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哈電機:逐浪三峽 完勝右岸

    “哈電機在三峽機組制造的一個重大技術(shù)突破是線圈的風冷技術(shù),這一技術(shù)至少領(lǐng)先國外3年~5年,可以說獨步世界!

  ―――中國三峽總公司副總經(jīng)理楊清“23號機組充分體現(xiàn)了由中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變所取得的輝煌成果,實現(xiàn)了國產(chǎn)化大型水電機組和國際水平的接軌!

  ―――長江電力總經(jīng)理張誠“哈電機為實現(xiàn)中國大型水電設(shè)備制造國產(chǎn)化,始終都要堅持自主創(chuàng)新,把掌握核心技術(shù)作為企業(yè)追求第一目標,敢于攀登世界水電之巔!”

  ―――哈爾濱電機廠有限責任公司董事長兼總經(jīng)理吳偉章

  10月9日16時,三峽右岸電站廠房里,經(jīng)過一個簡樸而熱烈的交接儀式,由哈爾濱電機廠有限責任公司自主創(chuàng)新研制的,目前世界上容量最大、直徑最大、技術(shù)最先進的23號70萬千瓦大型全空冷水輪發(fā)電機組,正式移交三峽電廠運行管理。

  至此,哈爾濱電機廠有限責任公司(以下簡稱哈電機)在三峽左岸聯(lián)合制造的8臺70萬千瓦水電機組和在右岸自主研發(fā)的4臺70萬千瓦全空冷水輪發(fā)電機組全部投入運行。逐浪三峽的哈電機,以30年磨礪追平與世界先進水平的百年差距,最后完勝于三峽右岸,宣示著一個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的民族獨立制造商,站在了世界水電之巔。

  “螞蟻啃骨頭”成就中國“智造”

  三峽工程的建設(shè)規(guī)模和技術(shù)難度,決定了它面臨的是一系列前所未有的世界級難題。很多技術(shù)問題,在全球水電建設(shè)史上沒有現(xiàn)成的參考答案和可以執(zhí)行的標準,只有依靠自己的科學探索和自主創(chuàng)新來解決。

  作為全國最重要的發(fā)電設(shè)備制造商,哈電機就是在此背景下,肩負著在世界水電科技領(lǐng)域鼎新革故的歷史使命,參與到了三峽工程建設(shè)中。

  有人風趣地說:“全球機電制造行業(yè)有1/3的從業(yè)人員在從事與三峽工程機電設(shè)備制造相關(guān)的工作。而哈電機參與三峽建設(shè),一開始就充滿了興奮和激越!

  在三峽左岸電站招標采購前,全世界投運的70萬千瓦大型機組只有21臺。當時,中國一無裝機,二無技術(shù),三無制造超大機組的能力。國家決定采取引進吸收的戰(zhàn)略之后,哈電機和法國阿爾斯通等中標聯(lián)合承制8臺機組。按照轉(zhuǎn)讓協(xié)議,哈電機共接受阿爾斯通設(shè)計軟件40多個,涉及三峽機組設(shè)計制造的各關(guān)鍵技術(shù)。

  “磨了50年的劍,等的就是這一天!鄙頌榍迦A大學水力學及河流動力學博士的哈電機董事長吳偉章有著強烈的技術(shù)情結(jié),在描述自己當時的心情時說:“以前沒有核心技術(shù)只能給別人打工,為了資質(zhì),為了學技術(shù),有些項目要把大半利潤拱手相讓。”

  從1998年起,哈電機的科研、設(shè)計、工藝人員開始陸續(xù)派往國外接受訓,哈電機全國人大代表、高級工程師王波就是其中之一。

 。玻埃埃澳辏苍,王波和同事在挪威接受了為期兩個月的水輪機葉片加工工藝技術(shù)培訓;貒,她不畏困難,大膽創(chuàng)新,主持設(shè)計程序,加工出的水輪機葉片最大誤差不超過兩毫米,而國外同行業(yè)標準允許的誤差是3至4毫米。

當法國專家來哈電機驗收時,看到葉片如此小的誤差,驚嘆不已,最后對某些產(chǎn)品實行了免檢。
  一位外國技術(shù)專家曾對哈電機的能力表示出質(zhì)疑,說:“我們的技術(shù)也在不斷進步,等到下一輪就會拿出更新的東西,你們還會落在后面!

