百萬千瓦機組傳奇 分毫必爭鑄就世界水電巔峰之作

　　本網訊(孫愷 程林)從70萬、85萬，到100萬，數字上是一個挺簡單的遞進關系，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輪總質量達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，進入調試階段，標志著白鶴灘水電站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)應用，促進了中國重大裝備制造技術的全產業(yè)鏈升級，鞏固了我國作為世界水電發(fā)展引領者的地位。

　　16年來，為了圓夢百萬千瓦機組，三峽集團和設計、制造、施工單位一道，以科學嚴謹的工作態(tài)度，實現了百萬千瓦機組精確設計、精準制造和精細安裝，把百萬千瓦機組建成世界一流精品。

　　精確設計 夯實大國重器之基

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

　　“從70萬、85萬，到100萬，數字上是一個挺簡單的遞進關系，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。在設計階段就沒有任何經驗可以借鑒，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部機電安裝項目部副主任靳坤說。

　　從2006年開始，三峽集團聯合華東勘測設計研究院、長江勘測規(guī)劃設計研究院、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計、水利設計及相關技術的科研攻關。

　　“我們瞄準百萬千瓦機組的關鍵核心問題、‘卡脖子’問題，進行科技攻關與研發(fā)。比如，針對水利設計和原材料問題，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于三峽右岸機組的故事。當年三峽右岸機組安裝階段，國內還無法生產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，三峽集團牽頭國內大型鋼企開展科研攻關，實現了600兆帕鋼材的自主研發(fā)生產。

　　進入白鶴灘百萬千瓦機組設計階段，面對百萬千瓦機組的水頭更高、轉速更快、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

　　設計研發(fā)過程中，三峽集團充分發(fā)揮業(yè)主引領作用，堅持對設計環(huán)節(jié)進行全流程管理。李海軍說：“大家提出要應用創(chuàng)新的東西，我們就圍繞它開展研究評審，安全可靠的才能應用。我們建議設計聯絡會，對設計方案進行評審，涉及到的各種設計計算內容，都要經過檢查和審查。同時，還要進行設計復核，反復檢查過程中有沒有出現遺漏，把發(fā)現的問題完全規(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用，不僅優(yōu)化了施工工藝，節(jié)約了施工成本，質量優(yōu)質達標，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、新工藝、新材料，機組水力設計、電磁設計、通風冷卻等多項技術都達到世界領先水平，穩(wěn)固了中國水電技術的引領地位，提高了中國水電核心競爭力。

　　精準制造 呈現大國重器精品

　　2020年1月18日，白鶴灘水電站右岸第三臺百萬千瓦機組轉輪實現“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)電機組轉輪。

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

白鶴灘水電站右岸14號機組轉輪出廠吊裝 資料圖片

　　“右岸機組轉輪總質量達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，都會造成轉輪質量不平衡，而且這種不平衡是后期無法修復的，因此巨型轉輪“零配重”一直是水電人追求的極致目標。

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

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

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

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

　　“我們轉輪用的不銹鋼化學成分里面有一個鉻，它能起到防腐蝕和防銹的作用。‘三峽標準’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，有些局部出現了銹蝕。我們研究認為應該提高鉻的含量，進一步提升它的防銹能力。后來就把這個標準下限提高到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。

　　主機制造廠家嚴格執(zhí)行三峽集團提出的技術標準， 16臺轉輪全部達到精品標準，其中有4臺實現了“零配重”。“為了讓轉輪的性能更加可靠，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一的。”李海軍深有感觸地說，團結協作，眾志繪宏圖，是三峽精神的內涵之一。

　　世界第二大水電站——白鶴灘水電站對中國水電裝備制造產業(yè)引領推動作用非常明顯。完成白鶴灘水輪機組制造任務以后，參與主機制造的廠家承接的重大技術裝備產品研制任務越來越多，技術水平和管理能力大幅提升。“完成白鶴灘制造任務后，他們又承擔了很多有挑戰(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”制造標準，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習態(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。“一旦出現問題，想倒查是哪個環(huán)節(jié)出現問題，復盤的難度非常大，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)電機組轉子吊裝 資料圖片

　　之前，向家壩水電站的標準是0.9毫米，現在白鶴灘的精度標準是0.7毫米。李海軍反復強調，千萬不要小看提高0.2毫米這個“小標準”。對于百萬千瓦機組轉子來說，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，但對現場安裝單位來說，要想讓如此巨大的轉子精度提高0.2毫米，卻并非一件容易的事。

　　“我參與了這個標準的制定，當時參建各方反復爭論。有的施工單位專家說，三峽集團制訂這個標準太嚴苛了。一開始，我也懷疑這個標準是不是定得太高了。但是，我們在向家壩水電站建設中不僅實現了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準定在0.7毫米是可行的。”李海軍說。

　　把標準定在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。

　　“在現場，大家通過對加工尺寸、現場裝配等進行精細控制，實際上最后安裝結果遠遠小于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，質量檢查一絲不茍。

　　在百萬千瓦機組安裝現場，三峽集團改進了傳統的質檢手段。在施工單位單班組質檢、質檢員質檢、質量檢查部質檢的“三檢制”基礎上，增加了制造廠家技術服務人員檢查和項目部、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，三峽集團機電技術人員巡檢時發(fā)現母線導體內的鍍銀面有損傷，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。

　　靳坤聽到技術人員報告，第一時間趕到現場，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。”講起質量故事，靳坤如數家珍，最終GIS、世界最大落差GIL管母等輸配電設備安裝調試均創(chuàng)下多項新紀錄，實現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，三峽集團堅持執(zhí)行精品機組安裝標準，高質量完成16臺機組安裝調試工作。截至目前，已投運的9臺機組運行穩(wěn)定、指標優(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，替代標準煤約1968萬噸，減排二氧化碳約5200萬噸，為我國高質量發(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束，成千上萬名建設者帶著白鶴灘百萬千瓦水電機組技術積累與管理經驗分赴全國各地，參加更多的工程項目建設，打造新的大國重器，創(chuàng)造中國水電新輝煌。