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        [中國能源報]堅守創新“基因” “老”行業煥“新”生 ——東方電機有限公司自主水電機組創新研發紀實

        點擊數:2354 發布時間:2020-02-18 17:04:33

          由東方電機研制的世界首臺百萬千瓦水電機組核心部件完工交付。

          東方電機研制的葛洲壩17萬千瓦軸流轉槳式轉輪。

          安徽績溪抽水蓄能首臺機組成功投運。

          東方電機制造的溪洛渡770兆瓦18號機完成72小時試運行。

         

          1月10日,2019年度國家科學技術進步獎在京揭曉,長江三峽樞紐工程摘得特等獎。1月11日,“世界首臺百萬千瓦水電機組轉輪完工交付”入選由中國科學院和中國工程院評選的國家2019年十大科技進展新聞。

          一個三峽,一個白鶴灘,兩項水電工程新年伊始斬獲大獎,是什么令“老”行業持續煥發新生?

          1958年,響應國家三線建設號召,水電設備研制創新基因撒播向西部熱土,東方電氣東方電機有限公司(以下簡稱“東方電機”)隨即成立。一個甲子以來,中國水電機組制造從無到有,和這家水電設備制造老店“求實圖強”的創新基因息息相關。

          從葛洲壩到三峽,孕育自主創新基因

          創新基因,是時代發展的必然選擇。

          1971年,位于萬里長江上的國內首座大型水電站——葛洲壩水電站開工興建。該電站裝配單機容量17萬千瓦的水輪發電機組,這在當時世界范圍內沒有先例;機組水輪機轉輪直徑達到11.3米,彼時也沒有參照對象。

          面對兩個“沒有”,東方電機依然選擇承建葛洲壩水電站一期工程兩臺17萬千瓦軸流轉槳式機組。14年后,該機組榮獲首屆“國家科學技術進步獎特等獎”。

          因為沒有,中國水電有了一次關鍵的創新。

          40年后,《中國電機工業發展史》這樣評價:“17萬千瓦軸流轉槳式水電機組,采用了中國自己的水力試驗科技成果,轉輪11.3米,居當時世界之首……作為自主研發的典范,葛洲壩水電機組的成功研制,使我國水力發電設備的研制,無論在容量上,還是轉輪尺寸上,均進入世界大型軸流轉槳式水輪機之列。”

          1994年12月8日,時任國務院總理李鵬為東方電機題詞:“求實圖強,把三峽機組造好。”

          單機容量70萬千瓦,這個容量足以在中國水電制造史上留下一筆。千禧年伊始,三峽工程開建時,左岸電廠14臺機組由兩大國外聯合體中標,國內制造廠商只是配角。彼時,“自己人”僅能作為機組轉輪制造分包商,參與這一浩大工程。

          然而,四年之后,坐在三峽右岸機組中標合同簽字席上的,不再只是兩家國外 “巨頭”,以東方電機為代表的中國水電設備供應商也獲得了機組獨立設計制造合同。

          2008年10月,三峽右岸電站最后一臺機組完成安裝進入72小時試運行階段。運行過程中,工程人員將一元錢的硬幣立在機身上面,硬幣竟紋絲不動。

          從分包制造到自主研制,中國憑借三峽工程首次實現了巨型水輪發電機組的自主化。

          從溪洛渡到白鶴灘,創新基因得以傳承

          2008年,繼續往西,跨越中國地勢二三級階梯分界線,裝備18臺單機容量77萬千瓦的溪洛渡水電站在北京招標。

          溪洛渡水電站發電機單機容量世界最大、發電機額定轉速世界最快、筒形閥尺寸和操作控制力世界最大。溪洛渡攻堅突擊隊成員王亞林說,完成模型試驗后,東方電機有了拿第一的“野心”。

