年6月,汽辅泵通过国家鉴定,标志着阿波罗成为中国第一家、世界第二家能自主设计制造该泵的公司。同年8月,阿波罗完成了全部核三级泵的样机鉴定,使阿波罗成为国内第一家能提供全部核三级泵的公司。

2010年8月22日,阿波罗召开《百万千瓦级核电站部分核二级泵技术研讨会》,宣布开始核二级泵研发工作,2010年的11月12号和中广核签署了联合开发协议,对核二级的安全壳喷淋泵、低压安注泵进行联合研发;2010年2月20日,公司决定与上海核工程研究设计院联合,全面启动第三代核电AP1000机组用泵的研发工作。5月29日,又启动了第四代核电主泵产品的研发工作。

2012年11月10日,阿波罗的安全壳喷淋泵、低压安注泵通过中机联组织的国家级鉴定,从而在2013年的5月21号获得国家核安全局颁发的核二级证。接着阿波罗启动了核二级泵中的上充泵的研发工作,到2017年的11月8日,阿波罗完成全部核二级泵的鉴定工作。

在核二级泵攻关取证的过程中,2011年3月4日,公司召开了有中国核电工程公司(简称中核(CNPE))、国家核电工程有限公司(简称国核)、华东电力设计院等有关专家参加的《核电站主给水泵组样机研发研讨会》。全面开展主给水泵的研发。

主给水泵是核电站常规岛系统技术难度最高的泵。阿波罗没有从一开始就研制主给水泵,而是先研制技术难度比较小的核三级泵,在做足技术储备后再研制主给水泵。在研制主给水泵的过程中,阿波罗采取“两步走”战略。即第一步以田湾模式研发多级主给水泵。第二步以M310堆型研发一机带两泵。都要分别设计制造出样机。

两种模式有什么区别呢?明国卿介绍,现有百万千瓦级机组的主给水泵有两种配置方式。其一为法国系统《即M310》为3×50%配置,即两台运行,一台备用,其泵组由“前置泵+电机+液力偶合器+主给水泵”组成,通称一机(一台电机)带两泵方式,简称一机带两泵。其二为连云港田湾核电机组为5×25%配置。即4台运行,1台备用,与电机直连。泵为多级泵(简称多级主给水泵)。

2011年底,阿波罗完成了田湾核电站多级主给水泵样机的研制。2012年2月,上述样机在田湾核电机组给水系统中与其它进口泵一起投入并联运行。运行期间,2月11日组织了由工程院院士叶奇蓁为组长的见证组,亲临田湾现场见证了该泵样机工业运行试验。见证纪要认为:“国产核电用泵在核电站进行工业运行试验属国内首次,是一个创举”。

最后飞跃:建设领先的试验平台

2014年6月30日,阿波罗建成核泵检测中心,可以进行产品测试。7月19日,对“百万千瓦级核电站主给水泵组前置泵气蚀试验”召开了试验见证会——该泵的气蚀性能完全满足了现有百万千瓦级给水系统对主给水泵组的要求。其扬程也完全满足了主给水泵的要求。

2014年9月30日,百万千瓦级主给水泵组联调试验专用试验回路系统建造完成。该回路的建成,为核电主给水泵组的各项考核创造了条件。特别是创造了在核电站现场无法做到的但又必须考核的各种苛刻条件。如冷热冲击试验等。

2014年10月3日到10月30日,阿波罗进行了主给水泵组联调试验。这实际是将上述已分别作过试验的前置泵和主给水泵的单泵,装在专用试验回路系统上进行的组合试验。其性质是对泵组的鉴定性考核试验。试验项目涵盖了有关技术规格书对主给水泵组联调试验的各项要求,包括泵组的冷热态试验、变转速试验、气蚀试验、最小流量及冷热冲击试验等。

当时进行试验的泵组性能参数是当时国内最大的,驱动电机功率为12000kw。试验也是对新建的试验回路系统本身进行的一次全面的考核。试验结果全部达到要求,试验回路系统的功能也完全满足主给水泵试验的要求,尤其是热冲击试验功能是目前国内外泵业第一家具备这种条件的试验系统。

2014年11月1日,受国家能源局委托,中机联主持召开了《百万千瓦级核电站主给水泵组联调试验鉴定会》。“鉴定委员会认为:百万千瓦级核电站主给水泵组样机联调试验是成功的,冷热冲击试验在国内尚属首次。试验结果证明样机各项技术性能满足技术规格书和相关标准规范的要求,达到国际先进水平,对推动百万千万级核电站主给水泵组国产化具有重要意义。建议推广使用。”

