勇者为山 智者为峰(中)

作者:刘军 秦建彬 文章来源:长江水利网 发布时间:2020年07月16日

300米级高坝是勇气与成功的标配

人间的一切成功都是通过勇气与方法的结合实现的,勇气是敢于做,方法是能够做。方法是成功之母,成果是方法的儿女。乌东德水电站主体建筑物之一——大坝的设计者,用行动展示了自己的勇气,更用方法获得了步步成功,300米级高坝是勇气与成功的标配,为他们点赞!

中华民族是一个仪式感特强的民族,不管大事小事,公事家事,总要举行个仪式以示重视,更寄托一种良好的愿望。

2017年3月16日凌晨在乌东德水电站大坝坝基上举行的仪式,让大坝设计者记忆犹新。长江设计院党委书记、副院长石伯勋参加了乌东德水电站大坝首仓混凝土浇筑仪式,揭开了大坝混凝土工程施工的序幕。当时,参加乌东德水电站建设的设计、施工、监理、业主等各家单位的领导都出席了浇筑仪式。石伯勋院长在仪式上代表设计方表态:一定要做到“精准勘察,精心设计,精细服务”,从此三个“精”字的理念贯穿于长江设计院乌东德设计工作始终。参加首仓混凝土浇筑仪式的代表们还在现场合影留念,合影的地址随着大坝混凝土的浇筑逐渐被深藏,蓄水后会长期位于江底,可设计者们对其始终保持着一种特殊的感情。

2020年6月11日,又成为乌东德水电站工程建设者一个值得纪念的日子。那天骄阳似火,环境温度超过38度,但现场人员的热情恰如骄阳似火。三峡集团公司董事长雷鸣山在现场郑重宣布:“乌东德水电站大坝最后一仓混凝土开始浇筑。”

随着他的一声令下,一罐9立方米的混凝土倒进大坝最后一仓内。没多久,最后一仓被混凝土填平,标示着270米高的乌东德大坝主体工程基本浇筑完毕。

乌东德大坝坝顶高程988米,建基面高程718米,最大坝高270米(相当于96层高楼),也被称作300米级的大坝。由于它是一座双曲拱坝,弧长仅326.95米。

从2017年3月16日至2020年6月11日,共1184天,建设者共浇筑了270多万立方米混凝土。乌东德大坝混凝土温控措施可谓大坝工程的一大亮点,这可是全国目前唯一的一座全部用低热水泥混凝土浇筑而成的大坝。过去一直都有无坝不裂的说法,大坝裂缝问题是一道世界难题。由于乌东德水电站地处金沙江干热河谷,气候炎热少雨,昼夜温差大,施工区大风频发,混凝土温控防裂更是难上加难。早在三峡工程建设期间,设计者们就开始了低热水泥研究,但仅是局部应用并未大规模推广。通过不断试验和改进完善,乌东德建设者开始第一次大胆地全部采用低热水泥混凝土。不同于中热水泥,低热水泥发热量低,能显著降低混凝土最高温度,降低混凝土温度应力,有效防止大坝温度裂缝发生,因此低热水泥也被称为大坝“退烧药”。在乌东德用一仓仓这种水泥制作的混凝土浇筑出的大坝坝身,至今没有发现一条裂缝。低热水泥的成功应用,是乌东德水电站在主体工程建设时一个大胆的创新。

院士大师深入现场

创新不仅表现在建筑材料的选择上,设计人员在设计理念上也有重要的突破,大坝设计贯彻了长江设计院院长钮新强院士提出的“静力设计,动力调整”的设计理念。由于地形地质条件的因素,乌东德水电站大坝选择双曲拱坝形式,它从上到下是一个弧型,从左到右又是一个弧型,外观绝对有一种曲线美。但它的存在形式不仅是为了美观,更重要的是承受水的压力。水电站大坝主要有两个功能,一个是泄洪,泄洪就是为了保证洪水来临时整个大坝的安全;另一个是挡水,挡水就是为了制造上下游的水位差进行发电,以达到修建水电站的主要目的。

