国际在线黑龙江频道消息:大坝这边,高峡平湖,碧波浩渺;大坝那边,水石激荡,山谷轰鸣;大坝内部,水电机组的巨型叶片隆隆作响,每转一圈,就能满足一个普通中国家庭一整月的用电量。
2021年6月28日8时,由哈尔滨电气集团有限公司(以下简称“哈电集团”)研制、单机容量世界第一的白鹤滩水电站右岸14号机组正式投产发电,这是全球首台实现1000兆瓦满负荷运行发电的水电机组。
2019年,白鹤滩首台长短叶片转轮顺利通过验收 供图 哈电集团
从跟跑、并跑到领跑,创立70年来,哈电集团不懈勇攀“世界电力装备之巅”,驱动企业高质量发展,实现了发电设备由“中国制造”到“中国创造”的根本改变,让中国发电设备技术走近世界舞台的中央。创造的“200余项‘共和国第一’、累计发电4.6亿千瓦”的业绩永久载入共和国装备制造业发展的史册。2021年上半年,哈电集团营业收入、正式合同额分别同比增长20.9%、7.9%;国有企业改革三年行动已按计划完成行动项111项,整体完成率达到59%。
在重大项目建设方面,哈电集团自主设计制造的白鹤滩右岸14号机组率先实现带负荷100万千瓦成功,成为全球首台并网发电、也是全球首台实现100万千瓦满负荷发电的水电机组;
新产业开发方面,哈电集团成立风能公司,全面进入风电产业。成立海洋智装公司,完成客车及卡车两种商用车的轮毂电驱动系统整车安装及搭载;
在技术创新方面,完成“华龙一号”立式MSR先导式安全阀导阀制造,首台50兆乏分布式调相机顺利通过型式试验……
然而,时针拨回到70年前,新中国刚成立不久,哈电集团刚刚诞生,那时,“一穷二白”的共和国连生产电力都难以满足,当时的人均一整年的用电量,都不够如今家用立式空调工作半天。
800千瓦水轮发电机组——“零”的突破
面对发电装备的迫切需求,1951年,中央决定,抢制一台800千瓦立式水轮发电机组,越快发电越好。“那时候,想要抢制一台800千瓦水轮发电机组,几乎是一个‘不可能’完成的任务。”哈电集团党委书记、董事长斯泽夫说。
古老的哈尔滨火车站异样繁忙,操着不同口音,来自全国各地最优秀的工业人才,从四面八方汇聚在祖国的东北边陲,开始了水轮机和发电机的设计及制造工作。
俞炳元工程师和王述羲工程师负责水轮机设计;朱仁堪、吴天霖工程师负责水轮发电机设计;副厂长陶炜负责机组制造;工程师卢堃和李基昌分别负责水轮机和发电机的工艺……
全国各地的工程师们和工人们汇聚在冰天雪地的哈尔滨,拉开了水轮发电机组建设的序幕:白天,他们在厂房里奔忙试验,晚上,他们在台灯下恶补水轮机、发电机知识。
从头设计,绝非易事。水轮机总设计师俞炳元,把怀有身孕的妻子晾在老家,没日没夜地埋在书堆中钻研设计工作。当时的临时厂房没有暖气,为了使身体不被冻着,俞炳元经常把自己关在房间边走路边思考,时间久了,家里地板硬生生磨出一道沟痕来。仅仅两个月,俞炳元就设计出了水轮机的图纸。
水轮机核心部件制造必须精益求精,毫厘之差,便是灾难。推力轴承的镜板就是如此。没有标准的制造机床,工人们先在立式车床上进行粗加工,再用几十斤镶乌金的重盘人工研磨,最后垫上金丝绒布,加入研磨粉,一点点抛光。
靠着精益求精的匠人精神,“半手工”生产出来的镜板,不仅“达标”,甚至精美。扇形冲片、定子、转子……靠着这样的手工精神,当时的哈电人逐一克服了高难度零部件的生产加工难题。
1951年12月22日,最后的转子超速总装试验开始了。
如果失败,高速旋转的电机很可能变成一枚重磅炸弹,四散溅射碎片。为此,大家在外围用沙袋堆起了一圈1米多厚、2米多高的围墙。但终究需要一人冒险爬上发电机,监测运转情况。
负责水轮发电机设计的工程师吴天霖自告奋勇,看着发电机顶端的他,周围的人无不头冒冷汗,握紧手心。
“成了!成了!”发电机缓缓停转后,吴天霖连声大喊,起身擦掉一头汗水。笑声、掌声倾泻而出。
试验成功的机组,马上安装在四川下硐电站,为西南地区经济发展提供了源源不断的动力。
成立70年来——200多项“共和国第一”
1980年,国产首台125兆瓦轴流转桨式水轮发电机组,安装于葛洲坝水电站;1986年12月14日,中国第一台60万千瓦汽轮机,安装于华能营口电厂;2000年,国产首台650兆瓦核电汽轮发电机组,安装于浙江秦山核电站……
太多第一背后,有着哈电人披星戴月的身影。
“看到我们伟大的祖国成立,难掩激动的心。”1951年,哈尔滨汽轮机厂原副总工程师、总设计师黄致甲中断了与当时英国三大汽轮机制造之一BTH公司的合同,乘坐轮船起航离开伦敦,期间,他收到了他的英国友人道格拉斯的来信:“你正在归去的祖国,将是一个与你当年离开是完全不同的祖国。”
他先来到了上海汽轮机厂,随后被调至“还是一片平地”的哈尔滨汽轮机厂担任总设计师,期间他直接负责了从2.5万、5万、10万到20万千瓦高中压参数、冷凝式和抽汽式等各种容量等级和使用功能的10多种大、中型汽轮机组产品的设计工作。“这些型号的机组,都先后随着国家电力工业的发展成为不同时期电网的主力机组。”黄致甲说。
