白鶴亮翅金沙江 精工煉就“千層餅”
金沙江,滔滔江水,奔流不息。
一江之隔,左邊是天府之國(guó),右邊是彩云之南。這里是我國(guó)最大的水電清潔能源走廊,白鶴灘水電站,這座 “超級(jí)工程”橫空出世,震撼世界。
2021年6月28日,白鶴灘水電站首批機(jī)組正式投產(chǎn)發(fā)電,金沙江上臨空而起的巨閘,讓奔涌的江水依照科學(xué)規(guī)劃,轉(zhuǎn)化成強(qiáng)大的電能。它是全球單機(jī)容量最大的水電站,是開發(fā)和治理長(zhǎng)江上游的重要水電工程,是國(guó)家能源戰(zhàn)略布局“西電東送”的骨干電源點(diǎn),是長(zhǎng)江防洪體系的重要組成部分,被稱之為世界水電的珠穆朗瑪峰。
鶴舞白沙灘,萬馬戰(zhàn)猶酣。在打造這座國(guó)之重器的過程中,有關(guān)“中國(guó)制造”到“中國(guó)創(chuàng)造”的故事,在金沙江畔、在天府之國(guó)、在中華大地上精彩上演著。
勇攀高峰,鑄就世界一流“大國(guó)重器”
高峽出平湖,白鶴灘水電站大壩于金沙江上巍然聳立,蔚為壯觀。其裝機(jī)容量前所未有,工程難度也前所未有,并拿下多個(gè)世界第一——
最大壩高近290米,比三峽大壩高出100米,在300米級(jí)拱壩中復(fù)雜程度為全球之最;
單機(jī)發(fā)電功率高達(dá)100萬千瓦;
單機(jī)總重約8000噸,轉(zhuǎn)動(dòng)部件重達(dá)2600噸;
單機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行1小時(shí)可發(fā)電100萬度,可供一個(gè)普通三口之家使用近400年。當(dāng)白鶴灘水電站全部機(jī)組投產(chǎn)后,每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約1968萬噸,減少排放二氧化碳5160萬噸!
令人驚嘆的是在這個(gè)龐然大物的建設(shè)過程中,有很多細(xì)節(jié),精度都是以毫米來計(jì)算的。白鶴灘水電站百萬千瓦水電機(jī)組的核心部件——轉(zhuǎn)子磁軛,由16000多張磁軛沖片疊成,高度近4米,直徑超過15米,重達(dá)1200多噸,猶如一張超大號(hào)的“千層餅”。
白鶴灘機(jī)組精品標(biāo)準(zhǔn)要求的磁軛中心偏差為0.15毫米,那么在疊裝過程中,便要求一張張、一層層,每個(gè)環(huán)節(jié)都需要精益求精,這無疑給了東方電氣集團(tuán)白鶴灘項(xiàng)目技術(shù)團(tuán)隊(duì)一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
白鶴灘水電站
精雕細(xì)琢,打造鋼鐵硬菜“千層餅”
水電站的關(guān)鍵在于能量轉(zhuǎn)化。
當(dāng)滾滾江水持續(xù)不斷地通過壓力鋼管涌入水輪機(jī),帶動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪高速旋轉(zhuǎn),水的勢(shì)能被轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。接下來,水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn),從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
受鋼材制造、加工效率、運(yùn)輸可行性和現(xiàn)場(chǎng)安裝需求等多方面的限制,磁軛不能采用整體結(jié)構(gòu),必須選擇具有良好機(jī)械性能和磁化性能的磁軛沖片進(jìn)行交錯(cuò)疊裝而成,然后用拉緊螺桿緊固為一個(gè)整體。
就白鶴灘百萬千瓦水電機(jī)組而言,機(jī)組運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子每分鐘轉(zhuǎn)速可達(dá)到111圈。這16000多張磁軛沖片那怕是一點(diǎn)細(xì)微的不均勻、不平整,都會(huì)造成整個(gè)轉(zhuǎn)子重量的不均勻,機(jī)組旋轉(zhuǎn)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生巨大的離心力。
“高速旋轉(zhuǎn)時(shí)巨大的離心力就會(huì)造成相關(guān)零部件損壞,威脅整個(gè)發(fā)電機(jī)組的安全。但是要想讓16000多層沖片堆疊起來依然均勻平整,那每一層都必須做得極其均勻平整。”東方電氣集團(tuán)白鶴灘項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試總指揮趙永智說。