每一条河流都在它的主河道里流淌了很多年,你在这里修了个大坝将它控制了,不让它正常流淌,它就得对约束物产生压力,你就得解决来自它的压力。如何为大坝选择最佳的体型,既要稳定,又要经济,这就是设计人员从一而终的目标。为了解决这一难题,长江设计院院长、中国工程院院士钮新强提出“静力设计,动力调整”这一设计理念,用来指导乌东德大坝设计。

乌东德大坝的双曲曲线可不是一次为它“画”成的。设计人员最初为乌东德大坝设计体型时,是在静力条件下进行初选,然后在地震条件下优选体型。最终选出的坝型不仅可以抗击很大的水压力,还能够抵抗高烈度地震的侵袭。

资深地质专家薛果夫行进在蜿蜒危险的勘探路上

大地时不时地伸伸胳膊、踢踢腿是很正常的现象,我们国家是一个地震较为频繁的国家。2008年四川汶川发生的大地震,造成的毁灭性损失让国人震惊,至今难以忘记。一座修建在山谷里的水电工程,其抗震性能始终是大坝设计者们不得不面对的一个重大问题。尤其是处在深山峡谷内的乌东德大坝不仅坝身高,而且厚度较薄,对抗震的要求更高。钮新强院士针对乌东德大坝的特殊性,又进一步提出了“静力初选,基震调整,设震验证”的新理念,其具体执行时是这样处理的:

最初设计时,先在不考虑地震的前提下进行初选坝型,再根据最基本的地震裂度来调整大坝的体型与相关尺寸,最后在设计最强地震的条件下验证大坝是不是安全。通过模拟相关地震强度,调整了大坝体型,适当增加中上部拱坝厚度,在仅增加3%的混凝土的前提下,最大应力降低32%,大坝抗震性能显著提高。再加上采用了低热水泥材料,施工中采用了细致有效的冷却降温处理,乌东德大坝能够抵抗得住Ⅷ级地震的考验。

为“静力设计,动力调整”叫好,更为工程师们追求极致的责任心点赞!

在乌东德防洪建筑物系统整体设计中,还有一个创新值得特别点赞,那就是对坝后水垫塘的改进。

金沙江流过乌东德时,不仅水头高,而且流量大,流量可达3万立方米每秒。考虑结构安全储备,根据规范规定,按照校核洪水流量40500立方米每秒进行设计,其发生概率0.02%。乌东德坝址覆盖层深厚,挖除覆盖层后,洪水期坝下水垫深度超过100米,消能区岩石坚硬、抗冲刷能力强,为坝后水垫塘创新设计提供了坚实的基础。

为了正常过流,更为了应对五千年一遇(发生概率0.02%)的大洪水,长江设计院将泄洪建筑物设计为5个表孔,6个中孔和3条泄洪洞。平常,大坝用6个中孔过流,大水来时将表孔和泄洪洞全部打开,将水放下去,以保证大坝安全。可这些水下泄后,有很大的落差,会产生巨大的能量。通过设计将几个孔流出来的水形成对冲,更有利于消能。如果直接将水送到下游,不采取消能措施,会对下游产生破坏性的影响。于是,水工设计师们就在大坝下面(后面)设计一个水垫塘,让水下去时先在水垫塘里消掉大部分能量后,再往下流去。乌东德设计人员在坝后设计了一个天然水垫塘,也就是仅用混凝土护岸而不护底,而在泄洪洞口设计的是人工水垫塘,既有混凝土护岸,又有混凝土护底。

以前设计做的大坝水垫塘,大都是封闭式的,像用塑料袋包着,比较容易损坏,经常要维修,成本很高。乌东德水电站水垫塘设计时,工程师们改进创新,提出了“上部封闭,下部透水”的护岸形式(下部混凝土中间埋了排水孔),让水自由出入,避免水压过大进而破坏混凝土结构,这样不仅降低了维修频次,还大大节省了维修费用,在同类工程中尚属首次。此成果已获国家专利,将进一步组织申报相关奖项。

