百萬千瓦機組傳奇 分毫必爭鑄就世界水電巔峰之作

　　本網(wǎng)訊(孫愷 程林)從70萬、85萬，到100萬，數(shù)字上是一個挺簡單的遞進關(guān)系，但實際上非常艱難。它不是簡單的“85+15=100”，而是從0到100的新突破。

　　百萬千瓦機組800兆帕高強鋼的成功應(yīng)用，使中國擺脫了高強鋼板等重要原材料長期依賴進口的局面。

　　白鶴灘水電站右岸機組轉(zhuǎn)輪總質(zhì)量達338噸，“零配重”意味著我們用一根手指就能撥動這個338噸重的大家伙，這對制造加工精度提出了非常高的要求。

　　直徑超過16米、重達2000多噸的百萬千瓦機組轉(zhuǎn)子，組裝完成后的圓柱度精度達到常人難以想象的程度——0.7毫米。

俯瞰白鶴灘水電站 攝影：黃正平

　　2022年5月20日，白鶴灘水電站9號機組總裝工作完成，進入調(diào)試階段，標(biāo)志著白鶴灘水電站16臺百萬千瓦水輪發(fā)電機組總裝工作全部完成。

　　從2006年三峽集團組織相關(guān)單位啟動百萬千瓦機組研發(fā)工作，到2019年11月白鶴灘水電站百萬千瓦機組全部進入安裝階段，再到2021年6月28日首批機組投產(chǎn)發(fā)電，2022年5月機組總裝工作全部完成，十六年磨一劍，白鶴灘水電站成功登頂世界水電“珠峰”。白鶴灘水電站百萬千瓦機組研發(fā)應(yīng)用，促進了中國重大裝備制造技術(shù)的全產(chǎn)業(yè)鏈升級，鞏固了我國作為世界水電發(fā)展引領(lǐng)者的地位。

　　16年來，為了圓夢百萬千瓦機組，三峽集團和設(shè)計、制造、施工單位一道，以科學(xué)嚴(yán)謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，實現(xiàn)了百萬千瓦機組精確設(shè)計、精準(zhǔn)制造和精細安裝，把百萬千瓦機組建成世界一流精品。

　　精確設(shè)計 夯實大國重器之基

　　從三峽工程建設(shè)開始，我國用7年時間自主研發(fā)制造水輪發(fā)電機組，成功實現(xiàn)從30萬千瓦到70萬千瓦水電機組的歷史性跨越，并經(jīng)過金沙江溪洛渡、向家壩、烏東德水電站建設(shè)，國產(chǎn)水電機組單機容量成功提升到85萬千瓦。此時，設(shè)計制造百萬千瓦機組已觸手可及。

　　“從70萬、85萬，到100萬，數(shù)字上是一個挺簡單的遞進關(guān)系，但實際上非常艱難，畢竟百萬千瓦機組研發(fā)、制造及安裝是進入到世界水電行業(yè)的‘無人區(qū)’，前無古人。在設(shè)計階段就沒有任何經(jīng)驗可以借鑒，所以說它不是簡單的‘85+15=100’，而是從0到100的新突破。”三峽集團白鶴灘工程建設(shè)部機電安裝項目部副主任靳坤說。

　　從2006年開始，三峽集團聯(lián)合華東勘測設(shè)計研究院、長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院、東方電氣集團、哈爾濱電氣集團等，共同開展百萬千瓦水電機組總體設(shè)計、水利設(shè)計及相關(guān)技術(shù)的科研攻關(guān)。

　　“我們瞄準(zhǔn)百萬千瓦機組的關(guān)鍵核心問題、‘卡脖子’問題，進行科技攻關(guān)與研發(fā)。比如，針對水利設(shè)計和原材料問題，我們在前期的科研階段都做了非常深入全面的研究。”三峽集團機電技術(shù)中心副主任李海軍說。

　　說起“卡脖子”問題，李海軍講述了一個關(guān)于三峽右岸機組的故事。當(dāng)年三峽右岸機組安裝階段，國內(nèi)還無法生產(chǎn)600兆帕的蝸殼鋼板，所有鋼材都從國外進口。因為人有我無，常處于被動局面。“當(dāng)時真是憋了一股氣，被別人‘卡脖子’太難受了!”李海軍說。