  正是意識到這種危機,為了避免出現(xiàn)“引進―吸收―再引進”的怪圈,哈電機抓住這次難得的進修機會,發(fā)揚“螞蟻啃骨頭”精神,研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)相關(guān)部門,似一塊巨大的海綿,拼命學習吸收先進技術(shù)。

  三峽左岸招標時,哈電機還是與法國阿爾斯通公司、挪威KEN公司一起承擔制造合同的“打工仔”,到右岸招標時,哈電機變成了獨立承擔4臺整機制造合同的“承包商”,哈電機人自主研發(fā)的消除高部分負荷壓力脈動技術(shù),在國際上首次運用于大型水輪發(fā)電機的全空氣冷卻技術(shù),幫助他們完成了角色的轉(zhuǎn)變。

  “螞蟻啃骨頭”看似不可能完成的任務(wù),在哈電機人身上實現(xiàn)了。如今,憑著這種執(zhí)著進取精神完成的,代表著中國“智造”魅力的模型轉(zhuǎn)輪試驗成功、模型試驗裝置加工成功、空冷機組制造、蒸發(fā)冷卻技術(shù)自主研發(fā)并成功運用等一連串的技術(shù)創(chuàng)新成果,終于圓了哈電機人半個世紀的民族報國夢想。

  引進消化師生間的較量

  當初,哈電機開始派員走出國門取經(jīng)學習的時候,他們謙虛地把自己比作“小學生”;當這些“小學生”經(jīng)過艱苦努力,掌握了最好的“技術(shù)要領(lǐng)”的時候,為了證明自己,他們就要和自己的老師同臺競技。

  “師傅領(lǐng)進門,修行在個人!币M技術(shù)不能解決所有的問題,同時引進的技術(shù),若不創(chuàng)新、不應(yīng)用、不發(fā)展,也會迅速被拋棄。

  按照工期進度安排,三峽右岸將建12臺單機容量為70萬千瓦的機組,同樣要采用國際招標形式。但是,這一次三峽總公司提出,競標企業(yè)要把模型統(tǒng)一拿到第三方試驗平臺上進行測試。除了參與三峽左岸的幾個國外制造商以外,哈電機這個剛剛“出徒”的中國企業(yè)也參與進來。

  哈電機的一位科技人員說:“他們原來是向我們轉(zhuǎn)讓技術(shù)的,現(xiàn)在卻要一同參與競爭。就像學生和老師要用同一張試卷考試,如果我們成績太差,今后在大水電水力設(shè)計方面,我們就只能甘當小學生!

  經(jīng)過嚴格評議,最后三峽右岸共有哈電機、東電、阿爾斯通三家制造商參與投標。按照要求,這3家必須于2003年10月18日14時前,將各自為三峽右岸開發(fā)的模型試驗裝置及模型轉(zhuǎn)輪運到中國水利水電科學研究院的試驗臺,在此進行對比試驗以獲得水輪機的能量、空化、穩(wěn)定性試驗結(jié)果。通過對試驗結(jié)果的分析比較,來評價各家制造商技術(shù)的先進優(yōu)劣。

  同臺對比試驗對于哈電機來說是第一次,何況是和自己的“授業(yè)老師”一起比試。而三家在同一座試驗臺上試驗,則是一次完全要憑實力見證的國際競爭!斑@是對三峽左岸技術(shù)引進成果的一次檢驗,也是對中國水電制造企業(yè)綜合開發(fā)技術(shù)的一次檢閱!碑斈陞⑴c競標的一位技術(shù)人員說。

  經(jīng)過極其苛刻和過程激烈的競爭,最終哈電機順利通過了試驗,而且在某些技術(shù)指標上,哈電機的技術(shù)比左岸全部引進的機組性能還有所提高。

“當時情況下,就證明了一點,國內(nèi)制造的產(chǎn)品,像是國外制造的;國外制造的,反而像是互換了角色。”
  三峽右岸招標,給中國企業(yè)這個曾經(jīng)的“小學生”提供了一個師生同臺競技的機會,哈電機―――實力證明了自己“學業(yè)有成”。

  卓越性能小硬幣檢驗大機組

 。冈拢玻踩眨保窌r,代表著國內(nèi)水輪空冷發(fā)電設(shè)備制造最高水平的,三峽右岸23號機組順利通過最大負荷連續(xù)72小時試運行,并不停機投入商業(yè)運行。

  試運行結(jié)果顯示:機組運行穩(wěn)定,各部位溫度、振動擺度、流量正常,其中推力瓦溫差僅為1.5攝氏度,為所有三峽投產(chǎn)機組最小。哈電機實現(xiàn)了當初承諾的“一臺比一臺好”的目標,被專家譽為三峽電站的品牌機組。

  一個經(jīng)典試驗最能說明機組卓越的性能。在23號機組運行現(xiàn)場,將一枚一元硬幣立在發(fā)電機組蓋板上,無論是機組滿負荷運行,還是機組甩負荷旋轉(zhuǎn)加速時,硬幣都站立不倒。

  三峽機組是世界上容量、尺寸最大的水輪發(fā)電機組,一枚小小硬幣能在這個相當于10層樓高,重達5500噸的巨無霸機組身上“穩(wěn)穩(wěn)站立”,充分表明23號機組轉(zhuǎn)輪的水力穩(wěn)定性和制造精度技高一籌,這令在場的專家、來賓驚嘆不已。

