百萬千瓦機(jī)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(gè)挺簡單的遞進(jìn)關(guān)系，但實(shí)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(jī)組800兆帕高強(qiáng)鋼的成功應(yīng)用，使中國擺脫了高強(qiáng)鋼板等重要原材料長期依賴進(jìn)口的局面。

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

　　直徑超過16米、重達(dá)2000多噸的百萬千瓦機(jī)組轉(zhuǎn)子，組裝完成后的圓柱度精度達(dá)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(hào)機(jī)組總裝工作完成，進(jìn)入調(diào)試階段，標(biāo)志著白鶴灘水電站16臺(tái)百萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組總裝工作全部完成。

　　從2006年三峽集團(tuán)組織相關(guān)單位啟動(dòng)百萬千瓦機(jī)組研發(fā)工作，到2019年11月白鶴灘水電站百萬千瓦機(jī)組全部進(jìn)入安裝階段，再到2021年6月28日首批機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，2022年5月機(jī)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(jī)組研發(fā)應(yīng)用，促進(jìn)了中國重大裝備制造技術(shù)的全產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)，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(mèng)百萬千瓦機(jī)組，三峽集團(tuán)和設(shè)計(jì)、制造、施工單位一道，以科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，實(shí)現(xiàn)了百萬千瓦機(jī)組精確設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)制造和精細(xì)安裝，把百萬千瓦機(jī)組建成世界一流精品。

　　精確設(shè)計(jì) 夯實(shí)大國重器之基

　　從三峽工程建設(shè)開始，我國用7年時(shí)間自主研發(fā)制造水輪發(fā)電機(jī)組，成功實(shí)現(xiàn)從30萬千瓦到70萬千瓦水電機(jī)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(jī)組單機(jī)容量成功提升到85萬千瓦。此時(shí)，設(shè)計(jì)制造百萬千瓦機(jī)組已觸手可及。

　　“從70萬、85萬，到100萬，數(shù)字上是一個(gè)挺簡單的遞進(jìn)關(guān)系，但實(shí)際上非常艱難，畢竟百萬千瓦機(jī)組研發(fā)、制造及安裝是進(jìn)入到世界水電行業(yè)的‘無人區(qū)’，前無古人。在設(shè)計(jì)階段就沒有任何經(jīng)驗(yàn)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(tuán)白鶴灘工程建設(shè)部機(jī)電安裝項(xiàng)目部副主任靳坤說。

　　從2006年開始，三峽集團(tuán)聯(lián)合華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院、長江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院、東方電氣集團(tuán)、哈爾濱電氣集團(tuán)等，共同開展百萬千瓦水電機(jī)組總體設(shè)計(jì)、水利設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)的科研攻關(guān)。

　　“我們瞄準(zhǔn)百萬千瓦機(jī)組的關(guān)鍵核心問題、‘卡脖子’問題，進(jìn)行科技攻關(guān)與研發(fā)。比如，針對(duì)水利設(shè)計(jì)和原材料問題，我們?cè)谇捌诘目蒲须A段都做了非常深入全面的研究。”三峽集團(tuán)機(jī)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(gè)關(guān)于三峽右岸機(jī)組的故事。當(dāng)年三峽右岸機(jī)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(jìn)口。因?yàn)槿擞形覠o，常處于被動(dòng)局面。“當(dāng)時(shí)真是憋了一股氣，被別人‘卡脖子’太難受了!”李海軍說。

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

　　進(jìn)入白鶴灘百萬千瓦機(jī)組設(shè)計(jì)階段，面對(duì)百萬千瓦機(jī)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(huì)非常巨大，十分笨重。是繼續(xù)設(shè)計(jì)使用600兆帕鋼板，還是繼續(xù)創(chuàng)新突破到更高等級(jí)的800兆帕鋼板，三峽集團(tuán)果斷選擇了后者。

