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[中国能源报]坚守创新“基因” “老”行业焕“新”生 ——东方电机有限公司自主水电机组创新研发纪实

点击数:567 发布时间:2020-02-18 17:04:33

  由东方电机研制的世界首台百万千瓦水电机组核心部件完工交付。

  东方电机研制的葛洲坝17万千瓦轴流转桨式转轮。

  安徽绩溪抽水蓄能首台机组成功投运。

  东方电机制造的溪洛渡770兆瓦18号机完成72小时试运行。

 

  1月10日,2019年度国家科学技术进步奖在京揭晓,长江三峡枢纽工程摘得特等奖。1月11日,“世界首台百万千瓦水电机组转轮完工交付”入选由中国科学院和中国工程院评选的国家2019年十大科技进展新闻。

  一个三峡,一个白鹤滩,两项水电工程新年伊始斩获大奖,是什么令“老”行业持续焕发新生?

  1958年,响应国家三线建设号召,水电设备研制创新基因撒播向西部热土,东方电气东方电机有限公司(以下简称“东方电机”)随即成立。一个甲子以来,中国水电机组制造从无到有,和这家水电设备制造老店“求实图强”的创新基因息息相关。

  从葛洲坝到三峡,孕育自主创新基因

  创新基因,是时代发展的必然选择。

  1971年,位于万里长江上的国内首座大型水电站——葛洲坝水电站开工兴建。该电站装配单机容量17万千瓦的水轮发电机组,这在当时世界范围内没有先例;机组水轮机转轮直径达到11.3米,彼时也没有参照对象。

  面对两个“没有”,东方电机依然选择承建葛洲坝水电站一期工程两台17万千瓦轴流转桨式机组。14年后,该机组荣获首届“国家科学技术进步奖特等奖”。

  因为没有,中国水电有了一次关键的创新。

  40年后,《中国电机工业发展史》这样评价:“17万千瓦轴流转桨式水电机组,采用了中国自己的水力试验科技成果,转轮11.3米,居当时世界之首……作为自主研发的典范,葛洲坝水电机组的成功研制,使我国水力发电设备的研制,无论在容量上,还是转轮尺寸上,均进入世界大型轴流转桨式水轮机之列。”

  1994年12月8日,时任国务院总理李鹏为东方电机题词:“求实图强,把三峡机组造好。”

  单机容量70万千瓦,这个容量足以在中国水电制造史上留下一笔。千禧年伊始,三峡工程开建时,左岸电厂14台机组由两大国外联合体中标,国内制造厂商只是配角。彼时,“自己人”仅能作为机组转轮制造分包商,参与这一浩大工程。

  然而,四年之后,坐在三峡右岸机组中标合同签字席上的,不再只是两家国外 “巨头”,以东方电机为代表的中国水电设备供应商也获得了机组独立设计制造合同。

  2008年10月,三峡右岸电站最后一台机组完成安装进入72小时试运行阶段。运行过程中,工程人员将一元钱的硬币立在机身上面,硬币竟纹丝不动。

  从分包制造到自主研制,中国凭借三峡工程首次实现了巨型水轮发电机组的自主化。

  从溪洛渡到白鹤滩,创新基因得以传承

  2008年,继续往西,跨越中国地势二三级阶梯分界线,装备18台单机容量77万千瓦的溪洛渡水电站在北京招标。

  溪洛渡水电站发电机单机容量世界最大、发电机额定转速世界最快、筒形阀尺寸和操作控制力世界最大。溪洛渡攻坚突击队成员王亚林说,完成模型试验后,东方电机有了拿第一的“野心”。

  D522水力模型使这个“野心”成为现实。2009年,在与国际同行的同台对比试验中,现场专家一致认为,D522水力模型集先进性、稳定性和可靠性于一身。

  从单机容量17万千瓦到77万千瓦,中国水电走过的路,并非坦途。

  2006年,深入金沙江腹地,掩映在川云交界的大凉山深处,白鹤滩既是未经开发的“处女地”,也是世界水电真正意义上的“无人区”。作为国家“十三五”规划“西电东送”的骨干电源点,白鹤滩水电站单机容量100万千瓦,是当今世界在建的综合技术难度最大的水电工程,施工难度挑战前所未有。

  从70到100,从什么地方突破?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……诸多难题摆在面前。

  百万千瓦水电机组高50多米、重8000多吨,相当于一座埃菲尔铁塔的重量。这个“大家伙”长期安全稳定高效运行,是多项自主知识产权的核心技术堆集合而成的,其中仅轴承部分就有32项新专利。

  白鹤滩水电站,创新体现在哪里?

  据了解,该电站发电机额定效率达99.01%,处于水电行业最高水平;具有新型低损耗转子支架,更低的自身通风损耗、更大的风量调节范围;刚强度性能指标全面优于传统转子支架,各工况应力值降低10%以上;大规模使用智能制造和数字化制造方式,确保机组质量的同时,提高制造精度和生产效率……

  成为无可争议的世界一流水电站的同时, 白鹤滩水电也证明了中国水电已经“领跑”世界,这也是为何这个“大家伙”的“心脏”——首台水轮机组转轮完工的新闻,能进入2019中国科技进展十大新闻。

  发力抽蓄机组,技术装备实现“领跑”

  从葛洲坝到白鹤滩,中国水电紧跟“西电东送”战略,为国家社会经济发展提供了坚实保障。而随着社会经济和电力工业发展,高效开发利用电力资源,发展调节性电源成为必然选择。

  面对发电高峰和用电高峰不匹配的掣肘,开得起、调得出、停得下的抽水蓄能机组“登场”,充分发挥了灵活性优势:建一座上游水库,再建一座下游水库和抽水蓄能机组。当供电量多于用电量时,将电能存储为水的势能;到用电高峰时,将水的势能再度转化为电能,补充入电网。

  作为水电行业“皇冠上的明珠”,抽水蓄能机组是水发设备中最复杂、难度最大的机型。上世纪九十年代,东方电机承担了中国“大型抽水蓄能中间机组研制”的开创性工作,此后逐一攻克了S型特性、驼峰、效率、稳定性等抽蓄机组难点。与此同时,我国开展了“抽水蓄能电站机组及成套设备自主化”工作,设立专项研究。

  2009年,东方电机中标福建仙游抽水蓄能电站4台30万千瓦机组,4年之后,该电站成功投运,状况良好,标志着我国打破国外对大容量抽水蓄能技术的垄断局面,完全掌握了抽水蓄能核心技术。

  此后,东方电机以性能更好、更先进、更可靠为目标,打造安徽绩溪抽水蓄能机组。该电站共有6台30万千瓦水轮发电机组,是国内首台完全自主研发、设计、制造的650米超高水头、高转速、大容量可逆式机组。今年1月1日,电站首台机组投运,抽水蓄能2.0机组正式进入“国家队”。

  2019年底,在中国水力发电工程学会组织召开的科技成果鉴定会上,国内外专家对由东方电机参与的我国“抽水蓄能机组成套设备关键技术及应用”项目给予高度评价。

  从葛洲坝到绩溪,半个世纪,中国水电设备关键技术和装备完成了从“跟跑”到“领跑”的转变,全面增强了我国在国际抽水蓄能领域的影响力、竞争力和话语权,而创新无疑是贯穿全程的关键词。

  中国水电波澜壮阔的发展历程,体现了以东方电机为代表的中国水电建设者拼搏奉献的时代精神,展示了“大国重器”的责任和担当。如今,绩溪的转轮已经启动,白鹤滩的轰鸣近在眼前,水电未来,亦不遥远。(王媛)

 

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