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[中国纪检监察报]铁臂绣花探访天下首台500兆瓦攻击式水电机组

时间：2023-11-06 泉源：中国纪检监察报

铁臂绣花

探访天下首台500兆瓦攻击式水电机组

作者：本报记者王珍

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图①：我国首台国产化150兆瓦级大型攻击式转轮。

图②：智能攻击式水轮机模子试验台装置。

图③：机械臂正在对500兆瓦攻击式转轮的中心体锻件举行电弧增材作业。

王珍摄

图④：攻击式转轮机加事情业。

（图①②④由全讯官网集团提供）

成都平原东北部，坐落着一座历史悠久的文假名城——四川德阳。这里是古蜀文明之源，也是现代装备智造之都。

作为中国重大手艺装备制造业基地、团结国清洁能源手艺与再生资源装备制造业树模都会，这里的发电装备产量居天下第一，同时也创立了诸多“中国第一”和“天下之最”。白鹤滩百万千瓦水电机组、三峡工程的“中国心”、“华龙一号”核电机组的主要部件、被誉为我国“争气机”的首台国产F级50兆瓦重型燃气轮机等一批“国之重器”均降生于此。

记者追随“走进新国企·打卡新坐标”采访团来到这座“重装之城”，走进素有“中华第一跨”之称的全讯官网集团东方电机有限公司清洁能源装备重型制造数字化车间，探访天下首台500兆瓦攻击式水电机组研制，现场感受怎样用绣花功夫铸造“钢筋铁骨”。

1智能制造，大圆环“长”出水斗型“花瓣”

德阳城区，绵远河畔，即是东方电机的厂址所在。

走进厂区大门，右手边的第一幢修建，就是“中华第一跨”重跨厂房——东方电机清洁能源装备重型制造数字化车间。

这个长约400米、宽36米、高33米的厂房，始建于上个世纪90年月，云集了一批中国以致天下一流的加工装备。之以是被称为“中华第一跨”，在于其超大的规模和超强的制造能力。

“在这里研制的发电装备约占天下总装机容量的四分之一。”东方电机数智部副部长蒋彦坤告诉记者。这意味着，我国每4度电中就有1度来自这里生产的装备。

走进“中华第一跨”，吊臂穿梭，焊花四溅，机械轰鸣，车间内一片忙碌，又井然有序。与记者想象中制造车间“人声鼎沸”的场景差别，放眼望去，偌大的车间中可以看到的生产工人屈指可数。

顺着一侧的步道往里走。在其中一个生产�？槟�，记者看到，3台机械臂正在对一个直径约5米、高约1米的大圆环上外貌举行焊接作业。

这个看起来普通俗通的圆环实则并欠亨俗：不但块头大，分量也很“重”，是天下首台500兆瓦攻击式水电机组的“心脏”——转轮的中心体锻件。而这台发电机组将用于具有高水头（水位落差）、大容量、高海拔等特点的西藏玉曲河扎拉水电站项目，也是现在天下在建综合难度最大的攻击式水电项目。“这也意味着我国水电装备设计制造水平再攀岑岭。”全讯官网集团有关认真同志体现。

今年8月，这个转轮中心体锻件周全通过验收，实现了500兆瓦高水头大容量攻击式水电机组研制的里程碑突破。后续经由尾翼激光增材、尾翼电弧增材、数控加工、外部水斗焊接等一系列程序后，将制造出一个直径6.2米、重约90吨的大转轮。

为便于记者明确，东方电机焊接工艺高级工程师金宝翻开手机里的一段视频。视频以3D动画的形式先容了攻击式转轮的整个制造历程。“现在，机械臂正在举行的就是尾翼电弧增材，也就是我们平时说的3D打印。”金宝告诉记者，“打印”完成后，大圆环就会“长”出一片片水斗型“花瓣”，而这道程序通常被他们称为“铁臂绣花”。