1984年的初春,为了进行国内首台60万千瓦汽轮机的生产,34岁的魏维新被调到新组建的哈尔滨汽轮机厂三车间任工段长。那是一座半封闭的厂房,夜里四处漏风,温度极低,而临时调来的镗床,运行中径向走刀装置出现了问题,需要魏维新一次次地手动旋转走刀拨轮,一个不留神,他手掌上一块一元硬币大小的皮肤被冰冷的转轮硬生生地粘了下来,即便如此,魏维新忍着钻心的痛,继续操作。
过硬的技术让魏维新脱颖而出,公司引进新设备后,派他到意大利茵塞公司进行培训,两个月的培训时间,魏维新已记下了四五百页学习笔记,外国人示范的每一个细节,都被他在草纸上勾画下来,“我来的目的,就是能独立操纵具有世界先进水平的设备。”
“对设备的理解有多深,在加工的事业上就能走多远。”这是哈电汽轮机主机分厂数控镗铣机群长洪爱军多年来对业务的常年钻研和对工作的深刻体悟。
1999年,秦山核电站1号、2号机组出产,实现了我国650MW以上核电汽轮机组国产化“零”的突破。当时分厂承担了核电机组汽轮机低压转子末级叶轮枞树型轮槽的加工任务,洪爱军接到任务后连干40多天,将三根低压转子6级叶轮的300多个枞树型轮槽,一个一个顺利加工出来了。“我操作的是分厂里最关键的设备,关键的活儿交给我,我一定要做好。”洪爱军说。
“从零开始,我们用70年的时间赶超了西方国家130多年的历程。每次提升,不仅仅是数字的改变,更是从材料、工艺到设计、安装的突破,带动整个水力发电工业体系的产业升级,一代代哈电人着力打造的‘水电名片’,也屹立于世界水电之巅。”哈电集团党委书记、董事长斯泽夫说。
从建厂初期年产0.24万千瓦发电设备,到最高峰年产3510万千瓦发电设备,70年来,哈电集团累计生产发电设备4.6亿千瓦,大型水电机组占国产装机总量的1/2,煤电机组占国产装机总量的1/3,重型燃气轮机占国内市场份额的1/3,核电机组占国产装备总量的1/3,主导产品遍布国内各个省份,并出口到60多个国家和地区。
走前人没走过的路——驰骋世界水电“无人区”
1965年10月,覃大清出生在广西的一个小县城。在他上大学时期,葛洲坝水电站开始投运。作为一名水轮机专业的学生,他曾想:如果能参与到三峡工程的建设,这辈子就值了!这也成了他一心想追逐的“三峡梦”。
1997年2月,覃大清终于圆梦参与到了三峡工程的生产中。然而,生产中,他却遇到了极大的挑战。他带领团队在承担三峡右岸机组的水轮机水力开发工作时,遇到一个世界性的流体力学难题——高部分负荷压力脉动带数值异常大。
“我们正在走前人没有走过的路,既然走上了这条路,就要有敢于突破一切阻碍的勇气。”无数个日日夜夜里,覃大清进行了20多个方案的优化设计、上百次的试验,成功研制了混流式L型叶片转轮,突破了这项世界性难题,也让我国大型水电装备制造业达到了国际领先水平。
6月28日8时08分,哈电集团研制的白鹤滩水电站右岸14号机组,带负荷1000兆瓦成功并网发电,这是全球首台实现1000兆瓦满负荷运行发电的水电机组。
“一要大、二要精,就像大象绣花一样。”站在白鹤滩水电站发电机组的心脏——全球首台“零配重”通过验收的巨型长短叶片水轮发电机组转轮旁,哈电集团电机公司副总工程师覃大清又一次参与、见证了“中国智慧”以创新引领世界标准的全过程。
运行测试结果:14号机组导轴承摆度在0.10毫米以内,优于精品标准;定子铁心振动值、导轴承瓦温、推力轴承瓦温等关键指标优于精品标准。
结合白鹤滩机组运行功率要求高、传递扭矩参数大等特点,哈电集团的技术人员创新性地采用转子磁轭分段设计、转子磁极的多T尾向内打键结构,有效保证了转子的静态和动态稳定性。采用空气冷却方式,是1000兆瓦发电机一个新的技术飞跃。
为了获得更为精准的数据,哈电人设计了白鹤滩真机周向1/20的局部模型,真实模拟真机的通风状态、综合温度指标、结构强度、加工工艺、生产安装等,靶向攻克难题,转子温度均匀度提升3%,进一步提高了机组效率,这是哈电集团掌握的独有全空冷技术。
覃大清介绍,科研团队历经一年多、3个轮次地反复试验,在不断失败中寻找“生机”,终于使哈电集团在百万等级水电产品绝缘研制领域达到了世界领先水平,每台机组1392支定子线棒,整机绕组下线后,现场电气试验一次通过,全部达到精品标准。
站在世界水电“无人区”的哈电人却并不就此满足。“我们也应当清醒地看到,白鹤滩的成功投产,其技术是五年和十年前的技术。虽然这些技术今天依然有其先进性,但如果我们停滞不前,我们就很有可能在这段时间被超越。所以水电工程成果‘滞后’的特点,使得我们必须坐住‘冷板凳’,也必须永不停步。”覃大清皱了皱眉头。
“十三五”期间,哈电集团加大长期稳定的科技投入力度,年均科研投入占营业收入比重保持在4.97%以上,累计科技投入70多亿元。(张艺开 李天彪)