          D522水力模型使這個“野心”成為現實。2009年,在與國際同行的同臺對比試驗中,現場專家一致認為,D522水力模型集先進性、穩定性和可靠性于一身。

          從單機容量17萬千瓦到77萬千瓦,中國水電走過的路,并非坦途。

          2006年,深入金沙江腹地,掩映在川云交界的大涼山深處,白鶴灘既是未經開發的“處女地”,也是世界水電真正意義上的“無人區”。作為國家“十三五”規劃“西電東送”的骨干電源點,白鶴灘水電站單機容量100萬千瓦,是當今世界在建的綜合技術難度最大的水電工程,施工難度挑戰前所未有。

          從70到100,從什么地方突破?機組總體設計、水力開發、電磁設計、高效冷卻技術、推力軸承技術、高壓絕緣技術、轉輪動應力、高強度材料研究與應用、關鍵部件制造技術……諸多難題擺在面前。

          百萬千瓦水電機組高50多米、重8000多噸,相當于一座埃菲爾鐵塔的重量。這個“大家伙”長期安全穩定高效運行,是多項自主知識產權的核心技術堆集合而成的,其中僅軸承部分就有32項新專利。

          白鶴灘水電站,創新體現在哪里?

          據了解,該電站發電機額定效率達99.01%,處于水電行業最高水平;具有新型低損耗轉子支架,更低的自身通風損耗、更大的風量調節范圍;剛強度性能指標全面優于傳統轉子支架,各工況應力值降低10%以上;大規模使用智能制造和數字化制造方式,確保機組質量的同時,提高制造精度和生產效率……

          成為無可爭議的世界一流水電站的同時, 白鶴灘水電也證明了中國水電已經“領跑”世界,這也是為何這個“大家伙”的“心臟”——首臺水輪機組轉輪完工的新聞,能進入2019中國科技進展十大新聞。

          發力抽蓄機組,技術裝備實現“領跑”

          從葛洲壩到白鶴灘,中國水電緊跟“西電東送”戰略,為國家社會經濟發展提供了堅實保障。而隨著社會經濟和電力工業發展,高效開發利用電力資源,發展調節性電源成為必然選擇。

          面對發電高峰和用電高峰不匹配的掣肘,開得起、調得出、停得下的抽水蓄能機組“登場”,充分發揮了靈活性優勢:建一座上游水庫,再建一座下游水庫和抽水蓄能機組。當供電量多于用電量時,將電能存儲為水的勢能;到用電高峰時,將水的勢能再度轉化為電能,補充入電網。

          作為水電行業“皇冠上的明珠”,抽水蓄能機組是水發設備中最復雜、難度最大的機型。上世紀九十年代,東方電機承擔了中國“大型抽水蓄能中間機組研制”的開創性工作,此后逐一攻克了S型特性、駝峰、效率、穩定性等抽蓄機組難點。與此同時,我國開展了“抽水蓄能電站機組及成套設備自主化”工作,設立專項研究。

          2009年,東方電機中標福建仙游抽水蓄能電站4臺30萬千瓦機組,4年之后,該電站成功投運,狀況良好,標志著我國打破國外對大容量抽水蓄能技術的壟斷局面,完全掌握了抽水蓄能核心技術。

          此后,東方電機以性能更好、更先進、更可靠為目標,打造安徽績溪抽水蓄能機組。該電站共有6臺30萬千瓦水輪發電機組,是國內首臺完全自主研發、設計、制造的650米超高水頭、高轉速、大容量可逆式機組。今年1月1日,電站首臺機組投運,抽水蓄能2.0機組正式進入“國家隊”。

          2019年底,在中國水力發電工程學會組織召開的科技成果鑒定會上,國內外專家對由東方電機參與的我國“抽水蓄能機組成套設備關鍵技術及應用”項目給予高度評價。

          從葛洲壩到績溪,半個世紀,中國水電設備關鍵技術和裝備完成了從“跟跑”到“領跑”的轉變,全面增強了我國在國際抽水蓄能領域的影響力、競爭力和話語權,而創新無疑是貫穿全程的關鍵詞。

          中國水電波瀾壯闊的發展歷程,體現了以東方電機為代表的中國水電建設者拼搏奉獻的時代精神,展示了“大國重器”的責任和擔當。如今,績溪的轉輪已經啟動,白鶴灘的轟鳴近在眼前,水電未來,亦不遙遠。(王媛)

         

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