泄洪消能建筑物除了水垫塘,还包括水垫塘末端的二道坝,其功能是便于抽干水维修水垫塘。二道坝是一个高90.5米的重力坝,也存在一个混凝土防裂问题。由于水垫塘结构的调整,大大减少了维修次数,也节省了二道坝的运行和维护成本。

除此之外,长江设计人在三条泄洪洞的布置上也做了一些的大胆的创新,乌东德项目翁永红设总将其概括为:“斜进口+长有压大拐弯+短落尾”的泄洪洞布置。

“斜进口”:泄洪洞的进口区域岩石条件不太好,施工安全风险大。为了减少开挖量,保证安全施工,长江设计人员将三条泄洪洞进口塔设计成斜交形式。

“长有压”,进水塔往后推进的长长的主洞设计成圆形,这样的设计较城门洞形的无压洞,水流流速更低,结构更加安全。乌东德设计人员结合现场地形,大胆尝试,采用大转弯的形式,在平面上转了59度的大角度,减少了不少开挖量。

“短落尾”,就是将泄洪洞接近出口的一段设计成城门洞型,水在快要出去的一段过程中,坡度变陡,空气与水相互作用,又消耗了一部分水的能量。由于这一段长度比较短,而且尾部又往下倾斜,就叫它短落尾。

回顾乌东德坝工建筑物的设计过程,在庆贺长江没计者一个个创意的同时,不由自主地会发出如下的感慨:

知识贵在创新。在创新的过程中,勤奋可贵,但方法更可贵,因为方法具有勤奋所没有的科学性与艺术性。勤奋是奔跑的双腿,方法是腾飞的翅膀,只要采用正确的方法,就能结出成功的果实。

另外,人类是世界极品,他们自己的动作很慢,却用智慧不断创造出一个个精品,让世界加速腾飞。

乌东德工程建设过程中还开发了智能拱坝建设与运行信息化平台(iDam),有效支撑现场生产管理。如果说乌东德下游的溪洛渡水电站开启了大型水电智能化的 1.0 时代,仍在建设中的乌东德水电站则更进一步向水电智能化 2.0 时代迈进。智慧大坝,是新一代信息技术与大坝建设融合形成的大坝建造创新模式。

以水电工程机器视觉智能建造项目为例,通过在水电工程建设施工中引进非接触式红外热成像测温设备,相关技术人员研发了将混凝土施工中的可见光与红外镜头相结合的双目重型监控云台,构建混凝土表面温度与出机口温度、浇筑温度相关模型,可以对大坝混凝土出机口温度、浇筑温度、表面温度进行全天候实时、在线、连续、高精度监控与快速精准测量,并具备超温预警预报功能。

据介绍,乌东德水电站探索建设的 iDam2.0 系统,借助大数据、物联网、云计算等技术,建立共享、协同、交互的智能大坝业务管理平台,可实时感知基础数据,并进行真实分析,最终实现智能温控、智能灌浆、智能喷雾等创新技术。技术人员通过iDam 2.0 系统,可随时了解大坝的‘头疼脑热’,及时进行动态调整,让他一直处于健康状态。这套包含智能通水、智能灌浆等全生命周期应用的大坝智能建造系统,是三峡集团、清华大学、天津大学和长江设计院联合研发的成果,曾获多项国家级技术进步大奖。

乌东德水电站主体建筑物——混凝土双曲拱坝已高耸矗立在金沙江上,它一站立起来,就成为世界第六、中国第五高拱坝,它是乌东德建设者形象的象征,更是设计与建设者勇气与方法成功的标配。

最大水轮发电机组设计制造的执牛耳者

最大水轮发电机组不仅是中国的,而是世界的,因为已达到了百万千瓦级的新高度。

印度著名诗人泰戈尔早在一个世纪前就说过:

“谢谢火焰给你光明,但是可不要忘记那些执灯的人,他是坚忍地站在黑暗中的人。”

现在光明处处可见,要谢谢长江水利人通过乌东德水电站给社会又增加了一束阳光。他们尽管不是站在黑暗中执着灯,但制造这束阳光的过程不知有多艰难。借助于乌东德水电工程的这座舞台,长江勘测规划设计研究院机电院又一次成为中国水电行业舞台的主角,成为世界已运行最大装机容量水轮发电机设计的执牛耳者,敢于挑战的是勇者,勇者为山;挑战成功的是智者,智者为峰。

