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來源:未知???作者:上繼 ???發(fā)布時間: 2022-11-17 16:21???瀏覽: 4565
全球單機容量最大白鶴灘百萬千瓦水電機組誕生記
全球單機容量最大白鶴灘百萬千瓦水電機組誕生記
全球在建規(guī)模最大的白鶴灘水電站，28日實現(xiàn)首批機組正式投產(chǎn)發(fā)電。待白鶴灘水電站全面建成后，預(yù)計年平均發(fā)電量624.43億千瓦時，年節(jié)約標準煤約1968萬噸，減少排放二氧化碳5160萬噸。
當(dāng)天，記者走進白鶴灘水電站，在位于金沙江兩岸山體深處的地下廠房內(nèi)，探秘水電站“心臟”——全球單機容量最大的100萬千瓦水輪發(fā)電機組的誕生史。
100萬千瓦機組的前世今生
在白鶴灘電站采用100萬千瓦機組，不是一蹴而就的，而是一個長期論證、探索和實踐的過程。
哈爾濱電氣集團有限公司責(zé)研制白鶴灘水電站右岸8臺100萬千瓦機組。該集團電機公司副總經(jīng)理陶星明告訴記者，最早在1958年召開的全國科學(xué)規(guī)劃會上，專家提交了《三峽樞紐水利機組容量論證初步意見》，提出研制30萬千瓦、45萬千瓦、60萬千瓦、80萬千瓦、100萬千瓦水電機組等5個方案的構(gòu)想，以及相應(yīng)的設(shè)計參數(shù)、結(jié)構(gòu)、尺寸和裝配圖。這是“百萬水電機組”逐夢過程的起點。
2006年至2007年是百萬千瓦機組的醞釀期。當(dāng)年2月，專家向中國水電水利規(guī)劃設(shè)計總院提交了“百萬千瓦機組可行性分析報告”。同年3月8日，三峽集團和華東勘測設(shè)計研究院聯(lián)合發(fā)出了“100萬千瓦水輪發(fā)電機組技術(shù)征詢書”，行業(yè)內(nèi)的代表性企業(yè)，做出了在白鶴灘電站采用70萬千瓦、75萬千瓦、80萬千瓦、85萬千瓦機組的技術(shù)論證，同時也大膽提出了百萬千瓦機組的設(shè)置構(gòu)想。
陶星明說，2007年8月國家科技部在科技支撐計劃設(shè)立百萬千瓦水輪發(fā)電機組關(guān)鍵技術(shù)研究課題，三峽集團公司也與哈爾濱電氣集團有限電機公司開展合作，聯(lián)合開展百萬千瓦科研項目。
隨著中國水電技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，尤其是2007年，三峽右岸電站首臺70萬千瓦機組投運，溪洛渡77萬千瓦、向家壩80萬千瓦機組研發(fā)工作結(jié)束，中國擁有了大容量水電機組完全自主知識產(chǎn)權(quán)，標志著中國具備自主研制100萬千瓦水電機組的技術(shù)基礎(chǔ)。
“2011年10月，白鶴灘可行性階段裝機容量選擇審查會上，國家審批通過100萬千瓦機組可行性。確定了白鶴灘電站全部采用100萬千瓦的水電機組。”陶星明對記者說，此后的過程中，他們開始圓夢之路。
他回憶，當(dāng)年在研討白鶴灘電站機組單機容量的時候，為了穩(wěn)妥起見，有的專家曾提出采用2臺100萬千瓦機組，其余機組采用80萬千瓦的方案。后來確定全部100萬千瓦，這在世界上也是開山之作。“所以，這個問題，一方面是技術(shù)的超越，成就了市場的需要；另一方面，也是由于市場的需求，催化了技術(shù)的進步。”
效率達96.7%屬世界領(lǐng)先水平
轉(zhuǎn)輪作為水電機組的“心臟”，是機組中研發(fā)難度最大，制造難題最多的部件，也是影響機組運行效率和穩(wěn)定性的最為關(guān)鍵的部件，堪稱“水電珠峰上的皇冠”。
