信息来源：中国工业(yè)报(bào) 发(fā)布时间：2017年8月16日
作者：刘玉强(qiáng) 富宏杰 张弘 由庆祝
走过66年，人已近古稀，而无数(shù)个几乎与共和国同龄的央企，经(jīng)过60多年的砥礪奋进(jìn)，却正值青壮年，哈电集团(tuán)哈尔滨电机(jī)厂有限责(zé)任公司（简称哈电机(jī)）就是这样若干个央企的典型代表。从共和国第一台立式水电机(jī)组的诞生，到世界最大单机(jī)容量水轮发(fā)电机(jī)组的研制；从引进(jìn)消化吸收国外先进(jìn)技术(shù)，到自主创(chuàng)新、登顶行业(yè)技术(shù)制高点(diǎn)，用一个个骄人的业(yè)绩，巩固和捍卫(wèi)著“共和国长子”的地位。
这群哈电人，操纵著世界上最优(yōu)秀的机(jī)电设(shè)备，用开发(fā)出的世界上最先进(jìn)的技术(shù)，为一片又一片荒原点(diǎn)亮一盏盏希望之灯，“中国制造”提供的源源动力在更多国家的电网(wǎng)里流淌。这一切，她做起来从容不迫、游刃有余，只为实(shí)现(xiàn)心中那一个个振兴中国水电装备制造业(yè)的梦。
如今，白鹤滩电站建设(shè)业(yè)已核准(zhǔn)，重任再次落在了这位“共和国长子”的肩上。潜心鉆研多年1000兆瓦水电机(jī)组关(guān)键技术(shù)的哈电机(jī)，又要继续(xù)冲击新的行业(yè)制高点(diǎn)，领(lǐng)舞世界水电之巔。
梦想从这里开始
还记得那个深藏已久的梦想：1958年的12月，“全国科学(xué)规(guī)划会”在振兴民族工业(yè)大旗的引领(lǐng)召唤下胜利召开。会上，哈电机(jī)將编写好的《三峡枢纽水利机(jī)组容量论证初步意见》同与会专家分享，提出了研制300兆瓦、450兆瓦、600兆瓦、800兆瓦、1000兆瓦水电机(jī)组等5个方案的构(gòu)想，以及相应(yīng)的设(shè)计(jì)参数(shù)、结(jié)构(gòu)、尺寸和装配图，这便是“百万水电机(jī)组”的逐梦过程的起点(diǎn)。
但由于当(dāng)时的技术(shù)水平所限和歷史原因，具体的研发(fā)工作并没有进(jìn)一步展开。可是，研制1000兆瓦水电机(jī)组，助力国家经(jīng)济(jì)建设(shè)、助推中国科技进(jìn)步这一宏伟的梦想，却深深地植入了哈电人的心中。
从小到大、从无到有，逐梦路上的哈电人披荆斩棘，从1951年成功制造容量仅0.8兆瓦的下硐水轮发(fā)电机(jī)组、实(shí)现(xiàn)我国立式水电机(jī)组自行设(shè)计(jì)制造“零”的突破，到安徽响洪甸水电站10兆瓦、浙江新安江水电站72.5兆瓦、甘肃刘家峡300兆瓦双水內(nèi)冷水电机(jī)组的研制成功，再到四川二滩550兆瓦水轮发(fā)电机(jī)组投入运(yùn)行发(fā)电，哈电机(jī)在水电装备制造过程中直面艰难险阻，领(lǐng)跑中国水电装备的创(chuàng)造，为研发(fā)更大容量水轮发(fā)电机(jī)组积累了技术(shù)储备，进(jìn)行了充分的实(shí)战(zhàn)演练。
上世纪(jì)90年代起，哈电机(jī)开启了“三峡时代”新模式。当(dāng)时，在三峡左岸，哈电机(jī)还只能做一个寂寂无闻的分包商，而在三峡右岸机(jī)组的制造中，哈电机(jī)便以其“独(dú)门绝技”，实(shí)现(xiàn)技术(shù)上的两大突破———开发(fā)的优(yōu)质(zhì)新型转(zhuǎn)轮为机(jī)组带来最好的稳(wěn)定性，攻克了水轮机(jī)高部分负(fù)荷压力脉动带的难题；全空冷技术(shù)的应(yīng)用，打破了国外水电强(qiáng)国对全空冷水轮发(fā)电机(jī)极限出力为600兆瓦的设(shè)计(jì)理念，开创(chuàng)了大容量全空冷发(fā)电机(jī)运(yùn)行的新时代，时间之短，进(jìn)步之快让人惊嘆。