白鶴灘水電站左岸5號(hào)機(jī)組蝸殼焊接施工 攝影：趙洋

　　設(shè)計(jì)研發(fā)過程中，三峽集團(tuán)充分發(fā)揮業(yè)主引領(lǐng)作用，堅(jiān)持對(duì)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)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(píng)審，安全可靠的才能應(yīng)用。我們建議設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)審，涉及到的各種設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容，都要經(jīng)過檢查和審查。同時(shí)，還要進(jìn)行設(shè)計(jì)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(tái)百萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組蝸殼開始安裝;2020年5月29日，白鶴灘16臺(tái)百萬千瓦機(jī)組蝸殼安裝全部完成。白鶴灘百萬千瓦機(jī)組800兆帕高強(qiáng)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(dá)標(biāo)，還使中國擺脫了高強(qiáng)鋼板等重要原材料長期依賴進(jìn)口的局面。

　　像800兆帕高強(qiáng)鋼板一樣，白鶴灘百萬千瓦機(jī)組采用了大量的新技術(shù)、新工藝、新材料，機(jī)組水力設(shè)計(jì)、電磁設(shè)計(jì)、通風(fēng)冷卻等多項(xiàng)技術(shù)都達(dá)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(tái)百萬千瓦機(jī)組轉(zhuǎn)輪實(shí)現(xiàn)“零配重”，順利通過專家驗(yàn)收。這是全球首臺(tái)以“零配重”通過驗(yàn)收的巨型長短葉片水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)輪。

　　轉(zhuǎn)輪是水輪發(fā)電機(jī)組的“心臟”，是決定機(jī)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(huì)導(dǎo)致機(jī)組在運(yùn)行中產(chǎn)生附加離心力。如果這個(gè)離心力過大，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)水力不平衡，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

白鶴灘水電站右岸14號(hào)機(jī)組轉(zhuǎn)輪出廠吊裝 資料圖片

　　“右岸機(jī)組轉(zhuǎn)輪總質(zhì)量達(dá)338噸，高度近4米，直徑達(dá)8.8米，‘零配重’意味著我們用一根手指就能撥動(dòng)這個(gè)338噸重的大家伙，這對(duì)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(jī)組轉(zhuǎn)輪不僅重量大，零部件也非常多，制造過程中還要進(jìn)行鏟磨、焊接、機(jī)加工等多道工序，無論哪道工序有瑕疵，都會(huì)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(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，三峽集團(tuán)組織專家對(duì)生產(chǎn)制造的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)全部進(jìn)行細(xì)化和量化，制定了非常嚴(yán)格的管理制度，從每個(gè)重大零件，到一個(gè)個(gè)小螺栓，全部按三峽精品的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量化質(zhì)量控制。這個(gè)‘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(jī)組制造標(biāo)準(zhǔn)，是三峽集團(tuán)在白鶴灘項(xiàng)目中的一項(xiàng)創(chuàng)新。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，不僅針對(duì)主機(jī)制造廠家，還同時(shí)針對(duì)主機(jī)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(jī)制造廠家的供應(yīng)商去延伸，納入全流程管理，每一個(gè)部件都要做到質(zhì)量可控、可追溯。”李海軍說，三峽集團(tuán)采取駐廠檢測(cè)制度，發(fā)現(xiàn)問題必須進(jìn)行處理、復(fù)檢，絕不允許有疑點(diǎn)的產(chǎn)品出廠。

　　為了確保百萬千瓦機(jī)組的完美呈現(xiàn)，三峽集團(tuán)精益求精，在實(shí)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(gè)鉻，它能起到防腐蝕和防銹的作用。‘三峽標(biāo)準(zhǔn)’中對(duì)鉻含量要求是12%-13.5%，但后來通過研究以往的機(jī)組發(fā)現(xiàn)，有些局部出現(xiàn)了銹蝕。我們研究認(rèn)為應(yīng)該提高鉻的含量，進(jìn)一步提升它的防銹能力。后來就把這個(gè)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(duì)主機(jī)制造廠家來說并不是件容易事。