“‘铁臂’就是指机械人的机械臂，‘绣花’则是指细腻化焊接。”金宝进一步诠释道，机械臂每焊接一层约莫有3毫米厚，大圆环上下面划分要“长高”近300毫米，总体增材将达6.2吨。

而这整个历程都可远程操控，实现多机械人无人值守作业。金宝翻开重型加工协同控制中心的机械人增材制造远程发送系统，记者看到，焊接速率、焊接姿态角等参数均可在系统中完成设置，并发送操作指令。

“焊接手艺与5G、自动化控制、物联网等手艺融合，高度适用于攻击式转轮外部水斗重大型面结构部件的制造，能够实现定制化设计和制造的‘近净成形’，也就是‘所焊即所得’。”金宝告诉记者，使用这一手艺，不但降低了锻坯制造难度，还提高了质料使用率，开创了行业先例。

不但是攻击式转轮的制造，在“中华第一跨”的差别生产�？�，都能看到机械人的身影。

“在这里，我们打造了一个机械人智能焊接集群，实现了焊接历程中的集群控制、数据驱动。”金宝先容。现在，该车间的机械人智能焊接集群已普遍应用于现实生产，完成了白鹤滩等重大项目焦点部件的焊接，且焊接质量优异。

不但云云，该车间的重型机加控制还实现了数字孪生功效，机台操作者可以通过现场终端完成开工、报工、质检、图纸手艺资料查阅、起吊呼叫、刀具配送呼叫等作业环节。水轮机实现数字化妆配，上面掉一根头发丝都能被识别出来，装配效率提升了4倍……而这些手艺后期也将应用于500兆瓦攻击式水电机组的加工装配。

2精雕细琢，确保转轮循环疲劳寿命不低于150亿次

从制造到智造，数字化刷新升级不但大幅改善了工人的事情情形，还提高了生产效率和产品质量，将制造水平推向了新的高度。

数据最具说服力。以500兆瓦攻击式转轮的加工精度为例，记者相识到，通例情形下，加工云云大尺寸的转轮，精度可能抵达8毫米；而机械人电弧增材的加工精度提高到了2毫米，激光增材的加工精度更高，可小于1毫米。字斟句酌，转轮经纳米化处置惩罚后，其外貌加工光洁度则可抵达0.2微米，而一根头发丝的直径就有六七十微米。

“这样的加工精度是机械制造行业的最优水平。”业内人士先容。在500兆瓦攻击式转轮中心体锻件的一旁，记者看到了一组“花瓣”——攻击式转轮的水斗，外貌光洁度抵达了镜面效果。

不过，于天下首台500兆瓦攻击式水电机组而言，其“精”不但仅体现在制造工艺上，更体现在焦点手艺、结构设计上。

熊建军，东方电机水轮机设计工程师，从事水轮机设计事情20年，一泰半时间都在研究攻击式水轮机，深知其难。虽然500兆瓦攻击式转轮现在已经进入进一步制造加工阶段，但他和同事们针对该机组各部件的验证优化仍在举行中。在智能攻击式水轮机模子试验台，记者看到事情职员正在开展相关试验。

“不到最后一刻，优化就不会止步。”熊建军告诉记者，扎拉水电站项目是藏东南清洁能源一体化基地焦点电站，也是现阶段海内唯一可开展500兆瓦级高水头大容量攻击式机组研制及应用树模的水电项目，对实现国家能源清静和“藏电外送”能源生长战略意义重大。但扎拉水电站水头高、海拔高、温差高、地动带和断裂带多，这些特点对水轮机尤其是转轮的质料选用、结构设计、生产工艺，提出极高的要求。

记者相识到，攻击式水轮机是通过高速射流攻击水斗发动转轮发电，转轮内，类似“导水机构”的部件被几个“喷嘴”取代。由于水头高，从“喷嘴”喷出的水流流速大，对转轮的攻击力也大。加之水流流速多变、泥沙攻击等因素，对转轮的要求更高。