见到陈冬波主任,不由自主地产生了敬畏之情,对参与大国重器设计制造的人,人们都会行注目礼。

笔者这次就是冲着乌东德水电站第一批水轮发电机要发电到乌东德工地采访的。到了乌东德后,得知乌东德水电站安装的水轮发电机组一批是德资企业制造的,另一批是美资企业制造的,都是单机容量85万千瓦。中国人的借鉴、消化吸收能力特别强。在三峡电站的后期建造过程中,通过学习借鉴不是后来设计安装了位于哈尔滨和四川德阳两家电机厂生产的单机容量70万千瓦的水轮发电机吗?乌东德水电站怎么不用国产的而用外资的?这并不是民粹主义思想在作怪,总认为这么多年过去了,难道我们国家生产不了单机容量再大一点的水轮发电机组?笔者的疑惑终于让长江设计院机电院陈冬波主任解开了。

从上个世纪九十年代开始,金沙江水电资源开发就进入了高峰期,下游的溪落渡、向家坝水电站已陆续完工,在乌东德与白鹤滩两处再修两座装机容量一千万千瓦级的巨型电站是大势所趋。

有了这样的工程要求,接下来的问题就是大于70万千瓦的水轮发电机组我们国家做不做得出来,还有其它的技术可行性的问题,也会给电站带来制约因素。水电工程什么时候都是一个系统工程,导流建筑物、围堰、引水建筑物一切都要围绕着安装不同单机容量和台数组合的水轮发电机组服务,如电站设在山体里面,电站厂房、引水隧洞、调压室等等一系列为机组服务的引水建筑物能不能满足单机容量和规模设计要求。什么时候水轮发电机全部安装完毕,这座水电站才算修建成功。下面“地下迷宫设计者”一节里再现了乌东德地下水电站的建设过程,困绕、制约兴建地下电站的问题得到解决。地下电站厂房建好了,电站真正的主人——装机85万千瓦的水轮发电机组将呼之欲出,2020年6月29日将要发电送光了。由于是世界水轮发电机组的“老大”,它一路走得也相当艰难,最终走过了千山万水才到达了乌东德。

按照过去老说书人的说法,话分两头,各表一支。

2006年,长江设计院开始了乌东德水电站前期规划和设计工作。这边,负责修建引水建筑物的杜申伟带着一拨人为量身建造大型水轮发电机组住房干得红红火火,其施工的脚步声步步紧逼大型机组设计制造工作;那边,百万千瓦水轮发电机组的创新研究工作也在紧锣密鼓的进行。

古人刘安说过:“夫乘众人之智,则无不任也;用众人之力,则无不胜也。”中国长江三峡集团公司领导深知其理,世界所有智慧岂能仅存于一方人脑海中,要举全国水电精英之力设计制造这个水轮发电机巨龙霸。但众人开跑,总得要有个领跑者:那么多人参与“游戏”,一定要制定游戏规则。金沙江开发业主单位——中国三峡集团公司将领跑与制定游戏规则的重担放到长江设计院机电院身上,也只有它能够挑得起。它曾在三峡工程技术论证及工程建设中,从学习国外成熟技术到后期消化吸收,成功推进我国水轮发电机组单机容量从30万千瓦跳跃式上升到70万千瓦。中国三峡集团公司将它推到前台当主角绝对是众望所归。它作为技术牵头单位,联合华东勘测设计研究院、哈尔滨电机厂、德阳东方电机厂、西安大学、中国科学院等单位共同合作,以乌东德、白鹤滩水电站为工程依托,开启史无前例的70万千瓦级至百万千瓦级水轮发电机组的创新研究。

