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從“小學(xué)生”到“打遍天下無(wú)敵手”,探訪中國(guó)水電支柱——東方電氣集團(tuán)
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李煥宇力量與榮耀
最后更新: 2021-06-07 13:51:03白鶴灘機(jī)組 前無(wú)古人后無(wú)來(lái)者
為什么白鶴灘機(jī)組會(huì)有這么高的評(píng)價(jià)?不妨看看這套機(jī)組創(chuàng)下的“世界第一”:
單機(jī)容量100萬(wàn)千瓦(高度超過(guò)50米,重達(dá)8000噸),世界第一
發(fā)電機(jī)額定效率不低于99.01%,世界第一
定子繞組溫升不超過(guò)63K,轉(zhuǎn)子繞組溫升不超過(guò)58K,屬全行業(yè)最嚴(yán)溫升控制水平,世界第一
發(fā)電機(jī)最高電壓等級(jí)24千伏,世界第一
同這樣一個(gè)全球最強(qiáng)水電發(fā)電機(jī)組相配的,是在建設(shè)過(guò)程中同樣創(chuàng)下了不少“世界第一”的白鶴灘水電站:
地下洞室群規(guī)模,世界第一
圓筒式尾水調(diào)壓室規(guī)模,世界第一
300米級(jí)高拱壩抗震參數(shù),世界第一
無(wú)壓泄洪洞群規(guī)模,世界第一
要?jiǎng)?chuàng)造這樣一個(gè)“世界第一”,難度可想而知。
《中國(guó)能源報(bào)》曾以80萬(wàn)千瓦的水輪發(fā)電機(jī)為例稱,這樣一個(gè)電機(jī)有五層樓高,僅旋轉(zhuǎn)部分就重達(dá)3000多噸,它有數(shù)萬(wàn)個(gè)部件,一些指標(biāo)要以0.01毫米的精度來(lái)考量——那僅僅是一根頭發(fā)絲直徑的六分之一。相比之下,百萬(wàn)千瓦機(jī)組的技術(shù)難度和復(fù)雜性更是史無(wú)前例,機(jī)組的設(shè)計(jì)制造已超出了當(dāng)時(shí)既有的技術(shù)水平和規(guī)范。
沒(méi)有任何技術(shù)可以參照,自主創(chuàng)新就成了唯一途徑。
東方電氣下屬的東方電機(jī)開展了機(jī)組的總體設(shè)計(jì)、水力開發(fā)、電磁設(shè)計(jì)、高效冷卻技術(shù)、推力軸承技術(shù)、高壓絕緣技術(shù)、轉(zhuǎn)輪動(dòng)應(yīng)力、高強(qiáng)度材料研究與應(yīng)用、關(guān)鍵部件制造技術(shù)等等重大專題科研攻關(guān),僅僅是軸承部分就產(chǎn)生了32項(xiàng)新專利。
黨委副書記、教授級(jí)高級(jí)工程師陳文學(xué)對(duì)這種巨型裝備的研發(fā)給出了一個(gè)精準(zhǔn)的比喻——“大象跳舞”。
以負(fù)責(zé)推力軸承設(shè)計(jì)的研究試驗(yàn)中心主任工程師鐘海權(quán)為例。機(jī)組的滑動(dòng)軸承,兩個(gè)運(yùn)動(dòng)面之間有一層0.003毫米的油膜,但卻要承載4000多噸的重力,比三峽還要高一個(gè)等級(jí)。但是,市面上幾乎沒(méi)有這方面的計(jì)算軟件,已有的計(jì)算軟件精度不夠,他只有自己開發(fā)軟件程序;運(yùn)行軸承瓦升溫太高,不能滿足標(biāo)書要求,鐘海全帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)數(shù)十輪試驗(yàn),發(fā)明了熱邊界層隔離降溫技術(shù)及裝置,解決了推力軸承瓦溫偏高的問(wèn)題;團(tuán)隊(duì)成員還集體發(fā)力,創(chuàng)新性地完成了全流道、全工況數(shù)值模擬,將計(jì)算手段換代升級(jí),創(chuàng)建了全新的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。
白鶴灘水電機(jī)組轉(zhuǎn)子吊裝 圖片來(lái)源:國(guó)投集團(tuán)
這種例子在東方電氣探索“無(wú)人區(qū)”的過(guò)程中數(shù)不勝數(shù)。在研發(fā)環(huán)節(jié),他們采用先進(jìn)的水力設(shè)計(jì)、CFD分析等手段,應(yīng)用了全流道全工況數(shù)值仿真技術(shù),創(chuàng)新性開拓了葉形加厚技術(shù),實(shí)現(xiàn)了整個(gè)過(guò)流部件強(qiáng)度與水力性能的最佳匹配,兼顧了高效和安全穩(wěn)定的關(guān)系。