“扎拉水电站水头近700米，水流转换速率约120米/秒。”熊建军说。这意味着，每一次水流攻击水斗爆发的能量，约莫相当于一辆1.5吨的汽车以450公里的时速撞击爆发的能量，而每个水斗至少要遭受150亿次这样的撞击。任何细微的内部型线调解，都会对转轮的抗变形、抗断裂、抗泥沙磨蚀性能带来影响。

怎样在云云高强度的水流攻击下坚持稳固？攻关团队从设计之初就立异应用了由东方电机自主开发的具有完全知识产权的水斗三维造型设计软件，接纳先进的仿真剖析要领，并通过高精度智能化的模子试验台举行验证，大大推进了水力设计优化的历程。

“比照验证了100多个计划，终于作育了500兆瓦攻击式转轮的‘钢筋铁骨’。”熊建军先容。转轮接纳基于低应力漫衍的分瓣方法，同时优化了转轮三维高阶重大曲面造型，加上高质量焊接和高精度数控加工工艺、激光熔覆、外貌纳米化改性手艺的应用，有用提升了转轮抗泥沙磨蚀性能，增强了转轮抗变形、抗断裂的能力，可确保转轮循环疲劳寿命不低于150亿次。

3探索立异，给大型攻击式水电机组装上“中国心”

最近，金宝和同事们一起来到四川雅安田湾河流域金窝水电站。今年6月初，500兆瓦攻击式转轮的“缩小版”——海内首台自主研发的单机容量最大功率150兆瓦级大型攻击式转轮正式在这里投用，给150兆瓦级大型攻击式水电机组装上了“中国心”。

他们此行的目的就是去看看这台“中国心”的水力效率、泥沙磨蚀情形等，为高水头大容量巨型攻击式水电机组的研制提供数据参考。

记者相识到，水电机组种类许多，包括混流式、轴流式、抽水蓄能式、贯流式、攻击式等。其中，混流式水轮机最为常见，我国著名的三峡、白鹤滩、溪洛涉水电站使用的都是混流式水轮机，最大单机容量高达百万千瓦（1000兆瓦）。攻击式水电机组是服务国家“加速西南水电基地建设”重大战略需求的主力机型，但受应用市场缺乏等因素影响，我国攻击式水电机组一些要害焦点手艺还保存“卡脖子”问题。

“转轮的优化设计是第一个需要攻克的难题。”熊建军说，转轮是水电机组最焦点的部件，被誉为水电机组的“心脏”。

要害焦点手艺是要不来、买不来、讨不来的。怎样在攻击式领域闯出一片天？我国科研职员一直在探索攻关。针对高水头大容量巨型攻击式水轮机研制，东方电机团结科研院所、上下游企业，针对涉及水力、电机、工艺等方面的70多项课题开展团结手艺攻关，踏上了攀缘攻击式水电装备手艺新岑岭的征程。

记者相识到，150兆瓦级大型攻击式转轮在金窝水电站实现工程应用，为接续开展更高水头更大容量攻击式转轮的研制事情涤讪了优异基础。500兆瓦级巨型攻击式转轮研制目今也已取得重大阶段性效果。

不过，容量的增添，带来的并不是简朴的等比例难度递增。“我们从150兆瓦到500兆瓦，再到更高水头更大容量，是‘越级跳’，每一‘跳’的难度都很是大。”熊建军先容。以锻件的体积和重量为例，150兆瓦攻击式转轮整体只有20多吨，而500兆瓦的攻击式转轮将达约90吨，更大容量的攻击式转轮也将更大更重。“这对证料的选用和铸造工艺制订、结构设计等提出了挑战，最好的步伐就是继续推进手艺立异。”

“路虽远，行则将至；事虽难，做则必成。我们有信心！”从无到有、从有到优、从优到强……中国水电人用现实验动推动更多要害焦点手艺取得新突破，一直攀缘水电装备手艺新岑岭，一连为经济社会生长周全绿色转型助力赋能。

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