作为百万水轮发电机组创新研究技术牵头单位,深感责任重大。长江设计院各级领导立即行动,早在2006年初就启动了百万机组创新研究准备工作。

百万机组创新研究是一个系统工程,涉及工程应用的可行性,机组本体水力、结构、材料、工艺等设计制造可行性。技术牵头单位首先要做的是分析当前水轮发电机组现状,百万机组“长得”是怎么样,难题和制约因素在哪里,最后要回答技术经济是否可行。

在百万机组创新研究初期,我国已经投运的70万千瓦级水轮发电机组约40台,并且还有39台70万千瓦级水轮发电机组在建中。70万千瓦级水轮发电机组是当时世界最大容量水轮发电机组,尽管台数众多,但始终没有突破70万千瓦级的容量限制,70万千瓦级是水电界单机容量的天花板。很多人在初期讨论中,也认为乌东德电站采用70万千瓦级机组就行了,国内有成熟技术,没有必要冒风险去研究百万级机组。

面对研究百万机组时碰到的系列的技术问题,长江设计院机电院首先做的就是进行大量国内外大型水轮发电机组现状的技术统计分析工作,对乌东德装设百万机组各种技术方案进行分析计算,结合工程特点,找出百万千瓦级机组需求与现有机组的主要差异及制约因素。在2006年12月底,长江院向三峡集团公司正式提交了《百万水轮发电机组创新研究立项报告》,立项报告制定了百万机组创新研究的目标和技术路线,还先后又制定了装设百万机组可行性研究大纲、统一原则和技术方法等文件,并于各参加单位相互沟通落实。陈冬波清楚地记得2007年9月的一天凌晨3点,长江院和华东院双方研究团队还在通过电话沟通统一技术问题。

2007年9月,三峡集团公司组织80多位专家和代表对长江院、华东院完成的第一阶段研究成果进行了评审。时任三峡集团公司李永安总经理率5位副总经理及高管团队参加会议、长江院钮新强院长率项目团队参加会议,华东院王岩副院长率项目团队集体参加会。几方都是一、二把手亲自带队,可见这次会的重要性,及领导对其的重视程度。

陈冬波主任在会上进行长达1小时汇报。他以充分的数据、翔实的资料说明乌东德电站装设百万千瓦水轮发电机组的必要性、可行性。技术可行方面,简单地说:乌东德百万机组水头高、尺寸大,主要设计制造难度指标大幅超出了现有70万水轮发电机组设计制造水平,也会带来地下洞室群跨度大、高度大,超出了现有工程经验,技术难度是显而易见。但百万机组也有自身优势,机组外形尺寸尚与三峡电站等一批70万千瓦机组外形尺寸相当,差别不大。由于单机容量加大,机组台数减少,水电站地形地质条件更适应台数少、单机容量大的装机方案。在百万机组各项性能不低于70万机组的前提下,通过进一步的水力设计、结构设计、材料研究、机电设备配套研究以及超大跨度、高度电站洞室群的稳定性研究,解决关键性技术难题,百万机组在工程应用中总体上可行,不存在不可克服的制约因素。   

经济合理方面,简单地说:如果安装70万千瓦级的水轮发电机组得安装14台;如果安装单机100万千瓦的水轮发电机组仅装10台就够了,除技术上既有利于枢纽布置,更利于运行维护管理外,百万机组比70万机组还可节省投资6.52亿元。

会议最终对百万水轮发电机组创新研究的必要性及重要意义达成共识,认为乌东德、白鹤滩水电站装设百万机组总体技术可行,经济合理。

工程应用问题解决了,百万机组的研究迅即转入到机组本体的技术可行性研究即第二研究阶段。第二阶段研究始于2007年10月,完成于2010年8月,历时3年。在这3年中,长江院首先进行的是课题研究的方向及选题策划工作,进行广泛的技术交流,制定研究大纲,对关键技术问题进行预研究,提出百万机组总体及各专项技术要求和规范,为各相关参与方开展研究工作提供前提条件和目标要求。研究过程中,长江院开展广泛的调查研究,包括与华东院、东电、哈电组成联合组对三峡、龙滩等6座大型电站开展大规模现场调查研究工作,多次赴哈尔滨电机厂、东方电机厂对中间成果进行检查,评审。最后对各家研究成果进行技术总结,对课题进行结题汇报。2010年8月,第二阶段研究成果“百万机组总体设计及专项研究”通过三峡集团组织的50多位专家和代表的验收审查。

