在中國東方電氣集團公司設在四川德陽的東方電機廠里,有一塊高約1.3米、長約1.6米的褐色三峽石,上面鐫刻著“中國工業驕子,三峽機組搖籃”12個金色大字。這是2006年10月22日長江電力公司贈送給東方電氣集團的禮物。三峽右岸70萬千瓦特大型混流式機組,便是東方電氣集團制造的。
水電是我國重要的電能。適用于40至500米的高水頭混流式機組是水電機組的重要品種,歷來被視為水電機組開發的重頭戲。東方電氣集團經過30多年的努力,在水電機組的開發及其混流式機組的開發建設上取得了令人矚目的成就。在三峽電站12臺水電機組中,由東方電氣集團用自主創新的核心技術制造的4臺70萬千瓦特大型混流式水電機組,開創了中國混流式水電機組的新紀元。
東方電氣集團上世紀70年代初即開始涉足高水頭混流式機組的研制。30多年來,他們建造出一臺臺各種功率的高水頭巨型混流式水電機組,獲得了國內水電設備的多項榮譽。
三峽左岸水輪機轉輪直徑超過10米,是當今世界上最大的混流式水輪機。由于防洪要求,機組運行水頭從61米至113米,最高水頭和額定水頭比值大,運行條件復雜。國外多家知名發電設備商經過多年研究推出的三峽左岸轉輪雖然效率達到了要求,但由于電站運行水頭變化大,壓力脈動始終不理想,有關方面都希望在三峽右岸有新的突破。
在消化吸收國外公司流體計算軟件的基礎上,東方電氣進行了二次開發和創新,自主開發出比左岸國外機組性能更優越的轉輪核心技術,成功解決了左岸機組存在的特殊不穩定振動帶問題,在世界范圍內率先開發出適應三峽右岸電站的無特殊區域壓力脈動的混流式水輪機轉輪,其優良的水力性能達到國際領先水平;在提高三峽電站水輪機水力穩定性方面,實現了一直困擾國內外水力發電行業的重大突破。
專家認為,三峽右岸70萬千瓦混流式機組是我國重大裝備行業引進消化吸收再創新的成功典范,告別了中國人不能自行設計巨型水電機組的歷史。
一批批具有自主知識產權的新產品被東方電氣成功開發出來了。在混流式機組產品中,龍羊峽32萬千瓦大型混流式水電機組榮獲國家優質產品金獎,為瓦屋山和小天都兩電站開發的高水頭混流式機組等一大批產品,綜合性能都達到目前國內的最高水平,接近世界先進水平。繼三峽右岸混流式機組之后,東方電氣又贏得了瀑布溝、金安橋、龍灘、小灣、構皮灘、水布椏、錦屏1級等一大批巨型水輪發電機組訂單,徹底結束了長期以來國外公司在50萬至70萬千瓦高端水輪發電機組市場中的壟斷地位,全面推進了巨型水電機組國產化,為國內一大批即將開工的巨型機組的國產化奠定了堅實的技術基礎。
大型混流式機組單機容量大、部件尺寸大,技術要求高、生產難度大,工藝性能更加優化。東方電氣集團能夠在混流式機組的開發上不斷前進,得益于立足自主開發,自主創新與引進技術再創新相結合;得益于“裝備能力決定競爭實力,競爭實力決定市場地位”的企業理念;得益于其領導者對裝備建設和人才隊伍建設的高度重視。
目前,東方電氣集團已擁有價值3.5億多元的科研和試驗儀器,科技創新投入占產品銷售收入的比例保持在3%至4.5%的水平,最近兩年科技投入的增幅均在40%以上,其科技創新投入總額在全國330多家國家級技術中心中連續3年保持在前100名。
此外,東方電氣集團還擁有當今世界發電設備制造行業最先進的巨型水輪機、發電機加工技術和人稱“中華第一跨”的裝配廠房;擁有一批當今國內第一、國際領先的設備,如加工數控車床、數控重載臥式車床、數控天橋銑、1600噸沖床等;擁有機械行業最大的起重吊車、亞洲最大的臥式車床以及當今世界加工直徑最大、工作臺承重最重、技術最先進的數控立式加工中心等等。
