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白鶴灘機組 前無古人后無來者

為什么白鶴灘機組會有這么高的評價？不妨看看這套機組創(chuàng)下的“世界第一”：

單機容量100萬千瓦（高度超過50米，重達(dá)8000噸），世界第一

發(fā)電機額定效率不低于99.01%，世界第一

定子繞組溫升不超過63K，轉(zhuǎn)子繞組溫升不超過58K，屬全行業(yè)最嚴(yán)溫升控制水平，世界第一

發(fā)電機最高電壓等級24千伏，世界第一

同這樣一個全球最強水電發(fā)電機組相配的，是在建設(shè)過程中同樣創(chuàng)下了不少“世界第一”的白鶴灘水電站：

地下洞室群規(guī)模，世界第一

圓筒式尾水調(diào)壓室規(guī)模，世界第一

300米級高拱壩抗震參數(shù)，世界第一

無壓泄洪洞群規(guī)模，世界第一

要創(chuàng)造這樣一個“世界第一”，難度可想而知。

《中國能源報》曾以80萬千瓦的水輪發(fā)電機為例稱，這樣一個電機有五層樓高，僅旋轉(zhuǎn)部分就重達(dá)3000多噸，它有數(shù)萬個部件，一些指標(biāo)要以0.01毫米的精度來考量——那僅僅是一根頭發(fā)絲直徑的六分之一。相比之下，百萬千瓦機組的技術(shù)難度和復(fù)雜性更是史無前例，機組的設(shè)計制造已超出了當(dāng)時既有的技術(shù)水平和規(guī)范。

沒有任何技術(shù)可以參照，自主創(chuàng)新就成了唯一途徑。

東方電氣下屬的東方電機開展了機組的總體設(shè)計、水力開發(fā)、電磁設(shè)計、高效冷卻技術(shù)、推力軸承技術(shù)、高壓絕緣技術(shù)、轉(zhuǎn)輪動應(yīng)力、高強度材料研究與應(yīng)用、關(guān)鍵部件制造技術(shù)等等重大專題科研攻關(guān)，僅僅是軸承部分就產(chǎn)生了32項新專利。

黨委副書記、教授級高級工程師陳文學(xué)對這種巨型裝備的研發(fā)給出了一個精準(zhǔn)的比喻——“大象跳舞”。

以負(fù)責(zé)推力軸承設(shè)計的研究試驗中心主任工程師鐘海權(quán)為例。機組的滑動軸承，兩個運動面之間有一層0.003毫米的油膜，但卻要承載4000多噸的重力，比三峽還要高一個等級。但是，市面上幾乎沒有這方面的計算軟件，已有的計算軟件精度不夠，他只有自己開發(fā)軟件程序；運行軸承瓦升溫太高，不能滿足標(biāo)書要求，鐘海全帶領(lǐng)團隊歷經(jīng)數(shù)十輪試驗，發(fā)明了熱邊界層隔離降溫技術(shù)及裝置，解決了推力軸承瓦溫偏高的問題；團隊成員還集體發(fā)力，創(chuàng)新性地完成了全流道、全工況數(shù)值模擬，將計算手段換代升級，創(chuàng)建了全新的評判標(biāo)準(zhǔn)。

白鶴灘水電機組轉(zhuǎn)子吊裝 圖片來源：國投集團

這種例子在東方電氣探索“無人區(qū)”的過程中數(shù)不勝數(shù)。在研發(fā)環(huán)節(jié)，他們采用先進(jìn)的水力設(shè)計、CFD分析等手段，應(yīng)用了全流道全工況數(shù)值仿真技術(shù)，創(chuàng)新性開拓了葉形加厚技術(shù)，實現(xiàn)了整個過流部件強度與水力性能的最佳匹配，兼顧了高效和安全穩(wěn)定的關(guān)系。

在制造環(huán)節(jié)，他們持續(xù)優(yōu)化轉(zhuǎn)輪制造工藝，嚴(yán)控每道制造工序質(zhì)量，通過轉(zhuǎn)輪全低氫焊接技術(shù)研究及應(yīng)用，轉(zhuǎn)輪及上冠空中偏心翻身技術(shù)創(chuàng)新，隱形平衡塊結(jié)構(gòu)研究并應(yīng)用等工藝措施，確保了轉(zhuǎn)輪焊縫一檢合格率、外觀質(zhì)量、制造精度等滿足內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)、精品標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)輪精品檢測指標(biāo)達(dá)標(biāo)率達(dá)到了100%。

白鶴灘1號機轉(zhuǎn)輪，殘余不平衡力矩為前所未有的零值，創(chuàng)造了全球巨型機組轉(zhuǎn)輪靜平衡試驗的最好記錄。截至目前，東方電氣已為白鶴灘水電站研制了3臺“零配重”轉(zhuǎn)輪。

三峽水電機組轉(zhuǎn)子吊裝 圖片來源：國投集團

東方電氣還充分總結(jié)三峽、溪洛渡等大容量機組的研制經(jīng)驗，形成了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)：

一是磁極繞組空內(nèi)冷技術(shù)，增加磁極散熱面積33%，大幅縮短傳熱路徑，極大提高了散熱效率，實現(xiàn)了嚴(yán)控溫升水平和降低內(nèi)部溫差的目標(biāo)。

二是低損耗軸承技術(shù)，提升軸承性能、提升冷卻效果、降低軸承損耗、控制油霧污染。

三是平衡受力新型轉(zhuǎn)子支架，性能上全面優(yōu)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，各種工況應(yīng)力水平降低10%以上，具有更低的自身通風(fēng)損耗特性，大幅降低負(fù)壓抽吸作用，降低機組油霧污染防治難度。

四是24千伏絕緣系統(tǒng)，首次提出并形成24千伏定子繞組絕緣性能的評定項目與考核標(biāo)準(zhǔn)，單臺機組共1620支線棒，全部達(dá)到精品標(biāo)準(zhǔn)要求，全部一次通過現(xiàn)場電氣性能試驗檢驗。

正是有了這一系列自主創(chuàng)新的核心技術(shù)做底，副總經(jīng)理張繼烈才會豪言：白鶴灘機組的所有指標(biāo)在水電裝備領(lǐng)域里面都屬于極致，“這個地位我認(rèn)為基本上是無法撼動的”。他還表示，全世界可能很難再找到第二塊可以進(jìn)行這樣大規(guī)模水利建設(shè)的地方了。

白鶴灘水電站夜景 圖片來源：東方電氣

為什么東方電氣能夠堅持自主創(chuàng)新？張繼烈表示，這個是他們60年來的傳統(tǒng)，始終堅持對的事情。高級工程師陳文學(xué)表示，東方電氣始終以世界第一為目標(biāo)，不忘產(chǎn)業(yè)報國初心，堅守制造強國的使命，以創(chuàng)新為核心，他們已經(jīng)實現(xiàn)了技術(shù)上100%國產(chǎn)，在原材料上也實現(xiàn)了98%-99%的國產(chǎn)化。

目前，東方電氣已經(jīng)是國家級的高新技術(shù)企業(yè)，有著全球領(lǐng)先的水電和火電技術(shù)，風(fēng)電也屬于行業(yè)頂級，另外在核電、氣電、光電、氫能均有布局，還建設(shè)了多條無人化的智慧生產(chǎn)線。整個十三五期間，東方電氣在科研上投入了29.63億元，平均一年接近6億，其科研投入占比是非常高的。

東方電氣下屬東方電機專家何啟源自豪地向觀察者網(wǎng)表示：“中國的發(fā)展，外國人是擋不住的?！?

在這一點上，東方電氣自己的發(fā)展歷程其實就是最好的例子。