百万机组创新研究成果来之不易,凝聚我国水电同行的智慧,在乌东德、白鹤滩水电站国家前期立项审批及工程应用中起到了关键技术支撑作。总结百万机组创新研究成果的亮点,1)突破了70万级水轮发电机组容量的上限,标志着我国站上了水电开发综合能力的最高点;2)不仅注重工程应用、产品开发研究,也形成了一套完整的百万机组技术标准和规范研究成果,国家也在2016年以国家规范形式推出首次以单机容量命名的百万级水轮发电机组系列技术导则;3)推动国产机电设备配套和新材料研发能力的大幅提升。

与百万水轮发电机组创新研究成功的同时,长江院机电院还拿出了一个完整的设计制造行业标准。这个标准涵盖百万水轮发电机组机电制造所有的设计、制造工艺全过程技术要求。同时,百万水轮发电机组设计、制造技术任务书也是长江设计院提出来的。也就是说,中国乃至世界生产最大的水轮发电机组最早一套完整的标准体系,是由长江设计院机电院全程牵头完成。项目负责人陈冬波很骄傲地说:

“百万机组技术设计制造要求与规范已成为国家的行业标准,用来指导以后所有的百万机组制造与使用,”有关部门以国字头的文件将此行业标准正式下发。由陈冬波撰写的《百万机组研究与探讨》一文,最早发表在《人民长江》2009第一期杂志上,后来还在一个国际会议上进行大会交流,在国际上也产生了影响。长江院机电院终于成功地完成了制造百万水轮发电机组的领跑任务。

笔者问陈冬波主任:

“为什么我们长江院自己负责设计建造的乌东德工程,不用我们牵头设计研究制造的百万千瓦水轮发电机组?”

陈冬波这样答道:

乌东德在工程可行性研究阶段,进行了14台70万、12台85万、10台百万三种装机方案的综合技术经济比选,三种装机方案均技术可行,10台百万机组方案经济最优。考虑乌东德水电站按左右岸2个电站布置,左右岸电站尾水系统均采用2机1洞水力单元布置形式,12台85万千瓦方案最适合这种布置方式,设计推荐及国家立项审批均采用12台85万千瓦机组方案。乌东德电站85万千瓦机组铭牌上不是百万机组,但实际上都是按百万机组技术标准和规范要求进行设计制造,其尺寸、重量、技术升级均达到百万级机组需要的技术要求。

2020年6月29日,当今世界上装机最大的两台85万千瓦水轮发电机组发电投产发电,标志着中国已站到了世界水电技术的最前沿。

乌东德水电首台世界级(85万千瓦)机组实现安装

回顾百万千瓦水轮发电机组研制的道路,尽管曲折,走过来的人看到的绝对是一条积极上扬的发展曲线,已印刻在全体参战人员集体的记忆里。

往往人的明智并非与经验成正比,而是与经验的吸收成正比。要能预见未知的,我们必顺从研究已知的事物开始,在已知的前提下进行创新。中国人在经济建设中的引进消化吸收再创新能力在世界上绝对是世界一流的,包括对巨型水轮发电机组的工程应用及设备制造。陈冬波谈起这方面的过程,感触很深。

生产巨型水轮发电机组关键要素之一是配套材料的生产供应。上个世纪末,最初生产安装在三峡电站左岸的70万千瓦水轮发电机时60公斤级的钢材都是从日本进口,日本人用高于几倍的价格卖给我们,关键时候还不卖。这就到逼着国内宝钢、武钢等一批厂家自主研发制造巨型机组需要的特殊钢材,终于让三峡右岸电厂的机组用上了我国自己生产的钢材。