　　主機(jī)制造廠家嚴(yán)格執(zhí)行三峽集團(tuán)提出的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)， 16臺(tái)轉(zhuǎn)輪全部達(dá)到精品標(biāo)準(zhǔn)，其中有4臺(tái)實(shí)現(xiàn)了“零配重”。“為了讓轉(zhuǎn)輪的性能更加可靠，主機(jī)制造廠接受了更新更高的要求。為了把百萬千瓦機(jī)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(tuán)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(duì)中國水電裝備制造產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)推動(dòng)作用非常明顯。完成白鶴灘水輪機(jī)組制造任務(wù)以后，參與主機(jī)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(xiàng)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(dòng)力，有動(dòng)力才會(huì)造出真正的精品。三峽集團(tuán)編制的 “精品機(jī)組”制造標(biāo)準(zhǔn)，不僅打造出一臺(tái)臺(tái)精品機(jī)組，保障了機(jī)組高效穩(wěn)定運(yùn)行，也帶動(dòng)中國水電裝備全產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)換代，為打造中國制造升級(jí)版作出重要貢獻(xiàn)。

　　精細(xì)安裝 鑄就世界水電巔峰之作

　　白鶴灘水電站單臺(tái)機(jī)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(gè)復(fù)雜的大家伙組裝起來，并不是件容易的事。

　　“對(duì)于百萬千瓦機(jī)組，我們始終抱著敬畏的學(xué)習(xí)態(tài)度，整個(gè)過程保持著如履薄冰的狀態(tài)。”靳坤說，百萬千瓦機(jī)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(gè)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(jī)組轉(zhuǎn)子吊裝環(huán)節(jié)，這個(gè)直徑超過16米、重達(dá)2000多噸的大件，組裝完成后，圓柱度的精度達(dá)到了一種常人難以想象的程度。

白鶴灘水電站右岸首臺(tái)百萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)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(qiáng)調(diào)，千萬不要小看提高0.2毫米這個(gè)“小標(biāo)準(zhǔn)”。對(duì)于百萬千瓦機(jī)組轉(zhuǎn)子來說，如果多出0.2毫米偏差，機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行和對(duì)零件磨損程度的影響就會(huì)被放大許多倍。

　　0.2毫米，對(duì)整個(gè)機(jī)組可以說是牽一發(fā)而動(dòng)全身，但對(duì)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，當(dāng)時(shí)參建各方反復(fù)爭論。有的施工單位專家說，三峽集團(tuán)制訂這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太嚴(yán)苛了。一開始，我也懷疑這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是不是定得太高了。但是，我們?cè)谙蚣覊嗡娬窘ㄔO(shè)中不僅實(shí)現(xiàn)了0.9毫米，甚至達(dá)到了0.6毫米、0.7毫米的水平，最終大家一致認(rèn)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(tuán)對(duì)制造安裝單位的激勵(lì)與督促。事實(shí)證明，三峽集團(tuán)分毫必爭收到了很好的效果。

　　“在現(xiàn)場，大家通過對(duì)加工尺寸、現(xiàn)場裝配等進(jìn)行精細(xì)控制，實(shí)際上最后安裝結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.7毫米，最好的機(jī)組達(dá)到了0.3毫米，基本都控制在0.4毫米左右，這種進(jìn)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(jī)組安裝現(xiàn)場，三峽集團(tuán)改進(jìn)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(xiàng)目部、參建單位、運(yùn)行單位檢查。每一個(gè)安裝工序，只有通過全部檢查，才能進(jìn)入下一個(gè)施工環(huán)節(jié)。

　　在GIS安裝施工中，三峽集團(tuán)機(jī)電技術(shù)人員巡檢時(shí)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(yùn)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(bào)告，第一時(shí)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(xì)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(xì)節(jié)。

　　“返廠處理后，廠家對(duì)我說，干了這么多項(xiàng)目，沒碰到過你們這樣的業(yè)主，眼里揉不得一點(diǎn)沙子，任何細(xì)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(xiàng)新紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)一次性通過電氣高壓試驗(yàn)。

白鶴灘水電站GIS室 攝影：張勇

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

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

　　白鶴灘水電站16臺(tái)百萬千瓦機(jī)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(dòng)力。

　　靳坤介紹，白鶴灘水電站百萬千瓦機(jī)組的故事遠(yuǎn)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(jī)組技術(shù)積累與管理經(jīng)驗(yàn)分赴全國各地，參加更多的工程項(xiàng)目建設(shè)，打造新的大國重器，創(chuàng)造中國水電新輝煌。