新年伊始,從我國電氣行業傳出喜訊:由哈電集團哈爾濱電機廠有限責任公司(以下簡稱哈電機公司)研制的首臺100%國產化抽水蓄能機組,在安徽響水澗電站并網發電。此舉將結束被國外公司壟斷的歷史,也標志著哈電機公司在我國抽水蓄能技術發展史上樹立了一個新的里程碑。
問鼎高端技術
據了解,安裝抽水蓄能機組的電站要具有調峰填谷、調頻調相、緊急事故備用、運行靈活等功能,并適宜配套開發建設核電、風電、太陽能、海洋能等清潔可再生能源電站,在改善電網運行條件、提高電網安全運行水平等方面具有非常關鍵的作用。同時,對西電東送等國家戰略的實施具有重要作用。
據有關調查數據顯示,抽水蓄能機組的裝機總量應占電網總裝機容量的8%~15%為宜,而目前這一數據在我國僅為2.5%,遠不能滿足電網安全穩定高效運行的要求。隨著我國大型核電、水電、太陽能和風電的開發和智能電網建設,對發展建設抽水蓄能電站的需求越來越迫切。
在此之前,我國抽水蓄能機組制造技術完全受國外公司壟斷。相關人員告訴記者,一直以來該技術掌握在外國公司的手中,專家戲稱:“我國抽水蓄能機組制造技術是扶著國外公司的拐棍艱難地前行,國內還沒有一家企業敢向此項技術進軍。”
為了擁有100%自主知識產權的技術,早在上世紀70年代,我國就已經謀劃抽水蓄能機組的科研工作。根據國家發展戰略需求,哈電機通過與國外廠家合作設計生產了回龍、白山、青松、寶泉等抽水蓄能機組項目,掌握了機組設計及加工制造技術,并逐步了解了國外廠家技術發展的路線和水平,但作為機組核心技術的水力性能開發依然牢牢把握在國外廠家手里。
2006年,當國家有關部門通過國內招標把此項任務交給哈電機后,哈電機公司從此開始了長達5年的抽水蓄能機組技術的研發。哈電機在該領域設計、制造的每一步,都緊緊地和祖國的榮譽聯系在一起。
全力攻關超越
5年磨一劍。為打破國外公司在抽水蓄能機組制造上的壟斷,順利完成該項任務,哈電機公司抽調專業技術總師、學科帶頭人等50余人成立了6個專業科研攻關小組,全力開展抽水蓄能機組技術攻關。
從2006年到2008年,相繼制定了近60個優化的科研設計方案,進行了數百次計算機圖形模擬實驗,制造了4個轉輪模型。同時,開展了水輪機能量特性、空化特性、穩定特性等數十個重要課題的研究。改善了水泵水輪機“駝峰區”、“S區”控制的水力特性,使水泵和水輪機性能的匹配關系得到進一步優化。
業界認為,其研究成果優于國外同類機組水平,首次實現了水力性能技術的自主開發,成果具有完全自主知識產權,得到了國家相關部門及專家的首肯。
據專家介紹,目前,哈電機公司研制的響水澗抽水蓄能機組的效率、空化水平及壓力脈動等指標參數,均已達到或超過世界先進水平,令世界同行刮目相看。
在采訪中,記者獲悉,抽水蓄能機組的一大亮點是在發電機領域取得的科研成果,這也是該項技術研制成功的關鍵所在。
哈電機公司在研制工作中,針對響水澗水輪發電機結構特點,對響水澗抽水蓄能電機的靜止變頻器(SFC)啟動過程進行了仿真計算、流體動力分析,在冷卻器、通風系統等方面的設計上進行了多項重大創新。
機遇只給有準備的人。在各個專業科研攻關小組的協同努力下,已經取得了類似于靜止變頻器(SFC)啟動過程仿真計算的十幾項科技成果,并達到世界頂尖水平。
創新先進工藝
哈電機公司如何攻克抽水蓄能機組制造的技術難點?
高科技的產品,還需要有高超的制造“藝術”。響水澗抽水蓄能機組的結構異常復雜,相關部件的制造精度要求特別嚴格,制造周期也很短。
用哈電機公司領導的話說:態度決定一切,生產組織過程中一定要有創造傳奇的信心和決心;全廠一盤棋,講求合作的藝術,打破常規進行攻關是創造傳奇的必要條件;果斷決策、精細準備、嚴格過程控制是創造傳奇的充分必要條件。正是靠著這些先進的理念,哈電機公司創造了抽水蓄能機組制造100%國產化的傳奇。
哈電機公司抽調優秀的鉚工技師和焊接技師、選派經驗豐富的首席工人技師和裝配工人等,成立了焊接、加工、裝配等多個攻關小組。一場涉及400余人、近百臺設備、針對響水澗抽水蓄能機組國產化制造的攻堅戰役打響了。
據介紹,哈電機公司針對抽水蓄能機組組建的各個攻關小組倒班作業,24小時不間斷地工作。在焊接作業中,眾多機組部件筋板之間空間非常狹小,其位置非常不利于焊接作業,需要焊工蜷縮著身體,勞動條件非常艱苦。為了保證焊接質量,他們常常在狹小的空間里工作好幾個小時。“一定保證經過我完成的響水澗機組部件的焊接質量。”這是哈電機公司一名焊工的原話。
響水澗球閥的裝配是機組生產制造的另一關鍵難點。該球閥外徑尺寸達3300毫米,裝配后重量近300噸,是目前國內最大的球閥。為攻克球閥裝配的難關,負責裝配攻關的路俊國、劉純才等6名工人抱著創造傳奇的信心和決心付出了艱辛的努力。球閥首次裝配后的壓力試驗并沒有通過,拆開后在由數百個工件裝配成的球閥中找到問題的癥結所在,談何容易!
經過一個部件、一個部件的篩查,整夜地盯在球閥裝配現場,如同“摸著石頭過河”,他們一步一步地向著“正確答案”靠近。經過近50天的努力,球閥重新裝配后,成功地通過了各項試驗檢查,且各主要試驗參數檢查結果均優于設計標準。
在各個攻關小組的團結協作下,響水澗抽水蓄能機組國產化制造的難點一個接一個地攻克了。該機組制造成功,創造了國家電站設備制造領域的傳奇,打破了國外的壟斷。據保守估計,在未來5到10年內,將使國外抽水蓄能設備在我國市場的銷售價格降低約20%。