到了这次研制生产百万千瓦水轮发电机组配套材料时,对高强、超厚高性能钢材又有了新的要求,如采用60公斤级的蜗壳钢板的厚度要达到90毫米,过厚的钢板在成型及现场焊接中会增加巨大难度。因此百万机组要求研制80公斤级高强高性能钢板料。长江设计院先后多次参加大型钢厂新型钢板的研发成果评审会及焊接工艺评审会。研制过程的有些场面总是刻骨铭心,最让陈冬波感到于心不忍的就是现场焊接工人们的工作环境。80公斤级钢板焊接的时候,对焊接工艺要求非常高,焊前,钢板预80公斤级蜗壳安装焊缝一检合格率99.08%,复检合格率100%。多少年过去了,陈冬波还没有忘记那些在200多度高温下工作的工人,他们是在为百万千瓦的水轮发电机组拼命。

为什么特别关注80公斤级钢板质量?陈冬波讲了这样一件事:欧洲有个高水头水电站,就是因为用80公斤级钢板做的压力钢管出现了爆裂,导致电站被高压水流毁坏,这座电站十年没能复工。只有确保高性能材料供应、提升工艺水平、才能确保巨型机组的制造质量。

这些年来,我们的设计人员为了设计制造百万千瓦水轮发电机组,不仅提出设计标准,为了将标准转化为产品,与相关方一起参加的试验数也数不清,一起经历过的失败没有统计过。当然失败最后都变成了智慧的课程,最后凝聚成为胜利的结晶。

如,一批突破70万千瓦机组特征参数上限的24、26kv定子线棒1:1的模拟试验,6000t推力轴承1:1的模拟试验,百万机组1:1通风冷却模拟试验等,

都是需要大量的计算分析并通过模拟试验才能验证技术的可行性。

说到发电机通风冷却模拟试验时,陈冬波说,在三峡左岸电站首次引进国外70万千瓦机组时,由于单机容量大,国外厂家均采用定子水冷方式,担心全空冷通风冷却方式不能满足发电机冷却要求。由于定子水冷工艺复杂,容易产生故障,三峡右岸电站及我国后续70万千瓦级水轮发电机组国产化过程中都采用了空气冷却。事实证明,这种冷却方式工艺简单,事故率低。到了百万机组,单机容量又大幅提升,我们只有通过理论计算分析加1:1模拟试验研究找到答案。笔者到乌东德水电站后,首批85万千瓦机组到了正式发电前的有水调试阶段,在工地最多的设计人员来自于长江设计院机电院,他们一直在跟踪首批机电的安装、启动调试。目前,首批机组有水调试非常顺利,机组瓦温、线帮温度、振动、摆度等各项机械、电气性能正常,完全满足百万机组研究提出的各项性能不低于70万千瓦机组性能要求。

6月下旬的一天,院总经济师王文新、翁永红设总到现场参加机组调试工作,机电安装负责人情不自禁向二位领导汇报说:乌东德首批机组调试运行非常顺利,结构设计、水力设计都达到了预期要求。

调试时,现场有好事者学在我国高铁上放硬币测试动车运行时的稳定性,在7#机组上风洞盖板上竖着放了一元硬币,硬币果然站住了,稳定性太好了!

乌东德左岸电站6#机组进入稳定运行区后,站在发电机风洞盖板、各层楼板上的人几乎没有感到振动,也没有听到噪声,很多人的以为是停机了,实际上机组在85万千瓦运行。6#机组顺利完成最重要的甩85万千瓦负荷试验后,试验大厅响起了热烈的掌声。

这是世界水轮发电机组最尖端的产品,今后很长一段时间要处于霸主地位,要将它如何诞生写明白,决不是件轻而易举的事,笔者真希望读者能了解更多,但隔行如隔山。陈冬波谈了一些要点,可他们付出的智慧与勇气,是用语言概括不完的。智勇出众的人谓之能,大国重器设计的参与者——百万水轮发电机组执牛耳者人,在中国水电开发史中留下了他们的贡献。

如果勇于参加百万水轮发电机组研制的一拨拨人是一座座连绵起伏的群山,勇者为山:那么其中贡献核心智慧,将百万水轮发电机组设计制造成功的人就是山中的高峰,智者为峰。长江院机电院中更多的是一批这样的人,为他们自豪!

责任编辑:蔡倩
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