東方電氣集團特別重視優秀的科技人才隊伍的培養,多年來堅持在分配政策上不斷加大對各類人才的傾斜力度,實施了科技人員“雙晉升”通道,建立了科技進步獎、重大項目獎等獎勵機制,營造了尊重知識、尊重人才的良好氛圍。以工程院院士和國家級專家為科研核心,由2000余名各類技術專家、高級專業技術人員組成的優秀科研團隊,承載著“用中國裝備裝備中國”的理念,使我國大型混流式機組達到國際先進水平。
自主創新譜寫新篇章
———哈電機三峽大型混流式機組實現從左岸制造到右岸創造的歷史跨越
本報記者 倪偉齡
舉世矚目的三峽水利樞紐工程,圓了幾代人“高峽出平湖”的世紀夢想。三峽工程同時更是我國水利發電設備研制企業與世界一流制造業巨擘同臺競技的大舞臺。哈爾濱電機廠有限責任公司搶抓機遇、直面挑戰,迅速掌握大型混流機組整體設計和制造的主要技術和關鍵工藝,并形成了發電機空冷設計、水輪機轉輪制造、定子繞組絕緣等擁有自主知識產權的核心自主創新技術,實現了從三峽左岸合作制造到右岸自主創造的歷史性跨越,在世界大型水輪發電機組設計、制造史上,書寫了嶄新的篇章。
三峽電站共需安裝26臺700兆瓦的大型混流式水輪發電機組,建成后總裝機容量將達18200兆瓦,成為世界上最大的水電站。三峽電站的26臺機組分別安裝在泄洪壩段兩側的壩后,其中左岸14臺、右岸12臺。工程先左岸機組制造、安裝招標,再行右岸招標。1997年9月,三峽左岸14臺機組國際招標落幕,幾乎世界上所有先進發電設備制造商都來競爭。為使國內主要發電設備制造企業吸收、消化國外先進技術,國家有關部門規定,中標的國外廠商須向國內分包企業轉讓其生產大型水電機組的全部最新技術。經過激烈競爭,法國阿爾斯通、瑞士abb及挪威克瓦納和哈電機聯合中標8臺機組,哈爾濱電機廠承制其中兩臺整機及被稱為機組靈魂部件的6個轉輪,所負技術難度和任務量,創三峽所有競標企業之最。
哈爾濱電機廠經過6年攻堅,在水輪發電機設計、制造核心技術上取得了突破。2003年6月,三峽右岸以12臺水輪發電機組和水輪機模型進行國際招標,明確要求將穩定性放在首位,并特別注重高部分負荷的“壓力脈動”問題的解決。2003年10月,4家有資格的著名中外制造企業參加投標,各自拿出為三峽右岸開發精心制作的模型及轉輪,運到北京水科院進行同臺對比試驗。哈爾濱電機廠的模型試驗裝置和轉輪在同臺競技中,性能完全符合三峽總公司技術標準要求,并解決了高部分負荷壓力脈動帶部分負荷壓力脈動顯著減小的問題,能量、空化指標全部優于左岸模型,最高模型效率達到94.8%,創造了當時轉輪研制的最好成果。哈爾濱電機廠因此獲得三峽右岸4臺70萬千瓦水輪發電機組整機制造合同,這是我國發電設備制造企業首次獨立承制世界最大的水輪發電機組的設計和制造任務。
哈爾濱電機廠歷時多年堅持自主創新,2005年將貴州構皮灘水電站轉輪拿到國際上指定的瑞士洛桑獨立試驗臺上驗收,其轉輪平均最高效率95.17%,為國內外該水頭段混流式水輪機模型轉輪歷史最高紀錄。這標志著哈爾濱電機廠的200米水頭段混流式水輪機模型轉輪的設計水平已躋身世界先進行列。
于是,長江大三峽見證了哈爾濱電機廠這一不尋常的歷史時刻:三峽左岸,哈爾濱電機廠是分包,為阿爾斯通等國際電力設備制造巨頭當“學徒”;而三峽右岸,哈爾濱電機廠是主承制者,國外大公司開始為哈電機做配套。哈爾濱電機廠怎樣在短短幾年時間實現從左岸的“中國制造”到右岸的“中國創造”的歷史跨越呢?他們是如何自主創新,掌握擁有自主知識產權的核心技術和關鍵工藝,創造世界最大水輪發電機組設計、制造奇跡的?