　　從那時開始，三峽集團牽頭國內(nèi)大型鋼企開展科研攻關(guān)，實現(xiàn)了600兆帕鋼材的自主研發(fā)生產(chǎn)。

　　進入白鶴灘百萬千瓦機組設(shè)計階段，面對百萬千瓦機組的水頭更高、轉(zhuǎn)速更快、外載荷更大的挑戰(zhàn)，如果繼續(xù)使用600兆帕鋼板，蝸殼尺寸就會非常巨大，十分笨重。是繼續(xù)設(shè)計使用600兆帕鋼板，還是繼續(xù)創(chuàng)新突破到更高等級的800兆帕鋼板，三峽集團果斷選擇了后者。

白鶴灘水電站左岸5號機組蝸殼焊接施工 攝影：趙洋

　　設(shè)計研發(fā)過程中，三峽集團充分發(fā)揮業(yè)主引領(lǐng)作用，堅持對設(shè)計環(huán)節(jié)進行全流程管理。李海軍說：“大家提出要應(yīng)用創(chuàng)新的東西，我們就圍繞它開展研究評審，安全可靠的才能應(yīng)用。我們建議設(shè)計聯(lián)絡(luò)會，對設(shè)計方案進行評審，涉及到的各種設(shè)計計算內(nèi)容，都要經(jīng)過檢查和審查。同時，還要進行設(shè)計復(fù)核，反復(fù)檢查過程中有沒有出現(xiàn)遺漏，把發(fā)現(xiàn)的問題完全規(guī)避掉。”

　　2018年12月12日，全球首臺百萬千瓦水輪發(fā)電機組蝸殼開始安裝;2020年5月29日，白鶴灘16臺百萬千瓦機組蝸殼安裝全部完成。白鶴灘百萬千瓦機組800兆帕高強鋼的成功應(yīng)用，不僅優(yōu)化了施工工藝，節(jié)約了施工成本，質(zhì)量優(yōu)質(zhì)達標(biāo)，還使中國擺脫了高強鋼板等重要原材料長期依賴進口的局面。

　　像800兆帕高強鋼板一樣，白鶴灘百萬千瓦機組采用了大量的新技術(shù)、新工藝、新材料，機組水力設(shè)計、電磁設(shè)計、通風(fēng)冷卻等多項技術(shù)都達到世界領(lǐng)先水平，穩(wěn)固了中國水電技術(shù)的引領(lǐng)地位，提高了中國水電核心競爭力。

　　精準(zhǔn)制造 呈現(xiàn)大國重器精品

　　2020年1月18日，白鶴灘水電站右岸第三臺百萬千瓦機組轉(zhuǎn)輪實現(xiàn)“零配重”，順利通過專家驗收。這是全球首臺以“零配重”通過驗收的巨型長短葉片水輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)輪。

　　轉(zhuǎn)輪是水輪發(fā)電機組的“心臟”，是決定機組的穩(wěn)定性和能量轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵部件。在轉(zhuǎn)輪制造過程中，出現(xiàn)質(zhì)量偏心是常有的現(xiàn)象，如果不加處理則會導(dǎo)致機組在運行中產(chǎn)生附加離心力。如果這個離心力過大，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)水力不平衡，影響機組安全穩(wěn)定運行。

白鶴灘水電站右岸14號機組轉(zhuǎn)輪出廠吊裝 資料圖片

　　“右岸機組轉(zhuǎn)輪總質(zhì)量達338噸，高度近4米，直徑達8.8米，‘零配重’意味著我們用一根手指就能撥動這個338噸重的大家伙，這對大型設(shè)備制造加工的精度提出非常高的要求。”李海軍介紹，白鶴灘水電站右岸機組轉(zhuǎn)輪不僅重量大，零部件也非常多，制造過程中還要進行鏟磨、焊接、機加工等多道工序，無論哪道工序有瑕疵，都會造成轉(zhuǎn)輪質(zhì)量不平衡，而且這種不平衡是后期無法修復(fù)的，因此巨型轉(zhuǎn)輪“零配重”一直是水電人追求的極致目標(biāo)。

　　“為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，三峽集團組織專家對生產(chǎn)制造的檢驗標(biāo)準(zhǔn)全部進行細化和量化，制定了非常嚴(yán)格的管理制度，從每個重大零件，到一個個小螺栓，全部按三峽精品的標(biāo)準(zhǔn)進行量化質(zhì)量控制。這個‘精品標(biāo)準(zhǔn)’比國標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都要高。”靳坤表示。

