9月23日,東方電氣集團東方電機有限公司(以下簡稱“東方電機”)自主研制的世界單機容量最大500兆瓦沖擊式水電機組核心部件“東方藍蓮”首臺轉輪正式交付,將應用于西藏大唐扎拉水電站。該轉輪90%以上制造過程實現了數字化和智能化,制造精度達到行業領先水平,各項數據指標全部達到精品標準要求。目前機組全套設備研制完成,標志著我國在高水頭、大容量沖擊式水電機組核心裝備領域取得新突破。
大唐扎拉水電站具有高水頭、大容量、高海拔等特點,共裝設2臺單機容量500兆瓦的沖擊式水電機組,東方電機負責該電站1號機組的研制供貨。大唐扎拉項目入選國家能源局能源領域首臺(套)重大技術裝備項目,是國內唯一可開展500兆瓦級高水頭大容量沖擊式機組研制及應用示范的水電項目,也是目前世界在建綜合難度最大的沖擊式水電項目。
轉輪作為水電機組的核心過流部件,其主要作用是將水流的動能高效轉化為旋轉機械能,直接決定機組的過流能力、水力效率及運行穩定性。本次下線的扎拉轉輪外徑約6.2米,厚度約1.3米,重約80噸,創新采用“中心體鍛件+尾翼增材+外部水斗模鍛”的復合鍛焊結構,全方位保障產品結構與性能品質。
為應對扎拉水電站機組運行的復雜工況,東方電機堅持自主創新和自主研發,攻克了一系列關鍵技術難題,研制出高性能、高可靠性的沖擊式轉輪。在研發階段,聚焦沖擊式水輪機水流形態復雜、水斗空間曲面造型煩瑣等一系列行業難題,對百余種設計方案開展系統性對比論證。優化水斗型線、厚度分布及支撐結構,實現水力性能與結構強度的雙向兼顧和同步提升。經過高精度沖擊式試驗臺實測驗證,該轉輪水力最優效率成功刷新世界紀錄,為機組安全、高效、穩定運行筑牢技術根基。
在制造階段,創新“中心體鍛造+復合增材”制造模式,開發出高性能“激光+電弧”增材技術,將鍛件厚度壓縮近三分之一,大幅降低大厚鍛件內部質量風險。應用強約束空間機器人焊接技術,破解復雜曲面機器人自動焊接難題,大幅提升焊縫性能與過程穩定性,焊后一次探傷合格率超過99%。開發新型耦合抗泥沙磨蝕技術,基于泥沙磨蝕機理開展靶向設計,為轉輪抗泥沙磨蝕提供全新方案。探索性應用機器人鏟磨技術開展水斗復雜曲面鏟磨作業,水斗型面質量得到提升。
目前,東方電機研制供貨的扎拉水電站1號機組配水環管、定子、轉子、球閥均已完成安裝,力爭今年年底具備機組運行調試條件。電站全面投運后,每年可提供近40億千瓦時高原綠電,可節約標準煤130萬噸,減少二氧化碳排放342萬噸,對保障國家能源安全、服務“雙碳”戰略、推動區域經濟社會高質量發展具有深遠的戰略意義。
東方電機將堅持服務國家戰略,持續加大自主創新和科研攻關力度,進一步攻克沖擊式水電機組研制關鍵技術難題,傾心打造更高水頭、更大容量沖擊式水電機組,以精湛的技術、精致的產品、精心的服務、精益的管理,攜手用戶打造更多水電標桿項目,推動我國沖擊式水電機組研制實現從“跟跑”“并跑”到“領跑”的跨越。