从三峡左岸当(dāng)学(xué)生到三峡右岸自主创(chuàng)新，哈电机(jī)走出了一条巨型水轮发(fā)电机(jī)组技术(shù)引进(jìn)、消化吸收、再创(chuàng)新的成功之路，被国家誉(yù)为创(chuàng)新领(lǐng)域的“三峡模式”，真正实(shí)现(xiàn)了“中国制造”向“中国创(chuàng)造”的跨越，圆了巨型全空冷水轮发(fā)电机(jī)组技术(shù)独(dú)步世界的创(chuàng)新梦，在装备制造板块挺起了民族工业(yè)的脊梁。
2008年，哈电机(jī)承接了向家坝4台套800兆瓦和溪洛渡6台套770兆瓦全空冷水轮发(fā)电机(jī)组研制合同。其中，向家坝机(jī)组是当(dāng)今世界已运(yùn)行单机(jī)容量最大的机(jī)组，也是国內(nèi)首个800兆瓦等级机(jī)组。在研制期间，哈电机(jī)采用了多项(xiàng)“百万水电机(jī)组”的研究成果，使“百万水电机(jī)组”的研究得到工程实(shí)际的进(jìn)一步验(yàn)证。溪洛渡、向家坝机(jī)组投运(yùn)后，相关(guān)专家得出的结(jié)论是：哈电机(jī)研制的机(jī)组主要指標(biāo)比最初確定的“精品机(jī)组”要求还要好，机(jī)组的稳(wěn)定性超乎最初的想象。
凭著先进(jìn)的技术(shù)和领(lǐng)先的制造，哈电机(jī)成为全国巨型水轮发(fā)电机(jī)组市场的最大贏家。三峡工程全部发(fā)电机(jī)组共32台，而短时间內(nèi)哈电机(jī)承揽的50多台巨型水轮发(fā)电机(jī)组制造合同，相当(dāng)于再造了两个新三峡，对国家装备制造业(yè)的贡献(xiàn)无可取代。
梦想向这里进(jìn)发(fā)
2007年，受中国水电水利规(guī)划设(shè)计(jì)总院委托，哈电机(jī)承接了《1000兆瓦级水电机(jī)组制造可行性分析》专题研究，踏上了百万千瓦水电机(jī)组科研攻关(guān)的征途。同年，在向国家科技部提交可行性研究报(bào)告之后，哈电机(jī)又联(lián)合国內(nèi)知名研究院、所、高等院校和企业(yè)组成攻关(guān)团(tuán)队(duì)，承接了7个国家科技支撑项(xiàng)目课题的研究工作，產(chǎn)、学(xué)、研、用相结(jié)合，获得了一大批新理论、新技术(shù)、新测试分析方法及发(fā)明专利。
时间一点(diǎn)一滴地行走，很快到了2012年，国家科技支撑计(jì)划攻关(guān)的重任依旧落在哈电人的肩上，不同的是，有了白鹤滩项(xiàng)目为依托。根据(jù)白鹤滩、乌东德工程的实(shí)际特点(diǎn)，三峡集团(tuán)公司先后委托哈电机(jī)开展了6个关(guān)于1000兆瓦水轮发(fā)电机(jī)组专项(xiàng)技术(shù)的研究，使哈电机(jī)的研究开发(fā)工作更具针对性，更接近工程实(shí)际。
白鹤滩水电站是中国长江三峡集团(tuán)公司开发(fā)的金沙江下游河段梯级的第二级电站。电站装机(jī)16台总计(jì)16000兆瓦水轮发(fā)电机(jī)组。电站建成后，將仅次于三峡水电站，成为世界第二大水电站。
白鹤滩电站机(jī)组为中高水头、中低转(zhuǎn)速、巨型混流式水轮发(fā)电机(jī)组。机(jī)组不仅运(yùn)行水头高、变幅范围广，而且结(jié)构(gòu)外形尺寸巨大。因此，要对水轮机(jī)、发(fā)电机(jī)参数(shù)进(jìn)行单独(dú)及整体匹配优(yōu)化研究；对机(jī)组总体结(jié)构(gòu)型式选择、重大部件结(jié)构(gòu)优(yōu)化、动力响应(yīng)及机(jī)械稳(wěn)定性进(jìn)行预(yù)估研究，不仅要考虑改善机(jī)组高水头运(yùn)行的稳(wěn)定性，而且要兼顾低水头超额定出力发(fā)电的要求。