在制造環(huán)節(jié),他們持續(xù)優(yōu)化轉(zhuǎn)輪制造工藝,嚴(yán)控每道制造工序質(zhì)量,通過(guò)轉(zhuǎn)輪全低氫焊接技術(shù)研究及應(yīng)用,轉(zhuǎn)輪及上冠空中偏心翻身技術(shù)創(chuàng)新,隱形平衡塊結(jié)構(gòu)研究并應(yīng)用等工藝措施,確保了轉(zhuǎn)輪焊縫一檢合格率、外觀質(zhì)量、制造精度等滿足內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)、精品標(biāo)準(zhǔn),轉(zhuǎn)輪精品檢測(cè)指標(biāo)達(dá)標(biāo)率達(dá)到了100%。
白鶴灘1號(hào)機(jī)轉(zhuǎn)輪,殘余不平衡力矩為前所未有的零值,創(chuàng)造了全球巨型機(jī)組轉(zhuǎn)輪靜平衡試驗(yàn)的最好記錄。截至目前,東方電氣已為白鶴灘水電站研制了3臺(tái)“零配重”轉(zhuǎn)輪。
三峽水電機(jī)組轉(zhuǎn)子吊裝 圖片來(lái)源:國(guó)投集團(tuán)
東方電氣還充分總結(jié)三峽、溪洛渡等大容量機(jī)組的研制經(jīng)驗(yàn),形成了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù):
一是磁極繞組空內(nèi)冷技術(shù),增加磁極散熱面積33%,大幅縮短傳熱路徑,極大提高了散熱效率,實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)控溫升水平和降低內(nèi)部溫差的目標(biāo)。
二是低損耗軸承技術(shù),提升軸承性能、提升冷卻效果、降低軸承損耗、控制油霧污染。
三是平衡受力新型轉(zhuǎn)子支架,性能上全面優(yōu)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu),各種工況應(yīng)力水平降低10%以上,具有更低的自身通風(fēng)損耗特性,大幅降低負(fù)壓抽吸作用,降低機(jī)組油霧污染防治難度。
四是24千伏絕緣系統(tǒng),首次提出并形成24千伏定子繞組絕緣性能的評(píng)定項(xiàng)目與考核標(biāo)準(zhǔn),單臺(tái)機(jī)組共1620支線棒,全部達(dá)到精品標(biāo)準(zhǔn)要求,全部一次通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)電氣性能試驗(yàn)檢驗(yàn)。
正是有了這一系列自主創(chuàng)新的核心技術(shù)做底,副總經(jīng)理張繼烈才會(huì)豪言:白鶴灘機(jī)組的所有指標(biāo)在水電裝備領(lǐng)域里面都屬于極致,“這個(gè)地位我認(rèn)為基本上是無(wú)法撼動(dòng)的”。他還表示,全世界可能很難再找到第二塊可以進(jìn)行這樣大規(guī)模水利建設(shè)的地方了。
白鶴灘水電站夜景 圖片來(lái)源:東方電氣
為什么東方電氣能夠堅(jiān)持自主創(chuàng)新?張繼烈表示,這個(gè)是他們60年來(lái)的傳統(tǒng),始終堅(jiān)持對(duì)的事情。高級(jí)工程師陳文學(xué)表示,東方電氣始終以世界第一為目標(biāo),不忘產(chǎn)業(yè)報(bào)國(guó)初心,堅(jiān)守制造強(qiáng)國(guó)的使命,以創(chuàng)新為核心,他們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上100%國(guó)產(chǎn),在原材料上也實(shí)現(xiàn)了98%-99%的國(guó)產(chǎn)化。
目前,東方電氣已經(jīng)是國(guó)家級(jí)的高新技術(shù)企業(yè),有著全球領(lǐng)先的水電和火電技術(shù),風(fēng)電也屬于行業(yè)頂級(jí),另外在核電、氣電、光電、氫能均有布局,還建設(shè)了多條無(wú)人化的智慧生產(chǎn)線。整個(gè)十三五期間,東方電氣在科研上投入了29.63億元,平均一年接近6億,其科研投入占比是非常高的。
東方電氣下屬東方電機(jī)專家何啟源自豪地向觀察者網(wǎng)表示:“中國(guó)的發(fā)展,外國(guó)人是擋不住的?!?
在這一點(diǎn)上,東方電氣自己的發(fā)展歷程其實(shí)就是最好的例子。
- 責(zé)任編輯: 李煥宇 
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