　　編制精品機組制造標(biāo)準(zhǔn)，是三峽集團在白鶴灘項目中的一項創(chuàng)新。這個標(biāo)準(zhǔn)，不僅針對主機制造廠家，還同時針對主機制造廠家的供應(yīng)商，確保供貨設(shè)備質(zhì)量全流程受控。

　　“我們把管理鏈條向主機制造廠家的供應(yīng)商去延伸，納入全流程管理，每一個部件都要做到質(zhì)量可控、可追溯。”李海軍說，三峽集團采取駐廠檢測制度，發(fā)現(xiàn)問題必須進行處理、復(fù)檢，絕不允許有疑點的產(chǎn)品出廠。

　　為了確保百萬千瓦機組的完美呈現(xiàn)，三峽集團精益求精，在實踐中不斷嘗試刷新產(chǎn)品質(zhì)量的上限。

　　“我們轉(zhuǎn)輪用的不銹鋼化學(xué)成分里面有一個鉻，它能起到防腐蝕和防銹的作用。‘三峽標(biāo)準(zhǔn)’中對鉻含量要求是12%-13.5%，但后來通過研究以往的機組發(fā)現(xiàn)，有些局部出現(xiàn)了銹蝕。我們研究認為應(yīng)該提高鉻的含量，進一步提升它的防銹能力。后來就把這個標(biāo)準(zhǔn)下限提高到12.5%。”李海軍說，別看只提升了0.5%，但對主機制造廠家來說并不是件容易事。

　　主機制造廠家嚴(yán)格執(zhí)行三峽集團提出的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)， 16臺轉(zhuǎn)輪全部達到精品標(biāo)準(zhǔn)，其中有4臺實現(xiàn)了“零配重”。“為了讓轉(zhuǎn)輪的性能更加可靠，主機制造廠接受了更新更高的要求。為了把百萬千瓦機組建造成精品，各參建單位的意見是高度統(tǒng)一的。”李海軍深有感觸地說，團結(jié)協(xié)作，眾志繪宏圖，是三峽精神的內(nèi)涵之一。

　　世界第二大水電站——白鶴灘水電站對中國水電裝備制造產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)推動作用非常明顯。完成白鶴灘水輪機組制造任務(wù)以后，參與主機制造的廠家承接的重大技術(shù)裝備產(chǎn)品研制任務(wù)越來越多，技術(shù)水平和管理能力大幅提升。“完成白鶴灘制造任務(wù)后，他們又承擔(dān)了很多有挑戰(zhàn)性的抽蓄項目。他們把白鶴灘的管理體系移植過去，干得得心應(yīng)手。”李海軍說。

　　有壓力才有動力，有動力才會造出真正的精品。三峽集團編制的 “精品機組”制造標(biāo)準(zhǔn)，不僅打造出一臺臺精品機組，保障了機組高效穩(wěn)定運行，也帶動中國水電裝備全產(chǎn)業(yè)鏈升級換代，為打造中國制造升級版作出重要貢獻。

　　精細安裝 鑄就世界水電巔峰之作

　　白鶴灘水電站單臺機組有50多米高，8000多噸重，大大小小零部件加起來超過百萬，把這么一個復(fù)雜的大家伙組裝起來，并不是件容易的事。

　　“對于百萬千瓦機組，我們始終抱著敬畏的學(xué)習(xí)態(tài)度，整個過程保持著如履薄冰的狀態(tài)。”靳坤說，百萬千瓦機組的組裝是不容有任何閃失的。“一旦出現(xiàn)問題，想倒查是哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，復(fù)盤的難度非常大，所以必須做好每一步。”

　　做好每一步，必須分毫必爭。

　　在百萬千瓦機組轉(zhuǎn)子吊裝環(huán)節(jié)，這個直徑超過16米、重達2000多噸的大件，組裝完成后，圓柱度的精度達到了一種常人難以想象的程度。

白鶴灘水電站右岸首臺百萬千瓦水輪發(fā)電機組轉(zhuǎn)子吊裝 資料圖片

　　之前，向家壩水電站的標(biāo)準(zhǔn)是0.9毫米，現(xiàn)在白鶴灘的精度標(biāo)準(zhǔn)是0.7毫米。李海軍反復(fù)強調(diào)，千萬不要小看提高0.2毫米這個“小標(biāo)準(zhǔn)”。對于百萬千瓦機組轉(zhuǎn)子來說，如果多出0.2毫米偏差，機組平穩(wěn)運行和對零件磨損程度的影響就會被放大許多倍。