哈电机(jī)立下愚公志，从1000兆瓦水轮发(fā)电机(jī)组的安全高效运(yùn)行角度出发(fā)，重点(diǎn)针对巨型机(jī)组稳(wěn)定性、水力开发(fā)、电磁、结(jié)构(gòu)、绝缘技术(shù)、疲劳破坏和过渡过程、通风(fēng)冷却试验(yàn)及测试方法等方面进(jìn)行科研攻关(guān)，攻克了多项(xiàng)世界性技术(shù)壁垒，实(shí)现(xiàn)了歷史性的跨越，推动著我国巨型水轮发(fā)电机(jī)组制造技术(shù)进(jìn)一步走向成熟。
在项(xiàng)目的研究过程中，哈电机(jī)发(fā)表了47篇论文，获得国內(nèi)专利授权(quán)49项(xiàng)，其中发(fā)明专利16项(xiàng)。课题验(yàn)收专家组认(rèn)为，哈电机(jī)研究的成果在某些方面达(dá)到世界领(lǐng)先水平，各项(xiàng)科研成果足可以支撑工程设(shè)计(jì)制造的各项(xiàng)需求。
从新中国第一台0.8兆瓦的下硐水轮发(fā)电机(jī)组，到世界最大单机(jī)容量1000兆瓦的白鹤滩空冷水电机(jī)组，哈电机(jī)练就了过硬的本领(lǐng)，许多关(guān)键技术(shù)达(dá)到了国际先进(jìn)水平，研制巨型机(jī)组得心应(yīng)手、挥洒自如，为开发(fā)“百万水电机(jī)组”奠定了更加坚(jiān)实(shí)的基础(chǔ)。而这一过程仅用了60多年时间，这不能不说是一个伟大的创(chuàng)举。
梦想在这里实(shí)现(xiàn)
“一定要把科研开发(fā)作为打造技术(shù)竞爭优(yōu)势与核心竞爭力的长期战(zhàn)略，推进(jìn)技术(shù)进(jìn)步上新台阶?！睉汛е鴤ゴ蟮男拍睿姍C(jī)不断超越自我，在百万千瓦水电项(xiàng)目的研发(fā)领(lǐng)域攀登新的高峰。
针对白鹤滩电站对机(jī)组运(yùn)行的要求，哈电机(jī)多轮次地优(yōu)化设(shè)计(jì)水轮机(jī)转(zhuǎn)轮，大幅度降低了水轮机(jī)飞逸转(zhuǎn)速及无叶区(qū)压力脉动，提高了机(jī)组过速和甩负(fù)荷时的稳(wěn)定性和安全性，既能满足高水头稳(wěn)定性能的要求，又在低水头段具有较大的超发(fā)能力。同台对比最终结(jié)果表明：哈电机(jī)研发(fā)的模型转(zhuǎn)轮最优(yōu)效率和加权(quán)平均效率均达(dá)到了世界先进(jìn)水平！
隨著单机(jī)容量的增加，电机(jī)的冷却难度也越来越大。经(jīng)过分析得出，采用空气冷却方式的机(jī)组，结(jié)构(gòu)布置简单、安装维护(hù)方便、运(yùn)行更加可靠。然而，首次在这样大容量的机(jī)组上采用空气冷却，不仅是一个新的技术(shù)飞跃，更是一个巨大的挑战(zhàn)。为了获得有效的试验(yàn)数(shù)据(jù)，哈电机(jī)冷却团(tuán)队(duì)设(shè)计(jì)制造了专用的模型装置，真实(shí)模擬真机(jī)的通风(fēng)状態(tài)，验(yàn)证了1000兆瓦机(jī)组采用全空冷的方式是完全可行的。相关(guān)专家认(rèn)为，哈电机(jī)掌握了一套独(dú)有的全空冷技术(shù)！这一科研成果荣获了黑龙江省科学(xué)技术(shù)一等奖，该模擬试验(yàn)装置也获得了国家发(fā)明专利。
据(jù)哈电机(jī)產(chǎn)品设(shè)计(jì)部初步设(shè)计(jì)组组长王威介绍，白鹤滩电站的尾水系统(tǒng)为“三机(jī)一洞”的布置方式，具有明满流交替的现(xiàn)象，对过渡过程的品质(zhì)要求更苛刻，致使机(jī)组过渡过程的计(jì)算尤为復(fù)杂。为了攻下这一难题，哈电机(jī)开发(fā)出了先进(jìn)的软件，详细(xì)模擬白鹤滩左岸1號和右岸8號水力单元的管路系统(tǒng)，对机(jī)组运(yùn)行中的各种过渡工况进(jìn)行仿真计(jì)算，获得了一系列详实(shí)、有效的数(shù)据(jù)，为后续(xù)进(jìn)一步优(yōu)化设(shè)计(jì)奠定了坚(jiān)实(shí)的基础(chǔ)。