陶星明介紹，從2007年啟動國家科技支撐計劃百萬千瓦水力性能研究時起，大家就站在“高質(zhì)量發(fā)展”的戰(zhàn)略層面，從“為國家、業(yè)主帶來最大的經(jīng)濟和社會效益”的長遠目標出發(fā)，開展國家科研課題攻關(guān)，對水輪機水力設(shè)計及穩(wěn)定性能等7個課題進行深入研究。
為了破譯“轉(zhuǎn)輪綜合效能最優(yōu)”的極限密碼，根據(jù)機組運行水頭高、電壓等級高、容量大等特點，因地制宜地對發(fā)電機、水輪機轉(zhuǎn)輪進行多輪次優(yōu)化設(shè)計，水輪機的模型轉(zhuǎn)輪先后研制了13個轉(zhuǎn)輪模型。
經(jīng)過多番比較，他們最后創(chuàng)新性地選擇采用15長15短的長短葉片結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)輪。通過堅持不懈地努力，將白鶴灘轉(zhuǎn)輪的最優(yōu)效率提升到96.7%，轉(zhuǎn)輪運行的穩(wěn)定性達到新的高度。
陶星明稱，“同臺對比結(jié)果表明，我們研發(fā)的水輪機模型的最優(yōu)效率、加權(quán)平均效率和水力穩(wěn)定性等綜合指標，均達到了國際領(lǐng)先水平。”
之所以選擇長短葉片轉(zhuǎn)輪，陶星明解釋，是因為看好了它優(yōu)異的綜合性能。與常規(guī)轉(zhuǎn)輪相比，長短葉片轉(zhuǎn)輪顯得更加“全能”，它完美綜合了長葉片和短葉片的優(yōu)點，機組運行的能量轉(zhuǎn)換更充分、穩(wěn)定性更好、空化性能更優(yōu)良，進一步提高了機組運行效率最高效率和加權(quán)平均效率，讓機組在全負荷運行范圍內(nèi)的穩(wěn)定性與安全性實現(xiàn)了質(zhì)的飛越，可以實現(xiàn)全負荷調(diào)節(jié)運行。
從2018年4月至2021年6月，歷時3年多的時間里，他們研制完成的直徑8.87米、高3.8米，總重338噸的轉(zhuǎn)輪全部達到或優(yōu)于精品標準，第三臺更是創(chuàng)下全球首個巨型長短葉片轉(zhuǎn)輪“零配重”的突破性業(yè)績，堪稱打造了一顆白鶴灘水電機組的“天然優(yōu)異心臟”。
陶星明說，就像一部密集交織的網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)輪研制的每一個環(huán)節(jié)都至關(guān)重要。“在制造過程中，我們實施精細化方案，全工序提升制造精度，通過改進焊接程序，轉(zhuǎn)輪焊縫一次交檢合格率大幅提升；采用專有的長短軸翻身技術(shù)，避免了翻身時對轉(zhuǎn)輪尺寸產(chǎn)生不利影響；特有的熱處理支撐工具，確保轉(zhuǎn)輪在580攝氏度高溫下不變形；先進的光學(xué)數(shù)字測量技術(shù)，使轉(zhuǎn)輪葉片安放角度偏差控制在±0.5°以內(nèi)，精度提高2倍以上。”
據(jù)悉，白鶴灘100萬千瓦機組作為中國水電引領(lǐng)全球的又一張“國家名片”，在水電工程建設(shè)史上，具有劃時代的里程碑式意義，創(chuàng)造了水電裝備新的世界紀錄。
待白鶴灘水電站全面建成之后，將與金沙江上烏東德、溪洛渡、向家壩，以及三峽、葛洲壩水電站共同構(gòu)成一條世界最大的清潔能源走廊，為實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目標發(fā)揮國家隊主力軍作用。
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