  能夠做到這一點,主要得益于轉(zhuǎn)輪的水力穩(wěn)定性和制造精度。在三峽工程以前,我國十幾個大電站引進的國外水輪發(fā)電機組,大部分在運行時,水輪機都出現(xiàn)振動,嚴重的導致轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生裂紋而被迫停機,給電站帶來了巨大的損失。

  三峽左岸引進的國外轉(zhuǎn)輪在運行范圍內(nèi),也存在振動帶,不能滿足合同的要求。當哈電機大電機研究所副所長覃大清發(fā)現(xiàn)這一問題,與左岸技術(shù)提供方的外國專家探討時,卻得到這樣的回答:“這已經(jīng)是世界上最好的水平了,誰也無能為力,是無法克服的。”

  但這一問題已被寫進右岸招標書中,誰能解決就可優(yōu)先中標。為破解這一世界性行業(yè)難題,哈電機水輪機研發(fā)人員在5年間,“在失敗和再失敗中間堅韌扛著”,先后制定20多個方案,進行了100多次試驗,終于研發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“混流式L型葉片轉(zhuǎn)輪”,使原先設(shè)想抖動減到最小的壓力脈動現(xiàn)象,最終完全消除,創(chuàng)造了水輪發(fā)電技術(shù)上的科學奇跡,成為了三峽工程中穩(wěn)定性最好的機組。

  在三峽右岸的國際招標中,雖然沒有了國家的“特殊照顧”,但此時,羽翼漸豐的哈電機人已經(jīng)不再是被外人輕視的“學生”,為挺起民族產(chǎn)業(yè)的脊梁,哈爾濱電機廠有限責任公司董事長吳偉章果斷決策:獨立投標。

  最終,憑借著自己擁有的世界一流的,具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的水輪機轉(zhuǎn)輪等多項技術(shù)成果,哈電機一舉奪得三峽右岸4臺70萬千瓦水輪發(fā)電機組的設(shè)計、制造合同。與此同時,構(gòu)皮灘、拉西瓦、小灣等設(shè)計制造合同紛至沓來,哈電機人肩負的責任越來越重大。

  空冷機組從世界禁區(qū)到國內(nèi)獨霸

  過去,國內(nèi)外大型水輪發(fā)電機普遍采用水冷技術(shù),即用水流來降低發(fā)電機體溫度,而空氣冷卻技術(shù)與水冷技術(shù)相比具備經(jīng)濟實惠、維護方便且安全性能較好等諸多優(yōu)點。

但由于技術(shù)復雜,在70萬千瓦的大型水輪發(fā)電機上采用全空冷技術(shù)一直是一個世界禁區(qū)。
  哈電人義無反顧地走進了禁區(qū)。在2003年的三峽右岸招標時,哈電機勇敢的提出了使用全空冷技術(shù)方案,最終得到一致認可,因此成功中標。在三峽右岸大型水輪發(fā)電機上首次使用全空冷技術(shù)是一次創(chuàng)新,也是哈電機自主創(chuàng)新占據(jù)市場的“獨家秘籍”。

  業(yè)內(nèi)人士擔憂,70萬千瓦機組全空冷技術(shù)的重大突破在于線圈的風冷技術(shù),線圈是水輪發(fā)電機的心臟部分,體型巨大,高3.5米的線圈一般是上部溫度高,下部溫度低,能散熱的溫度就低,不能散熱的、窩風的地方溫度就高,要想做到全部溫度均勻非常困難。

  為此,哈電人開始在其他地方5個電站的項目施工前,同比縮小做過6個巨型模型,進行過7次試驗,最終制造出來的產(chǎn)品,不僅線圈保證均勻散熱,而且使所有線圈中“溫差”不超過三峽總公司新規(guī)定的高于世界先進水平5攝氏度標準―――溫差不能超過3攝氏度,每一根線圈溫差上下最不均勻的地方不超過2攝氏度,可謂再一次成功挑戰(zhàn)了世界性難題。

  而應(yīng)用哈電機自主研發(fā)的風向流量分布等先進技術(shù),23號品牌機組所有線圈溫差僅為1.5攝氏度。除此之外,23號機組對機組振動擺度的處理,也全面超越了三峽公司規(guī)定的標準,50多米高的主軸“擺度”僅為兩根半頭發(fā)絲間距。“這種精準無誤的控制技術(shù),在國際上也是非常了不起的!遍L江電力股份有限公司總經(jīng)理張誠說。

  據(jù)三峽總公司相關(guān)人士評價,哈電機掌握的這項大型水輪發(fā)電機全空冷技術(shù),至少領(lǐng)先國外3年~5年,因此,哈電機的這項技術(shù)已經(jīng)是獨步世界。