哈爾濱電機廠在三峽左岸8臺大型混流式機組的合作制造中為國外制造商打工,承擔的是60%任務量,卻只能獲得不到30%的利潤,而國外技術壟斷企業開始招標報價常常是我們的1倍多。這深深刺痛有強烈責任感和創新精神的哈電機人,道理簡單且深刻———只有擁有自己的核心設計、制造技術,才不會受制于人,真正掌控市場主動權,并贏得對手的尊重。
哈電機首先在右岸4臺70萬千瓦水輪發電機組上采用自主創新、世界首創的空冷設計和制造技術,保證了三峽電站實現經濟、安全運行。三峽左、右兩岸26臺水輪發電機組中,僅有哈電機制造的4臺是采用空冷技術的機組。采用空冷技術的水輪發電機組具有結構簡單、運行可靠、維護簡便、運行成本低等明顯特點,而世界上采用這一技術的最大機組在古里電站和丘吉爾瀑布電站,才不到60萬千瓦,國內已運行電站機組則不過55萬千瓦,三峽電站卻達70萬千瓦。采用空冷技術行嗎?以往只要超過60萬千瓦的機組,都是采用水冷設計和制造技術,如何向這一技術極限發起挑戰?為三峽建設嘔心瀝血幾十年、今年71歲的原哈電機廠副總工程師劉公直,是三峽70萬千瓦空冷機組采用空冷技術的設計者,他大膽打破過去空冷按“每極容量”設計的技術界限,提出自己的全新設計思想:無論是水冷、空冷,最根本的是要控制機組溫度,要更注重發電機電壓、定子繞組支路數、槽電流的匹配及熱負荷的控制和結構優化設計,以及良好的通風系統。應用他的這一設計理念,三峽右岸、龍灘、拉瓦西等近30臺機組采用空冷技術設計成功。這項世界獨有技術的運用,打破了世界制造業巨頭的價格壟斷,大大降低了三峽電站機組制造成本。
今年73歲的原哈電機廠副總工程師吳新潤,是大型水輪機轉輪關鍵技術的把關者。他和技術攻關小組成員,面對多家國際制造業巨頭都沒有解決的高部分負荷壓力脈動帶問題,采用新的理念和設計方法,在穩定性方面取得重大突破,從而攻克了這一困擾世界大型水電設備制造業多年的技術難關。70萬千瓦大型水輪機光轉輪就重達445噸,一個轉輪有15個葉片,每個重達16.7噸,外徑達10.44米,高5.2米,哈電機工程技術人員研發的新型葉片,采用三維空間曲面精度加工和不銹鋼無縫焊接等技術,制造的轉輪達到世界先進水平。
現任哈電機副總工程師、年輕的水輪發電機專家劉平安,和工程技術人員一起研制成功高性能的絕緣線棒,經試驗其耐電壓性超過世界標準擊穿電壓的一倍還多。近10年來,哈電機共完成開發各項科研成果400余項,有50多項獲省級以上科技進步獎。他們先后與12個國家的28家公司建立合作生產關
以上是網絡信息轉載,信息真實性自行斟酌。