　　0.2毫米，對整個機組可以說是牽一發(fā)而動全身，但對現(xiàn)場安裝單位來說，要想讓如此巨大的轉(zhuǎn)子精度提高0.2毫米，卻并非一件容易的事。

　　“我參與了這個標(biāo)準(zhǔn)的制定，當(dāng)時參建各方反復(fù)爭論。有的施工單位專家說，三峽集團制訂這個標(biāo)準(zhǔn)太嚴(yán)苛了。一開始，我也懷疑這個標(biāo)準(zhǔn)是不是定得太高了。但是，我們在向家壩水電站建設(shè)中不僅實現(xiàn)了0.9毫米，甚至達到了0.6毫米、0.7毫米的水平，最終大家一致認為把標(biāo)準(zhǔn)定在0.7毫米是可行的。”李海軍說。

　　把標(biāo)準(zhǔn)定在0.7毫米，看似沒有退路，但這也是三峽集團對制造安裝單位的激勵與督促。事實證明，三峽集團分毫必爭收到了很好的效果。

　　“在現(xiàn)場，大家通過對加工尺寸、現(xiàn)場裝配等進行精細控制，實際上最后安裝結(jié)果遠遠小于0.7毫米，最好的機組達到了0.3毫米，基本都控制在0.4毫米左右，這種進步具有重要意義。”李海軍開心地說。

　　安裝施工分毫必爭，質(zhì)量檢查一絲不茍。

　　在百萬千瓦機組安裝現(xiàn)場，三峽集團改進了傳統(tǒng)的質(zhì)檢手段。在施工單位單班組質(zhì)檢、質(zhì)檢員質(zhì)檢、質(zhì)量檢查部質(zhì)檢的“三檢制”基礎(chǔ)上，增加了制造廠家技術(shù)服務(wù)人員檢查和項目部、參建單位、運行單位檢查。每一個安裝工序，只有通過全部檢查，才能進入下一個施工環(huán)節(jié)。

　　在GIS安裝施工中，三峽集團機電技術(shù)人員巡檢時發(fā)現(xiàn)母線導(dǎo)體內(nèi)的鍍銀面有損傷，母線外面的噴漆因運輸也掉了一大塊。技術(shù)員問安裝工人該作何處理?安裝工人的回答并不規(guī)范。

　　靳坤聽到技術(shù)人員報告，第一時間趕到現(xiàn)場，要求受損太深母線必須返廠處理，能用的必須仔細清理。他拿起百潔布，給安裝工人演示如何清理，反復(fù)講述用無水酒精擦、用吸塵器吸兩遍、吸嘴上的布要勤換等細節(jié)。

　　“返廠處理后，廠家對我說，干了這么多項目，沒碰到過你們這樣的業(yè)主，眼里揉不得一點沙子，任何細小問題都不放過。”講起質(zhì)量故事，靳坤如數(shù)家珍，最終GIS、世界最大落差GIL管母等輸配電設(shè)備安裝調(diào)試均創(chuàng)下多項新紀(jì)錄，實現(xiàn)一次性通過電氣高壓試驗。

白鶴灘水電站GIS室 攝影：張勇

　　從2019年11月白鶴灘首臺機組土建工程向機電安裝工程交面，到2022年5月20日機組總裝工作全部完成，兩年半時間內(nèi)，三峽集團堅持執(zhí)行精品機組安裝標(biāo)準(zhǔn)，高質(zhì)量完成16臺機組安裝調(diào)試工作。截至目前，已投運的9臺機組運行穩(wěn)定、指標(biāo)優(yōu)良。

　　“白鶴灘百萬千瓦機組的成功，不是哪一個環(huán)節(jié)的功勞。就像跑4×100米接力賽，設(shè)計、制造、安裝、運行，大家都必須跑好自己這一棒，最后才能跑出一個好成績。”李海軍形象地打比方道。

　　白鶴灘水電站16臺百萬千瓦機組全部投產(chǎn)發(fā)電后，年發(fā)電量可滿足約7500萬人一年的生活用電需求，替代標(biāo)準(zhǔn)煤約1968萬噸，減排二氧化碳約5200萬噸，為我國高質(zhì)量發(fā)展提供源源不斷的綠色動力。

　　靳坤介紹，白鶴灘水電站百萬千瓦機組的故事遠沒有結(jié)束，成千上萬名建設(shè)者帶著白鶴灘百萬千瓦水電機組技術(shù)積累與管理經(jīng)驗分赴全國各地，參加更多的工程項目建設(shè)，打造新的大國重器，創(chuàng)造中國水電新輝煌。