由于机(jī)组单机(jī)容量大，无论是电力系统(tǒng)扰动引起的振荡，亦或是系统(tǒng)的误操作，都有可能对电机(jī)或电网(wǎng)造成影响，甚至?xí)砭薮髶p失。避免此问题的唯一办法，就是对机(jī)组各个瞬態(tài)运(yùn)行性能进(jìn)行预(yù)估，找准(zhǔn)应(yīng)对方案。哈电机(jī)电磁分析科研团(tuán)队(duì)责(zé)无旁贷地承担(dān)了这一国家重点(diǎn)科研课题。无数(shù)次地计(jì)算，无数(shù)次地试验(yàn)，1000兆瓦水轮发(fā)电机(jī)最佳的电磁方案终于被成功地开发(fā)出来。在此基础(chǔ)上，电磁分析科研团(tuán)队(duì)还针对三峡、溪洛渡、向家坝等巨型机(jī)组调(diào)试中出现(xiàn)的各种振动问题进(jìn)行了跟踪测试，在白鹤滩机(jī)组的设(shè)计(jì)中，尤其是在定子低频振动方面，研究出了更加可靠的解决方案。
哈电机(jī)白鹤滩项(xiàng)目水轮机(jī)主任设(shè)计(jì)吴继兵对记者说，经(jīng)过不断探索，哈电机(jī)將水导(dǎo)轴承设(shè)计(jì)为自泵外循环(huán)结(jié)构(gòu)，冷却器外置式，这不仅减小了水导(dǎo)油箱的尺寸，而且保证了足够的维护(hù)检修空间；通过对主轴密封的研发(fā)，哈电机(jī)將静压自平衡式端面水压密封作为首选方案，这种结(jié)构(gòu)能够保证密封环(huán)和转(zhuǎn)环(huán)之间形成润滑水膜，密封效果更稳(wěn)定，工作寿命更长，维护(hù)和检修更方便。
白鹤滩水电机(jī)组將继承三峡等项(xiàng)目的研制成果，水轮机(jī)转(zhuǎn)轮的上冠、下环(huán)、叶片，均采用精炼不銹钢材质(zhì)铸造，再分別数(shù)控加工后进(jìn)行焊接热处理，由于模型转(zhuǎn)轮设(shè)计(jì)优(yōu)秀、材质(zhì)好、型线准(zhǔn)確、按设(shè)计(jì)区(qū)域运(yùn)行，破解了以往转(zhuǎn)轮產(chǎn)生裂纹的难题。
由于机(jī)组的部件尺寸大，转(zhuǎn)轮和下机(jī)架均需采用工地制造，工艺人员详细(xì)分析和研究大型部件厂內(nèi)和工地制造方案，先后对工地制造方案、所需设(shè)备、工艺流程、厂房布局、质(zhì)量控制计(jì)划、吊装方案等工作进(jìn)行了详细(xì)研究和討论，更是首次对工地制造厂房进(jìn)行了3D绘制，并在標(biāo)书编制中进(jìn)行应(yīng)用和展示。
一系列未知领(lǐng)域的技术(shù)瓶颈，在哈电机(jī)科研团(tuán)队(duì)的努力下，一一被攻克，在取得累累硕果的同时，也在不断提升著哈电机(jī)的科研水平和整体实(shí)力。
白鹤滩电站建设(shè)项(xiàng)目的正式核准(zhǔn)，意味著白鹤滩机(jī)组由研发(fā)转(zhuǎn)入具体的工程设(shè)计(jì)和机(jī)组制造工作中。尽管哈电机(jī)已经(jīng)做好了充分的思想准(zhǔn)备和技术(shù)储备，但毕竟面临的是世界单机(jī)容量最大的水电机(jī)组———这一具有行业(yè)里程碑意义的1000兆瓦水电项(xiàng)目，难度之大、压力之大前所未有。制造过程中每一个细(xì)小的环(huán)节(jié)、每一个细(xì)小的零部件都不容许有丝毫马虎，哈电人必將拿出百倍的细(xì)心、千倍的努力，投入到机(jī)组的施工设(shè)计(jì)和制造过程中，以匠人精神高標(biāo)准(zhǔn)、高质(zhì)量、高水平打造传世精品，向三峡公司、向国人交上一份满意的答卷，推动中国由水电大国迈向水电强(qiáng)国。