同一天,该鉴定委员会还组织了《百万千瓦级核电站用主给水泵组试验回路鉴定》 。“鉴定委员会认为:该试验回路的建成,为主给水泵组的研发和性能考核(含特殊工况),提供了一个良好的试验验证平台。该平台具有结构紧凑、布局合理、功能齐全、测试精度高、自动化程度高等特点,达到了国内同类试验台的先进水平”。

至此,阿波罗主给水泵国产化“两步走”的战略目标已经完成。正因如此,阿波罗在2014年到2015年间先后签下了田湾3#、4#机组,福清5#、6#机组,巴基斯坦核电站K2/K3机组,以及红沿河5#,6#机组主给水泵的订单。

2016年12月19日,阿波罗完成了600MW(CFR600)示范快堆二回路主循环钠泵原型样机的设计制造与试验。至此,十年前该公司确定的核电用泵国产化目标已经实现。“上海阿波罗已发展成为我国泵行业中除主泵外,其余百万千瓦级核电站用泵都能自主设计、制造的第一家企业。”明国卿说。

值得说明的是,在上海阿波罗潜心研究核电泵的十年中,董事长陆金琪为了保证公司正常运转,还把自己的房子抵押给了银行。“好在最后我们挺了过来。”2013年曾经准备冲击IPO,后来因为福岛事故暂停,2015年登陆新三板。

瞄准核电后处理市场

国际原子能机构公布的数据显示,截止到2011年底,全球一共有442座核电站,到2030年,全球核电站数目将增加300座。“现在核电的新增市场在中国”,而不断崛起的中国制造,则是外资企业进入中国市场越来越高的门槛。阿波罗公司负责人认为“中国的核电国产化其实是无奈之举”。

之所以这样说,主要是中国在核电站维护方面吃的亏太多——过去西方核电建设高潮的时候,西方对技术拥有话语权,面对来自中国的求助,很多时候爱理不理;而现在西方受核电收缩影响,一些公司倒闭破产或被兼并,一些技术和设备不断老化或消失,中国在核电维护上吃过很多亏,才促使这项最初完全进口的技术国产化。

过去中国人在核电上吃的亏主要有两点,第一是在采购环节,中国没有话语权,任由外方报价;第二是在售后服务方面,拥有话语权的外国企业爱理不理,让中国客户深受其害。“中国核电国产化才能保证能源安全。”阿波罗公司负责人表示。

从采购角度来看,过去国外企业卖4台海水循环泵给中国,卖价人民币1.6亿到1.7亿元之间,到中国企业介入此行业之后,发现可以把国外企业报价前边的一个亿砍掉,都还有丰厚的利润。“自从中国产品上来之后,国外厂商也一下子降了很多价来跟我们竞争,可以看出他们过去的利润多么好。”

在售后服务方面,阿波罗这位负责人介绍,“以前核电站泵坏了,打电话通知外方供货厂家,结果老外开始不问问题先谈钱”,“实际上根据合同,外方售后服务应该是免费的”,如果要据理力争,对方可以采取拖的办法,一拖就是一年半载。“对于核电站来说,一个泵出问题,整台机组都要停下来,多停一天损失非常巨大。”

这位负责人表示,另外一个实际的情况,就是国外过去四十多年来核电处于萎缩状态,一些企业破产倒闭或者转行了,现在要找他们提供售后服务,找到他们也无能为力了。这种情况,欧美也有,俄罗斯最典型。“中国人发展核电,只有自力更生一条路可以走,此外没有别的办法。”

“我们接到客户电话以后,到现场的标准时间都写的24小时。这种时候你给我们打电话,我们绝对快,一个说帮业主解决问题,一个说白了我们也是商机,傻呵呵的还不动,脑子有问题了,但是大致我们的响应速度还是很快的。”

在上海奉贤阿波罗机械股份有限公司的厂房里,摆放着大大小小的核电用泵,有M310欧美体系的,也有VVER俄罗斯体系的,可以算是一个世界核电用泵博物馆。“这些都是我们研发时制作的样机。”阿波罗一位高管说,“这些都是我们要实现核电国产化所付的成本。”

在核电用泵领域,阿波罗消化吸收了美国、德国、法国和俄罗斯的技术,“过去世界核电有两种体系,一种是M310欧美体系,另一种是VVER俄罗斯体系”,这位高管介绍,两种体系各有优缺点,就主给水泵来说,美欧体系是一机两泵,俄罗斯则提升简化了美欧的技术,成一机一泵了,操作的可靠性和便捷性增加了不少。

阿波罗公司负责人表示,过去阿波罗专做核电泵,但现在除了泵以外也做核电的其他一些设备,核电站退役以后也是非常大的市场,因为中国最早新建的核电站也就该退役了,核电站退役的处理可能比建一个核电站还要有挑战性。