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[四川在线]解读“四川造”世界首台百万千瓦水轮发电机组转轮:有哪些细节值得关注?

时间:2019-01-14    来源:四川在线    点击次数:0     字体:【大】 【中】 【小】    打印本页
        刚刚,"四川造"世界首台百万千瓦水轮发电机组转轮完工


        四川在线消息(记者 雷倢 摄影 郝飞)“心情很激动,能参加一次这样大型机组的制造,人生也完满了。”东方电机水轮机工艺高级工程师周凯文激动地告诉记者,为了首台白鹤滩百万机组首台转轮,一年前开始包括他在内的东方电机的工匠们就陆陆续续从德阳来到白鹤滩。1月12日,经过24道工序、经历12个月加工,该机组的转轮在东方电气集团东方电机有限公司(以下简称“东方电机”)白鹤滩工地转轮厂房正式完工。该机组也是世界首台单机容量过百万千瓦的水轮发电机组。
        转轮是水电发电机组的“心脏”,因此,首台机组转轮的完工意义重大。据介绍,白鹤滩水电站左右两岸分别装8台100万千瓦水电机组,首次全部采用我国国产的百万千瓦级水轮发电机组。
        在“单机容量100万千瓦、世界第一”这一荣耀背后,还闪耀着四川的智慧。东方电机承担了白鹤滩电站左岸8台100万千瓦机组研制的重大任务委托给东方电机。
从德阳到白鹤滩,这台“四川造”的首台单机容量达百万千瓦的水电机组又有哪些细节值得关注?
探秘左岸地下厂房
世界首台百万千瓦水轮发电机组在此“安家”
        奔腾金沙江,左岸四川宁南,右岸云南巧家。蜿蜒的盘山公路向下,一路可见白鹤滩水电站大坝雏形。

        白鹤滩水电站的机组厂房建在地下,厂房、输水系统、泄洪系统、交通网络等工事在金沙江两岸的大山内部纵横交错,规模庞大。驾车驶入左岸的洞室群,就犹如进入了地下迷宫。据介绍,白鹤滩水电站拥有着世界最大规模的地下洞室群,其中地下厂房长438米,宽34米,高88.7米,最大水平埋深1050米,垂直埋深330米,厂房跨度居世界首位。

      为何要挖规模巨大的地下洞室群?白鹤滩工程建设部地下厂房项目部负责人表示,“水电站处于深V型峡谷,两岸空间有限,因此需要开挖地下洞室,布置引水发电系统设备。”
        在地下厂房内,可以看一台起重量达1300吨的大型桥机,它将把转轮、发电机转子等部件吊装到更深的一层机坑内进行安装。在现场可以看到,百万千瓦机组的安装工作正在紧锣密鼓的进行之中。
       据介绍,白鹤滩水电站工程装机总容量1600万千瓦,年平均发电量624.43亿度,相当于去年成都全社会用电总量(637.41亿千瓦度)。每年可节约标准煤约1968万吨,减少排放二氧化碳5160万吨,能有效改善我国能源结构、减少大气污染物排放,节能减排效益显著。根据施工总体规划,白鹤滩水电站大坝将于2021年5月下闸蓄水,同年首批机组投产发电。
        而基于对水库流量和坝址地形的研究考虑,安装100万千瓦机组能更加合理地利用水能资源。并且增大单机容量和减少机组台数,有效降低枢纽布置的困难程度,减少地下厂房开挖量,以及设备运行维护的工作量和成本。”
攀登水电行业的“珠穆朗玛” 提升的不仅是体量更是质量
       白鹤滩百万水电机组达50多米高、8000多吨重,相当于埃菲尔铁塔的重量。
        但要实现单机容量从70万、80万千瓦到100万千瓦的改变,不仅是体量的增加,更是本质的提升。这意味着的不仅仅是机组设备制造水平,还涉及到材料学、水力设计、结构设计、电磁设计、电力系统稳定性等多领域的全面提升。

        “我们是在攀登世界水电行业的‘珠穆朗玛’。”东方电机总经理贺建华告诉记者,白鹤滩水轮发电机组的研制没有现成的技术可以使用。
        从2006年起,东方电机在三峡70万千瓦机组和溪洛渡77万千瓦等世界超大型水轮机机组研制成功的基础上,立足于自主创新,在白鹤滩水轮发电机组产品研发、设计、工艺上进行了大量自主创新,包括机组总体设计、水力开发、电磁设计、高效冷却技术、推力轴承技术、高压绝缘技术、转轮动应力、高强度材料研究与应用、关键部件制造技术等重大专题科研攻关,形成了具有自主知识产权的核心技术。
        据了解,转轮研制是整个机组中研发难度最大,制造难题最多的部件,也是整个机组中最核心的部件。东方电机研制的白鹤滩水电站首台百万千瓦转轮直径8.62米、高3.92米,装15片,每个叶片重达11吨,转轮总重达353吨。

        它更关系到机组的稳定性。稳定性对水轮发电机组尤为重要,因为它可影响到机组的寿命。


        东方电机有限公司白鹤滩副主任设计王钊宁告诉王钊宁算了笔账,一个百万级别的机组停机一天损失就是成百上千万,大修一次要把整个机组拆开,至少一个月的时间,所以检修的频次越长,体现给业主的经济价值就越高。
       为了达到这个要求,东电在背后的付出难以想象,以简单的焊接工艺来说,一个转轮15个叶片,每个叶片11吨,然后焊接这些叶片的焊丝的直径只有1.2毫米,比耳机线还要细,就是用足足11吨这么细的焊丝,才能完成一个转轮的焊接,为什么不用更粗的焊接材料呢?原因就是更细的焊丝能让接缝更加紧致,更耐久。当转轮安装上去运行的时候,站在上千吨的机组上面几乎感觉不到振动,就算立个硬币也不会倒。
      不仅如此,转轮的制造也采用机器人焊接技术。
首次采用全流道全工况数值仿真技术 效率达到96%以上
       水轮发电机在同样的水量、水量下要发出更多的得就是能效转换的效率。东方电机相关负责人告诉记者,此次,百万千瓦机组的效率达到96%以上。“不要小看这个数据,少个0.3%的效率,一年下来,就是少发几千瓦的电。”
        为此,东方电机在百万千瓦核心技术水力研发中,首次将全流道全工况数值仿真技术应用于工程实际。
        走进东方电机水电研究基地,可以看到一个按比1:10比例缩小的白鹤滩水轮发电机组。机组的各项性能都在此完成前期的测试。而此次,使用的全流道全工况数值仿真技术,便是在模拟机组运转前,将各个参数输入电脑,先由电脑模拟一次。这样一来,研发的进程也能提升。“过去,一年只能实验2、3个项目,而运用这个技术后,一年可以实验10-20个项目。”
        此外,东方电机还创新性开拓了水力评判标准和叶形加厚技术,实现了整个过流部件强度与水力性能的最佳匹配,效率达到96%以上,空化、压力脉动、噪声、飞逸转速等稳定性指标均达到了世界先进水平兼顾了高效和安全稳定的关系。
        在水轮发电机关键技术研发上,东方电机创新冷却结构,在有效提升冷却空气利用率的基础上,大幅降低了机内空气流量,使电机通风损耗明显减小,满足了发电机高效率的高要求。
        白鹤滩百万千瓦水电机组的研制,也将成为继高铁后中国在国际市场的又一张闪亮的名片。无疑,东方电机已经进入国际第一梯队,成为中国水电装备走出去的代表。截止到目前,东方电机国际市场开拓成绩斐然,累计出口发电设备超过300余台,遍布全球三十多个国家。



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