  繼三峽工程之后,哈電機人沒有停止腳步。貴州的構(gòu)皮灘電站是哈電機人面臨的新挑戰(zhàn)。該電站水位落差達180米,比三峽水位落差還高,對發(fā)電效率提出了更高的要求,然而哈電機人成功保持了自己獨霸業(yè)界的優(yōu)勢。機組效率步步提升:三峽左岸模型轉(zhuǎn)輪效率為94.5%,右岸為94.63%,貴州構(gòu)皮灘效率達到了95.27%。

  電機公司副總工程師劉平安興奮地說:“這項新技術(shù)的成熟,是哈電機幾十年科研成果的綜合反映和巨大回報,是哈電機在學習國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上,進行技術(shù)創(chuàng)新、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、獨立設(shè)計制造的成果,是空冷技術(shù)的重大突破,其創(chuàng)新成果的成功運用,將穩(wěn)步推進我國百萬千瓦發(fā)電機冷卻技術(shù)研究和發(fā)展。”

  短短數(shù)年,從引進―消化―吸收先進技術(shù)到堅持走自主創(chuàng)新道路,哈電機就消滅了之前和國外先進企業(yè)之間20年以上的技術(shù)差距,為自己贏得了廣闊的市場空間。有專家稱,哈電機不僅在三峽工程中成為最大贏家,而且,也成為全國水電市場上的最大贏家。

  百萬千瓦再次突進世界水電技術(shù)“無人區(qū)”

  機會總是屬于有準備的人。突破百萬千瓦水電機組技術(shù)這一迄今為止仍屬世界水電“無人區(qū)”的重大命題,是哈電機人在“危機就是生機”意識的驅(qū)使下,早在數(shù)年前就自覺壓在肩上的嚴峻挑戰(zhàn)。

  百萬千瓦水輪發(fā)電機組,是目前國內(nèi)外電機制造骨干企業(yè)進軍的目標。通過該項目的研制,將促進我國水力發(fā)電設(shè)備科研開發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化基地的建設(shè),將使我國由水電大國邁向水電強國,進一步提高自主創(chuàng)新能力。

  日前,針對百萬千瓦機組電機公司正在開發(fā)相應(yīng)水頭段最高效率為94.5%以上加權(quán)平均效率高、穩(wěn)定性好的模型轉(zhuǎn)輪時;百萬水輪發(fā)電機冷卻技術(shù)研究,在三峽右岸的基礎(chǔ)上,理論計算和模型試驗相結(jié)合,開展了全空氣冷卻、蒸發(fā)冷卻及定子水冷轉(zhuǎn)子空冷等冷卻方式研究。

  在絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)的研究上,采用熱模壓成型工藝和探索采用VPI工藝,制造真機線棒通過性能測試,開發(fā)出24/26千伏絕緣系統(tǒng)。在哈爾濱大電機研究所試驗臺上將完成水輪機轉(zhuǎn)輪模型試驗、推力軸承試驗等各項試驗,并完成真機線棒的試制和通風模型的制造和試驗。

  多年來,哈電機已與清華大學、中國農(nóng)業(yè)大學、華中科技大學、哈爾濱工業(yè)大學、哈爾濱理工大學、哈爾濱焊接研究所、沈陽鑄造研究所等建立了合作關(guān)系,并取得一系列科技成果,有的還簽署了長期合作的框架協(xié)議。

  數(shù)載春秋,冬去春來。從水冷到空冷,從70萬到百萬,哈電機人創(chuàng)造自我的腳步越來越快,完勝三峽右岸電站并非終極目標,他們的眼光已經(jīng)投向未來。目前,應(yīng)用哈電機自主研發(fā)的70萬千瓦大型空冷機組電站,除三峽右岸4臺投入運行外,龍灘3臺機組也運行良好。為溪洛渡和向家壩制造的77萬千瓦和80萬千瓦機組正在緊張生產(chǎn)制造之中。

  截至目前,哈電機已簽約云南、四川等全國18個電站60萬千瓦以上大型空冷機組50多臺,110億元的合同,相當于再造兩個新三峽。

  如今,哈電機趕超世界一流的品牌效應(yīng),使其所有水火電產(chǎn)品旺銷國際市場。據(jù)哈電機董事長兼總經(jīng)理吳偉章介紹,近年來,哈電機產(chǎn)品已經(jīng)出口30多個國家和地區(qū)。而根據(jù)預測,在2020年后,全國大型全空冷水電機組市場上,后續(xù)裝機容量將再增100多臺,市場潛力達500多億元。“到那時,掌握核心制造技術(shù)的哈電機,才會迎來產(chǎn)業(yè)報國的巔峰時刻。”


 
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