磁軛沖片采用了行業(yè)先進(jìn)的數(shù)字化車間激光切割而成,有效確保了加工精度。每片沖片有60公斤重、4毫米厚,需要建設(shè)者分900層手工疊裝成一個(gè)高3.6米,直徑超過15米的圓形,這其中需要1500余根拉緊螺桿、3000多個(gè)螺母進(jìn)行固定。
然而,即使每張沖片只有0.1毫米的偏差,疊裝后就會(huì)放大900余倍,如果不加以控制和調(diào)整,將會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行,這考驗(yàn)著每一個(gè)技術(shù)人員的能力和心態(tài)。
磁軛疊裝
精益求精,“0.02毫米”彰顯工匠精神
轉(zhuǎn)子是個(gè)龐然大物,磁軛疊裝卻是“繡花功夫”。
“磁軛疊裝的精不精,是轉(zhuǎn)子圓度控制的關(guān)鍵,如果轉(zhuǎn)子圓度控制不好,機(jī)組在后續(xù)的運(yùn)行中,就可能會(huì)出現(xiàn)低頻震動(dòng)這個(gè)無法根治的缺陷,這將極大地降低機(jī)組的運(yùn)行品質(zhì)?!卑Q灘發(fā)電機(jī)安裝高級(jí)工程師譚見偉說。
在創(chuàng)造精品的過程中,東方電氣集團(tuán)白鶴灘項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)用“匠心”守“初心”,以“過程精品”保證“結(jié)果精品”,通過精細(xì)稱重、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等一系列手段,讓磁軛疊裝過程全程受控。通過控制轉(zhuǎn)子磁軛圓柱度和同心度,使磁軛和整個(gè)轉(zhuǎn)子形成“同心圓”。由于疊加的層數(shù)有900層之多,每疊裝150層,技術(shù)團(tuán)隊(duì)就要在斷面上均衡選取54個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行精度測(cè)量,嚴(yán)格控制磁軛的半徑偏差;同時(shí)進(jìn)行壓緊作業(yè),以控制整體高度和圓度。
靠著樸實(shí)無私的奉獻(xiàn)精神和對(duì)祖國(guó)無比熱愛的感情,技術(shù)團(tuán)隊(duì)成員們迸發(fā)出了最大的創(chuàng)新活力。無論寒風(fēng)凜冽還是酷熱難耐,廠房?jī)?nèi)依然焊花飛濺、機(jī)器轟鳴,一雙雙粗糙的大手,卻猶如穿花納錦,不差毫厘。
寶劍鋒從磨礪出,梅花香自苦寒來。組裝的最終數(shù)據(jù)顯示,直徑15米的磁軛外圓,表面最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之差沒超過0.36毫米,遠(yuǎn)優(yōu)于精品標(biāo)準(zhǔn)要求的1毫米,疊裝形成的磁軛中心相對(duì)理論中心偏差沒超過0.02毫米,僅相當(dāng)于一根頭發(fā)絲直徑的三分之一,遠(yuǎn)優(yōu)于精品標(biāo)準(zhǔn)要求的0.15毫米!
轉(zhuǎn)子吊裝
2021年6月28日,白鶴灘水電站首批機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電,全球單機(jī)容量最大功率百萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組,實(shí)現(xiàn)了我國(guó)高端裝備制造的重大突破。
中國(guó)精度,央企智造。來自東方電氣集團(tuán)成百上千的大國(guó)工匠,在一面面鮮紅的黨旗下,匯聚于金沙江畔,為了建設(shè)好這頂世界水電的“桂冠”,傾其心力,苦求突破。正如東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)水輪機(jī)分廠黨支部負(fù)責(zé)人沈永立所說:“只要能攀上水電珠峰,頭發(fā)白了算什么呢?像我這樣的人,這里多得很?!?/p>
毫厘之間堅(jiān)守匠心,逐夢(mèng)之路勇于開拓。數(shù)千個(gè)日夜,堅(jiān)守中迸發(fā)出中國(guó)精度的創(chuàng)新力量,白鶴灘,翻過一頁歷史,開啟一個(gè)新的時(shí)代,中國(guó)水電,登頂世界之巔!
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