世界首臺(tái)500兆瓦沖擊式機(jī)組轉(zhuǎn)輪完成焊接制造
扎拉水電站有了強(qiáng)勁“心臟”
◎本報(bào)記者 李麗云
通 訊 員 王學(xué)善
2024年12月30日，世界最大單機(jī)容量、最大尺寸沖擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪在哈電集團(tuán)哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司焊接制造成功。世界首臺(tái)單機(jī)500兆瓦扎拉水電站沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)輪問(wèn)世，標(biāo)志著我國(guó)高水頭、大容量沖擊式水電機(jī)組的研制實(shí)現(xiàn)了重大突破，其技術(shù)水平位居世界前列。
該水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪是國(guó)家“藏電外送”骨干電站扎拉水電站水輪發(fā)電機(jī)組的“心臟”，可為發(fā)電機(jī)提供500兆瓦額定功率的動(dòng)力。扎拉水電站是藏東南清潔能源一體化基地核心電站，國(guó)家能源局能源領(lǐng)域首臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備項(xiàng)目，也是目前世界在建綜合難度最大的沖擊式水電項(xiàng)目。
“扎拉水電站是目前國(guó)內(nèi)唯一可以開(kāi)展‘500兆瓦級(jí)高水頭沖擊式機(jī)組研制及應(yīng)用示范’的水電項(xiàng)目，戰(zhàn)略意義重大、發(fā)展影響深遠(yuǎn)。在以中國(guó)大唐集團(tuán)為代表的能源骨干企業(yè)共同助力下，我們成功實(shí)現(xiàn)扎拉轉(zhuǎn)輪焊接這一最關(guān)鍵核心部件的研發(fā)制造，助力加快西南清潔能源基地建設(shè)。”哈電股份副總裁，哈電電機(jī)黨委書記、董事長(zhǎng)王貴說(shuō)。
扎拉水電站位于西藏自治區(qū)昌都市左貢縣。該電站設(shè)計(jì)水頭671米，裝設(shè)2臺(tái)單機(jī)容量500兆瓦沖擊式水電機(jī)組。沖擊式水輪機(jī)是用壓力管道引導(dǎo)水流沖擊水斗式轉(zhuǎn)輪進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的水力機(jī)械，轉(zhuǎn)輪是最重要的受力部件及通流部件之一，直接影響機(jī)組效率。在機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下，沖擊式轉(zhuǎn)輪時(shí)刻承受高頻率的動(dòng)態(tài)壓力，對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。
哈電電機(jī)自主研制的沖擊式轉(zhuǎn)輪能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到世界先進(jìn)水平。該轉(zhuǎn)輪采用鍛焊結(jié)構(gòu)，由1個(gè)輪轂鍛件和21個(gè)水斗鍛件組成，焊接后的重量超過(guò)90噸。“此前，我國(guó)沖擊式水輪機(jī)的效率為91%左右，這次的技術(shù)突破將效率提高到92.6%。按照500兆瓦機(jī)組一天運(yùn)行24小時(shí)計(jì)算，效率提高1.6%，每天約能夠增加發(fā)電量19萬(wàn)度。”哈電集團(tuán)首席技術(shù)專家陶星明說(shuō)。
作為世界單機(jī)容量最大的沖擊式機(jī)組轉(zhuǎn)輪，該轉(zhuǎn)輪的輪轂鍛件直徑為4.7米、厚度達(dá)1米，創(chuàng)造了馬氏體不銹鋼最大鍛件世界紀(jì)錄。加工后的轉(zhuǎn)輪最大外徑6.23米、最大寬度1.34米，也創(chuàng)造了沖擊式轉(zhuǎn)輪世界紀(jì)錄。其焊接、加工等環(huán)節(jié)的制造技術(shù)，都處于相關(guān)領(lǐng)域前沿。由于材質(zhì)、形狀、尺寸等原因，扎拉沖擊式轉(zhuǎn)輪的焊接制造要求極高、難度極大，探索制造該轉(zhuǎn)輪的過(guò)程，存在很多風(fēng)險(xiǎn)因素和不確定性。
為突破扎拉500兆瓦沖擊式轉(zhuǎn)輪焊接難關(guān)，哈電電機(jī)開(kāi)展了技術(shù)攻關(guān)，采用數(shù)字仿真技術(shù)，進(jìn)行大型水斗的模鍛技術(shù)研究，選擇了性能優(yōu)異且高效的鍛焊制造工藝路線；通過(guò)三維檢測(cè)模擬計(jì)算進(jìn)行裝配焊接，探索選用了最優(yōu)的焊接參數(shù)，將整體鍛造的輪轂和水斗焊接在一起，提高了轉(zhuǎn)輪的沖擊韌性及耐疲勞性能。
哈電電機(jī)實(shí)現(xiàn)扎拉500兆瓦沖擊式機(jī)組轉(zhuǎn)輪焊接制造的突破，破解了超大超厚低碳馬氏體不銹鋼強(qiáng)韌鍛件焊接難題、攻克了復(fù)雜曲面超厚水斗高效高強(qiáng)韌焊接制造難關(guān)、掌握了超高結(jié)合強(qiáng)度表面強(qiáng)化制造工藝關(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)了我國(guó)電力裝備制造技術(shù)取得了重大突破，在我國(guó)能源裝備制造行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展進(jìn)程中樹立了新的里程碑。（科技日?qǐng)?bào)）